УДК 621.74
DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-2-32-39
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). При производстве отливок корпусных деталей трубопроводной арматуры из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9ТЛ в пределах ГОСТа наблюдается нестабильность ее механических свойств и структуры (наличие до 20% ферритной фазы) и, как следствие, снижение стойкости к межкристаллитной коррозии и эксплуатационных свойств. В статье проанализировано влияние элементов химического состава стали 12Х18Н9ТЛ на механические свойства и содержание ферритной фазы (далее СФФ) с использованием статистического анализа. Отмечено, что механические свойства и СФФ рассматриваемой стали существенно изменяются от ее химического состава в пределах ГОСТа. Оптимальные свойства и эксплуатационные характеристики отливок рассматриваемой стали достигаются при содержании ферритной фазы не более 5%. Поэтому повышение стабильности механических свойств и структуры литых деталей ответственного назначения из аустенитной стали марки 12Х18Н9ТЛ является важнейшей задачей, для решения которой необходима оптимизация ее химического состава. Цель работы. Исследование и оптимизация химического состава стали 12Х18Н9ТЛ в пределах ГОСТа, обеспечивающие стабильность и высокие показатели механических свойств, в частности предела текучести при минимальном СФФ. Используемые методы. Для определения характера и степени влияния содержания химических элементов на показатели механических свойств и СФФ проводился корреляционно-регрессионный анализ. Оптимизация состава стали 12Х18Н9ТЛ проводилась методом крутого восхождения. Новизна. Получены математические модели, прогнозирующие механические свойства и СФФ по заданному химическому составу. Результат. Сопоставлены величины парных и частных коэффициентов корреляции влияния химических элементов на механические свойства и СФФ стали. Построены графические диаграммы зависимости влияния соотношения титана к алюминию на механические свойства и СФФ. Практическая значимость. Оптимизирован химический состав коррозионно-стойкой аустенитной стали в пределах ГОСТа с требуемым контролируемым СФФ. Полученные результаты исследования могут быть полезны при изготовлении литых деталей из нержавеющей стали 12Х18Н9ТЛ.
Ключевые слова
Химический состав, коррозионностойкая сталь, отливка, ферритная фаза, корреляционный и регрессионный анализ.
Для цитирования
Ганеев А.А., Рамазанов А.К. Оптимизация химического состава коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9ТЛ для отливок трубопроводной арматуры // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №2. С. 32–39. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-2-32-39
1. Влияние химического состава на механические свойства легированной стали / Луценко В.А., Голубенко Т.Н., Луценко О.В., Козачек А.С., Глазунова Н.А. // Литье и металлургия. 2018. №1. С. 120–123.
2. Рамазанов А.К., Ганеев А.А. Особенности литья корпусных деталей трубопроводной арматуры из коррозионно-стойкой стали марки 12Х18Н9ТЛ // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2020. Т.18. №2. С. 22–29.
3. Нехендзи Ю.А. Некоторые вопросы теории легирования специальных литых высоколегированных сплавов // Литейное производство. №10. 1958. С. 23.
4. Эксплуатация и ремонт технологических трубопроводов под давлением до 10,0МПа. РД 38.13.004–86.
5. Василевский П.Ф. Технология стального литья. М.: Машиностроение, 1974. 408 с.
6. СТ ЦКБА 005.3-2009. Арматура трубопроводная. Металлы, применяемые в арматуростроении. Ч. 3. Зарубежные материалы и их отечественные аналоги // ЗАО «НПФ «ЦКБА», 2009. 61с.
7. Mainak Saha. Study of Austenitic Stainless Steel Castings. Volume 14, Issue 3 Ver. III (May. - June. 2017), pp. 01–06.
8. Marcelo Aquino Martorano, Caio Fazzioli Tavares and Angelo Fernando Padilha. Predicting Delta Ferrite Content in Stainless Steel Castings. ISIJ International, vol. 52 (2012), no. 6, pp. 1054–1065.
9. Angelo Fernando Padilha; Caio Fazzioli Tavares; Marcelo Aquino Martorano. Delta Ferrite Formation in Austenitic Stainless Steel Castings. Materials Science Forum. Vol. 730–732 (2013), pp. 733–738.
10. Parrens C., Dupain J.-L., Malard B., Poquillon D. Aging effect on creep properties of type 310 austenitic stainless steel during isothermal and non-isothermal creep tests at 870°C. Experiments and modeling. Creep and Fracture of Engineering, pp.132–133 // Materials and Structures (Creep2017): Proceedings of the 14th International Conference on Creep and Fracture of Engineering Materials and Structures. June 19–21, 2017. St. Petersburg: Polytechnical Publishing House. 2017. 170 p.
11. R. Prakash Kolli, Sarah Mburu, Daniel E. Perea, Jia Liu, Samuel C. Schwarm, Arielle Eaton, Sreeramamurthy Ankem. Characterization of Element Partitioning at the Austenite/Ferrite Interface of as Cast CF-3 and CF-8 Duplex Stainless Steels. Microscopy and Microanalysis, vol. 21, Supplement S3: Proceedings of Microscopy & Microanalysis 2015, August 2015, pp. 365–366.
12. Боровиков В. Statistica. Искусство анализа данных на компьютере. СПб.: Питер, 2003. 688 с.
13. Оюунцэцэг Ц., Батмунх Б., Мунхтуяа Ц. Исследование свойств литейных нержавеющих сталей // Материалы VI Международной конференции «Проблемы механики современных машин» / М-во образования и науки Российской Федерации, Уханьский текстильный ун-т (КНР) [и др.; редкол.: В.С. Балбаров – отв. ред. и др.]. Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2015, Т. 2. С. 242–248.
14. Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. М.: Металлургия, 1967. 800 с.
15. Кремер М.А. Фасонное литье из нержавеющей и кислотостойкой стали. М., 1961. 74 с.
16. Регрессионный анализ качества сталей и сплавов / Ефимычев Ю.И., Михайлов С.К., Святкин Б.К., Прохоров И.И. М.: Металлургия, 1976. 224 с.