8 (800) 101-04-53 звонок бесплатный с 6:00 по 21:00

Влияние газового реза на структуру сталей

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.

 

 

 

×
×