Автор: Ольга Александровна Баженова
Аннотация
В настоящей работе даны результаты исследования ширины зоны термического влияния газовой резки в металле труб сталей марок: 12Х1М1Ф и 15Х1М1Ф с толщиной стенки от 17 – 60 мм.
Введение
При испытании материалов на механические свойства заготовки для образцов чаще всего вырезают с помощью газовой резки. В результате действия высоких температур, превышающих критическую температуру, в зоне термического влияния происходит изменения структуры металла – это зона перегрева.
Влияние газовой резки склазывается на структуру, а также на механические свойства металла в зоне перегрева, но глубина распространения зоны перегрева, трактуется рядом исследователей, не всегда одинакова.
Автор К.К.Хренов указывает, что ширина зоны термического влияния при газовой резке зависит от химического состава и толщины разрезаемого металла, возрастает вместе споследней.
При малоуглеродистой стали ширина зоны влияния не превышает 3 мм, стали легированные увеличивают зону влияния до 6 мм.
Автор Э.Брюнн глубину структурных превращений в металле считает в пределах 1 мм от плоскости газового реза для углеродистых сталей и 3-4 мм- для легированных сталей.
С целью определения величины зоны перегрева при газовой резке были проведены исследования .
Для исследования взяты образцы из труб, размером: диаметр и толщина стенки — смотреть таблицу -1.
Таблица -1. Размеры и марка стали труб.
|
Сталь марки 12Х1М1Ф |
Сталь марки 15Х1М1Ф |
||||
|
Размеры, мм |
Размеры, мм |
||||
|
№ п/п |
диаметр |
Толщина стенки |
№п/п |
диаметр |
Толщина стенки |
|
1 |
377 |
17 |
1 |
377 |
45 |
|
2 |
273 |
32 |
2 |
325 |
60 |
|
3 |
426 |
18 |
3 |
168 |
28 |
|
4 |
325 |
24 |
4 |
219 |
25 |
Методика исследования
Определение глубины, на которую распространяется влияние газового реза, проводили металлографическими исследованиями на вырезанных образцах газовой резкой.
Металлографические исследования проводились на темплетах (макрошлифах и микрошлифах), образцах из сталей 12Х1М1Ф и 15Х1М1ф, вырезанных перпендикулярно поверхности газового реза.
На всех этапах исследования замерялась ширина зоны термического влияния на макрошлифах (темплетах), микроструктура определялась на микрошлифах, рассматривались на микроскопе марки МИМ-7, где замеряли зону термического влияния. Записи исследования занесены в таблицу – 2.
Таблица 2 – Записи исследования.
|
№ п/п |
Номер образца |
Размер труб |
Марка стали |
Ширина зоны термического влияния, мм |
Среднее значение, мм |
|||
|
1 |
796 |
377*17 |
12Х1М1Ф |
1.09 1.00 |
0.98 1.08 |
1.08 1.02 |
1.02 1.02 |
1.04 |
|
2 |
45 |
273*32 |
12Х1М1Ф |
1.32 1.54 |
1.33 1.60 |
1.46 1.40 |
1.48 1.35 |
1.44 |
|
3 |
177 |
273*32 |
12Х1М1Ф |
1.89 1.74 |
1.90 1.63 |
1.84 1.78 |
1.82 1.72 |
1.76 |
|
4 |
40 |
273*32 |
12Х1М1Ф |
1.24 1.43 |
1.36 1.33 |
1.50 1.41 |
1.58 1.30 |
1.41 |
|
5 |
59 |
426*18 |
12Х1М1Ф |
1.08 1.20 |
1.05 1.20 |
1.04 1.02 |
1.21 1.20 |
