Page 8 - Марков А
P. 8
6
інтеграла в кожній точці діаграми F – ∆ визначали за площею під нею, а підростання
тріщини Δa – за зміною податливості зразка між двома послідовними етапами його
розвантаження. За отриманими даними будували залежності J – Δa (JR-криві),
екстраполюючи які на вісь ординат, визначали критичне значення JІс.
За довірчої імовірності 0,95 і до трьох випроб на розтяг та ударну в’язкість, до
двох – на циклічну та статичну тріщиностійкість, відносна похибка визначення
механічних характеристик сталей не перевищувала 5%.
Для металографічних досліджень використали оптичний мікроскоп Neofot-21
та сканівний електронний мікроскоп EVO-40XVP із системою мікрорентгенівського
спектрального аналізу INCA Energy 350, а для фрактографічних – сканівні
електронні мікроскопи EVO-40XVP та Hitachi S-2600N.
У третьому розділі наведені результати дослідження комплексу механічних
характеристик (твердість, ударна в’язкість, характеристики міцності та плас-
тичності), структури та фрактографічних особливостей руйнування сталі 25Х2М1Ф
елементів кріпильної арматури після експлуатації та відновлювального ТО.
Фрактографічна експертиза пошкоджених елементів. Виявили, що
експлуатаційне руйнування шпильки спричинене поетапним ростом тріщини від
ниток різьби як від концентраторів напружень внаслідок високочастотної
низькоамплітудної втоми (вібрація) з високою асиметрією (натяг в різьбовому
з’єднанні шпильки з гайкою під час монтажу корпуса ЦВТ та через термічні
напруження під час зупинок блоку). Тоді як пошкодження гайки відбулось внаслідок
термічної втоми шляхом зародження радіально орієнтованих тріщин.
Структура експлуатованої сталі. Виявили істотну нерівномірність розмірів
зерен, які змінювалися в діапазоні 60…150 мкм, та виділення карбідів, розмір яких
становив 0,5 мкм всередині зерен і 2…3 мкм – вздовж їх меж. Мікроспектральний
аналіз показав, що великі карбіди складнолеговані хромом і молібденом. Внаслідок
їх виділення вміст молібдену в феритній матриці зменшився до 0,5, а хрому – до
0,9 мас. %.
Відновлення структури сталі кріпильної арматури. Для усунення наслідків
експлуатаційної деградації сталі 25Х2М1Ф використали три режими ТО зразків з
експлуатованого металу гайок та шпильок: нормалізація від 960 (1), 1050 (2) та
1050 оС з повторною нормалізацією від 960 оС (3). Після всіх режимів ТО зразки
відпускали при 690 оС впродовж 3 год з охолодженням на повітрі. Після ТО за
першим режимом на фоні загалом феритної матриці з зернами неправильної форми
в структурі сталі спостерігали карбіди завбільшки 1…2 мкм. Отже, під час
поліморфного перетворення карбіди (зокрема ванадію) не розчинилися в аустеніті,
що перешкодило формуванню рівновісних зерен фериту. Після вищої температури
нормалізації (за режимом 2) в структурі сталі з’явилися рівновісні зерна, їх розміри
зменшилися, а діапазон зміни звузився до 30…70 мкм. Зменшилась також кількість і
розміри карбідів всередині зерен (до 0,3 мкм), але вздовж меж зерен їх кількість
майже не змінилися, а розміри зменшились до ~1 мкм. Найкращу за однорідністю
структуру отримали після ТО за третім режимом. Розмір зерна стабілізувався
(40…50 мкм), істотно зменшилась густина карбідів і всередині, і особливо вздовж
меж зерен, а розміри карбідів всередині зерен зменшилися до 0,1, а вздовж меж
