"Về nguyên nhân hình thành vết nứt trong tháp đúc do Nhà máy số 112 sản xuất." Báo cáo năm 1943
Xe tăng T-34 rời khỏi cổng Krasnoye Sormovo.
Cuộc chiến vì thép
"Quái vật Sormovo"—đó là cách các kíp xe tăng gọi những chiếc xe tăng T-34 được sản xuất tại nhà máy Krasnoye Sormovo (nhà máy số 112) gần Gorky. Điều thú vị là chính tại nhà máy này, chiếc xe tăng đầu tiên của Liên Xô đã được chế tạo vào năm 1920. bể chứa, nhưng sau đó, chúng lại nổi bật nhờ chất lượng sản xuất T-34 không mấy xuất sắc. Ban đầu, xe tăng vùng Gorky không được đánh giá cao do giáp bị nứt, làm giảm đáng kể khả năng sống sót trong chiến đấu. Câu chuyện hào hùng về cách khắc phục những khiếm khuyết nghiêm trọng trong quá trình sản xuất tháp pháo tại Krasnoye Sormovo được ghi lại trong một tài liệu đồ sộ được lưu trữ tại Kho Lưu trữ Kinh tế Nhà nước Nga.
Những giải thích cần thiết.
Tôi là một quá trình công nghệ bao gồm xử lý nhiệt hợp kim hoặc kim loại được tôi cứng thành martensite. Các quá trình chính bao gồm phân hủy martensite, đa giác hóa và tái kết tinh. Tôi cao được thực hiện ở nhiệt độ 500–680°C. Quá trình này duy trì độ bền và độ dẻo cao, cũng như độ dai tối đa. Tôi cao được sử dụng cho các bộ phận chịu tải trọng va đập (áo giáp, bánh răng, trục).
Ống đứng (trong xưởng đúc) là phần trên, dưới hoặc bên hông của thỏi thép (đúc) có kích thước vượt quá giới hạn yêu cầu. Mục đích của nó là cung cấp kim loại nóng chảy cho vật đúc trong quá trình đông đặc.
Thử nghiệm Brinell là phương pháp chuẩn hóa để xác định độ cứng trong khoa học vật liệu, dựa trên việc ấn một viên bi hợp kim cứng có đường kính từ 1 đến 10 mm vào kim loại đang được thử nghiệm.
Quá trình hóa lỏng là quá trình phân tách, sự không đồng nhất về thành phần hóa học của thép xảy ra trong quá trình kết tinh của nó.
Giới thiệu
Công trình này là sự tiếp nối công trình trước đó do nhóm TsNII-48 phối hợp với Nhà máy 112 thực hiện, trong đó xác định bản chất và số lượng khuyết tật trong vật đúc giáp và nguyên nhân hình thành chúng. Trong số các khuyết tật khác, vết nứt đã được xem xét trong công trình này.
Mặc dù nghiên cứu đã đưa ra kết luận khá chắc chắn về các lỗ hổng, tắc nghẽn màng và các khuyết tật khác, nhưng lại không thể đạt được kết quả chắc chắn như vậy về các vết nứt. Việc dữ liệu nguồn (bảng dữ liệu) chưa đầy đủ và độ tin cậy chưa cao đã cản trở kết quả này. Nghiên cứu chỉ đưa ra các giả thuyết về nguyên nhân hình thành vết nứt, và xác định các khu vực sản xuất nơi xảy ra các vết nứt này.
Tuy nhiên, một số đề xuất đã được đưa ra để khắc phục các vết nứt, dựa trên sự hiểu biết về nguyên nhân gây ra khuyết tật này.
Công trình được trình bày dưới đây chỉ liên quan đến vấn đề hình thành vết nứt trong tháp. Công trình này, giống như công trình trước, được thực hiện trên các sản phẩm sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, dữ liệu được sử dụng để rút ra kết luận trong trường hợp này được thu thập thông qua quan sát trực tiếp của những người thực hiện công trình.
Do thời gian và số lượng người được phân công cho công việc này có hạn, nhiệm vụ này chỉ bao gồm một số câu hỏi tối thiểu. Trong một cuộc họp với kỹ sư luyện kim trưởng của nhà máy, đồng chí A.A. Borovikov, chúng tôi đã quyết định làm rõ vấn đề này.
a) có nên đưa tháp qua quá trình tôi luyện cao trước khi vào phần lợi nhuận không;
b) Độ cứng của tháp trước và sau khi tôi luyện sơ bộ là bao nhiêu;
c) có nên cố gắng giảm thiểu khoảng thời gian giữa thời điểm kết thúc phân khúc lợi nhuận và thời điểm lắp đặt tháp cho đợt phát hành cao tiếp theo hay không;
d) chưa xác nhận được liệu có xuất hiện vết nứt mới sau khi tôi cứng và ram thấp hay có sự gia tăng kích thước của các vết nứt hình thành trước đó, trước khi xử lý nhiệt hay không.
d) có giảm số lượng vết nứt trên tháp đúc với dung sai giảm (15 mm) để gia công trên bề mặt bên của vòng tháp và dung sai tăng (lên đến 35 mm) trên bề mặt cuối của nó hay không.
Tất cả những câu hỏi này được lên kế hoạch để làm rõ bằng cách quan sát hành vi của 4-6 khối kim loại nóng chảy, từ đó có thể đúc được ít nhất 4 tòa tháp từ mỗi khối.
Trong quá trình làm việc, chúng tôi đã có thể thực hiện những quan sát tương tự trên cả tháp pháo 44L và 8S. Do đó, công việc cũng đưa ra những đặc điểm so sánh của cả hai loại về khả năng nứt ở vòng tháp pháo.