1.10 |
|
6 |
175 |
273*32 |
12Х1М1Ф |
2.10 1.89 |
2.20 1.96 |
2.00 2.25 |
1.94 1.54 |
1.78 |
|
7 |
138 |
273*32 |
12Х1М1Ф |
1.99 1.85 |
1.95 1.98 |
1.85 2.00 |
1.92 1.80 |
1.90 |
|
8 |
119 |
273*32 |
12Х1М1Ф |
1.91 1.86 |
1.93 1.84 |
1.87 1.87 |
1.83 193 |
1.88 |
|
9 |
200 |
325*24 |
12Х1М1Ф |
1.54 1.20 |
1.60 1.75 |
1.84 1.65 |
1.32 1.20 |
1.25 |
|
10 |
579 |
377*17 |
12Х1М1Ф |
1.00 1.02 |
1.02 1.01 |
0.98 1.03 |
1.02 0.99 |
1.02 |
|
11 |
219 |
377*45 |
15Х1М1Ф |
2.16 2.04 |
2.05 1.95 |
1.98 2.10 |
2.12 2.24 |
2.10 |
|
12 |
15 |
325*60 |
15Х1М1Ф |
3.04 5.32 |
4.75 5.45 |
4.98 5.24 |
5.03 5.30 |
5.20 |
|
13 |
216 |
377*45 |
15Х1М1Ф |
3.21 2.78 |
2.96 3.41 |
2.84 3.25 |
2.81 2.83 |
2.99 |
|
14 |
212 |
377*45 |
15Х1М1Ф |
3.04 2.44 |
3.31 2.78 |
2.48 2.86 |
2.86 3.00 |
2.82 |
|
15 |
213 |
377*45 |
15Х1М1Ф |
3.48 2.94 |
3.06 3.02 |
2.98 3.14 |
2.84 2.87 |
2.99 |
|
16 |
38 |
168*28 |
15Х1М1Ф |
1.45 1.54 |
1.43 1.52 |
1.40 1.54 |
1.41 1.53 |
1.47 |
|
17 |
217 |
377*45 |
15Х1М1Ф |
2.54 2.86 |
2.78 2.64 |
3.04 2.85 |
2.48 3.24 |
2.84 |
|
18 |
39 |
219*25 |
15Х1М1Ф |
1.35 1.29 |
1.37 1.30 |
1.40 1.27 |
1.41 1.28 |
1.33 |
|
19 |
12 |
325*60 |
15Х1М1Ф |
4.72 4.85 |
4.75 5.00 |
4.77 5.01 |
4.82 5.02 |
4.86 |
|
20 |
20 |
377*45 |
15Х1М1Ф |
2.45 2.74 |
2.53 2.44 |
2.48 2.54 |
2.60 2.69 |
2.40 |
Микроструктура зоны термического влияния фотографировалась на микроскопе марки МИМ-7 (смотреть фото 1-4).
Микроструктура микрошлифов показала, что металл, граничащий с газовым резом, получает подкалку – закаленную зону.
Закаленная зона имеет структуру – сорбит с игольчатой (мартенситной) ориентацией. По мере удаления от газового реза сорбитообразная структура становится менее выраженной и на расстоянии 2 – 6 мм ничем не отличается от структуры глубинных слоев – это 20 – 30 мм от полости реза.
Выводы:
В процессе исследования труб из сталей марок: 12Х1М1Ф и 15Х1М1Ф по подсчетам – глубина распространения зоны газового реза в трубах с толщиной стенки от 17 – 60 мм может распространяться на расстояние 2 – 6 мм.
Глубина распространения зоны влияния зависит от толщины стенки трубы и возрастает с увеличением толщины стенки трубы.
График зависимости зоны термического влияния от толщины стенки трубы показан на рисунке -1.
|
|
5,0
3,0
|
толщина стенки в мм. |
1,9
1,47
1,33
1,25
1,10
1,02
17 18 24 25 28 32 45 60
Рисунок 1 – толщина зоны термического влияния от толщины стенки трубы.
В процессе исследования построили график зависимости зоны термического влияния газовой резки от толщины стенки трубы и сделали вывод, что для испытания образцов на механические свойства, необходимо вырезать образцы на расстояние не менее 10 мм от газового реза.
Список используемой литературы:
1. К.К.Хренов
Сварка, резка и пайка металлов. Машиздат, 1990 г.
2. Э. Брюнн Кислородная и электродуговая резка.
3. М.К. Гусельщиков Электрическая и газовая сварка и резка в судо и машиностроении. 1972 г.
