Магистерский диплом на тему Исследование влияния термической обработки на структуру и механические свойства сталь 09Г2С при различных температурах

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 5
1 Аналитический обзор литературы 6
1.1 Устройства локализации расплава УЛР 6
1.2 Применение стали 09Г2С 12
1.3 Физические и механические свойства стали 09Г2С 13
1.4 Упрочнение стали из-за деформации при повышенных температурах 16
1.5 Разупрочнение стали из-за возврата при высоких температурах 18
1.6 Фазовые превращения при деформации 20
1.7 Выводы по литературному обзору 26
1.8 Цели и постановка задачи исследования 26
2 Материалы и методы исследования 27
2.1 Материал для исследования 27
2.2 Термообработка 29
2.3 Металлографические исследования структуры стали 09Г2С 30
2.3.1 Пробоподготовка образцов для металлографических исследований 30
2.3.2 Высокотемпературные испытания на растяжение стали 09Г2С до и после термической обработки 35
2.3.3 Испытания на ударный изгиб 38
3 Результат испытаний 40
3.1 Результаты количественного металлографического анализа роста аустенитного зерна 40
3.2 Результаты испытаний на ударный изгиб 47
3.4 Результаты испытаний на растяжение 51
ВЫВОД……………………………………………………………………………………………………52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………………………………53

Введение:

Устройство локализации расплава (УЛР) находится в шахте реактора и состоит из пяти функционально различных значимых частей, расположенных (сверху вниз) по направлению передвижения кориума из корпуса реактора к основанию бетонированной шахты. К ним относятся:
• нижняя плита;
• ферма-консоль;
• площадка обслуживания;
• наполнитель (корпуса с опорами);
• корпус с опорами.
Нижняя плита состоит из стали марки 09Г2С, направляет передвижение кориума после дезинтеграции или плавления корпуса реактора, термоизоляция обеспечивает защиту фермы-консоли и площадки обслуживания от разрушений, также защищает от повреждений корпус с опорами.
Термическая обработка – это технологический процесс, который состоит из нагрева и охлаждения металлических изделий для изменения их структуры и свойств.
Основными структурами, участвующими в формировании свойств стали при термообработке, являются как равновесные – аустенит и перлит, так и неравновесные – мартенсит, сорбит, троостит, остаточный аустенит.
Структура стали 09Г2С после закалки состоит из мартенсита и остаточного аустенита. Твердость мартенсита определяется его твердостью и количеством. Пластичность закаленной стали может зависеть не только от содержания мартенсита, но и от его дисперсности (размера игл). После закалки для обеспечения высокого комплекса механических свойств пытаются получить мелкоигольчатую структуру, которую можно достичь при мелкозернистой структуре аустенита до превращения.
Твердость стали зависит от температуры изотермического разрушения аустенита. Чем меньше температура изотермического распада аустенита, тем выше дисперсность перлитных фаз отчего следует повышенность твердости стали.
Улучшения в усталостных характеристиках компонентов достигаются в основном за счет уменьшения поверхностного циклического растягивающего напряжения или увеличения поверхностного предела текучести, тем самым увеличивая сопротивление зарождению усталостной трещины. 
Механические свойства улучшаются по мере того, как материалы проходят процессы термообработки. [1]

Заключение:

В ходе работы была проведена термообработка. При температуре 750 ºС пределы текучести и прочности сохраняются на уровне 69 и 83 МПа соответственно. В интервале температур 900–1200 ºС происходит дальнейшее монотонное снижение прочностных свойств до минимальных значений (σ0,2 = 12 МПа, σв = 21 МПа).
Наиболее резкое снижение прочностных свойств стали 09Г2С наблюдается в интервале температур 900-1200 ºС
Было сделано исследование роста аустенитногозерна. При нагреве и длительной выдержке интенсивный рост зерна начинается при температурах выше 1000 ºС. При повышении температуры с 1000 до 1200 ºС усиливается разнозернистость, а средний размер аустенитного зерна увеличивается в 25–35 раз.
Выполнены испытания на ударный изгиб. Показано, что снижение прочностных свойств стали 09Г2С наблюдается в интервале температур -30-50 ºС. При температуре 30 ºС пределы текучести и прочности сохраняются на уровне 69 и 83 МПа соответственно. 
Сделаны высокотемпературные испытания на растяжение. В интервале температур 900–1200 ºС происходит дальнейшее монотонное снижение прочностных свойств до минимальных значений (σ0,2 = 12 МПа, σв = 21 МПа). При нагреве и длительной выдержке интенсивный рост зерна начинается при температурах выше 1000 ºС. При повышении температуры с 1000 до 1200 ºС усиливается разнозернистость, а средний размер аустенитного зерна увеличивается в 25–35 раз.

Фрагмент текста работы:

1 Аналитический обзор литературы
 
1.1 Устройства локализации расплава УЛР
 
Процесс протекания тяжелой запроектной аварии (ЗПА) может сопровождаться как разрушением активной зоны и ее расплавлением, так и разрушением корпуса реактора. Период дезинтеграции корпуса реактора является сугубо опасным из-за сильных термомеханических влияний на оборудование и строительные конструкции, которые могут привести к нарушению целостности герметичной оболочки и выходу высокорадиоактивных продуктов деления в окружающую среду.
В проектах АЭС с ВВЭР для устранения развития тяжелой ЗПА на внекорпусной стадии аварии применяются устройства локализации расплава (УЛР). На данный момент УЛР установлены на действующих первом и втором блоках АЭС «Таньвань» в Китае, на строящихся первом и втором блоках АЭС «Куданкулам» в Индии, на первом и втором блоках НВО АЭС2 и на первом блоке ЛЕН АЭС2, помимо этих установок планируют установить на 2 блоке ЛЕН АЭС2 и на Балтийской АЭС. Устройство локализации состоит из следующих функциональных элементов, расположенных (сверху вниз) по направлению перемещения расплава из корпуса реактора к основанию бетонной шахты: опорная плита, ферма-консоль, корзина с наполнителем (жертвенным материалом) и корпус с опорами. Упрощенная схема расположения устройства локализации расплава показана на рисунке 1.