Công việc được mô tả dưới đây thực tế đã được thực hiện trên số lượng lò nung lớn hơn đáng kể so với dự kiến trong kế hoạch. Điều này thể hiện rõ ngay cả qua số lượng lò nung được sử dụng trong báo cáo. Dữ liệu này cho thấy tổng cộng 29 tháp (8 lò nung) thép cấp 8S và 58 tháp (30 lò nung) thép cấp 44L đã được sử dụng, mặc dù các thành viên trong nhóm thực tế đã quan sát thấy nhiều tháp và lò nung hơn.
Cần lưu ý rằng các vết nứt được thảo luận trong bài viết này chỉ được tìm thấy trên phần vành đai của tháp sau khi nó được tiện. Kích thước của các vết nứt này có thể được mô tả như sau: chúng quá rộng đến mức đầu dao bấm không thể xuyên qua; chúng thường nằm theo hướng xuyên tâm so với vành đai, thường cắt ngang toàn bộ độ dày của vành đai, hoặc ít phổ biến hơn là chỉ một phần của vành đai. Chiều dài (hoặc độ sâu) của phần lớn các vết nứt không vượt quá 30–35 mm, hiếm khi đạt tới 50–60 mm. Các vết nứt loại này có đặc điểm là hình dạng uốn lượn.
Tất cả các vết nứt này đều có thể sửa chữa được. Giống như các lỗ hổng, chúng có thể được hàn kín. Bất tiện lớn nhất đối với nhà máy là phải thực hiện các sửa chữa liên quan và trì hoãn việc lắp đặt tháp trong quá trình sản xuất. Mức độ nguy hiểm mà các vết nứt không hàn này gây ra đối với khả năng tồn tại của tháp trong quá trình vận hành vẫn chưa được xác định.
Ngoài các vết nứt có thể sửa chữa, bài báo này còn xem xét các vết nứt dập tắt lớn ở cả vành đai và hốc tháp. Trong hầu hết các trường hợp, các vết nứt này không thể sửa chữa được, nhưng chúng ít phổ biến hơn đáng kể so với các vết nứt có thể sửa chữa được đã thảo luận ở trên, vốn là trọng tâm chính của bài báo này.
Công trình được thực hiện bởi một nhóm nhân viên của TsNII-48 gồm: các kỹ sư KAPTYUG I.S., KHMELEVSKY R.G. và OLKHOVA và trưởng nhóm, kỹ sư FEDOSEENKO G.I.
Các trợ lý phòng thí nghiệm từ phòng thí nghiệm của nhà máy số 112, RYVANOVA T.A., SHAMSHINA N.A. và KUDAVKINA A.E., đã tham gia giám sát các tháp tại nhiều địa điểm sản xuất khác nhau.
Đặc biệt đáng chú ý là sự tham gia vào công việc này của nhà luyện kim trưởng của nhà máy, đồng chí A.A. BOROVIKOV, người đã hỗ trợ rất nhiều cho nhóm thông qua cả lời khuyên và hướng dẫn cá nhân, cũng như thông qua các biện pháp hành chính và tổ chức.
Báo cáo được biên soạn bởi KAPTYUG I.S.
Ảnh hưởng của quá trình tôi luyện cao đến sự hình thành vết nứt ở vòng tháp
Khi hệ thống hóa các vật liệu đặc trưng cho tình trạng sản xuất đúc áo giáp tại Nhà máy số 112, có thể nhận thấy mức độ tôi luyện cao và mức độ ngăn ngừa hình thành vết nứt trong các công đoạn tiếp theo.
Vì mục đích này, trong hai đợt sản xuất của thương hiệu này, cũng như trong bốn đợt sản xuất của thương hiệu 44L, không phải tất cả các tháp đều phải trải qua quá trình tôi luyện ở nhiệt độ cao trước khi cắt giảm lợi nhuận.
Từ việc so sánh dữ liệu về các vết nứt trong tháp đã được tôi luyện trước và chưa được tôi luyện cùng mức nhiệt, có thể thấy rằng đối với thép cấp 8C, việc cắt bỏ các ống đứng mà không đưa các tháp đã được làm nguội trong lòng đất qua quá trình tôi luyện sơ bộ là hoàn toàn không thể chấp nhận được.
Trong khi trên các tháp đã trải qua quá trình ram cao sơ bộ, các vết nứt không được quan sát thấy hoặc chỉ được đếm với số lượng 1-2 vết nứt, trên các tháp làm từ cùng một loại thép nóng chảy chưa trải qua quá trình ram cao sơ bộ, người ta đếm được 20-25 vết nứt.
Về mặt này, thép cấp 44L lại có đặc điểm khác. Mặc dù không được tôi luyện ở nhiệt độ cao sơ bộ, các vết nứt trên tháp đã được tôi luyện không chỉ nhỏ hơn mà trong một số trường hợp còn không có vết nứt nào cả. Trong khi đó, các vết nứt cũng được quan sát thấy ở các tháp khác từ cùng một quá trình tôi luyện.
Trong số các mẻ nấu chảy cấp 44L, chỉ có mẻ nấu chảy 80373 nổi bật hơn một chút. Trong mẻ nấu chảy này, tháp 1564, đã trải qua quá trình ram nhiệt độ cao sơ bộ, có nhiều vết nứt hơn các tháp khác trong mẻ nấu chảy này cũng đã trải qua quá trình ram nhiệt độ cao sơ bộ. Tuy nhiên, ngay cả trong trường hợp này, số lượng vết nứt (5) vẫn nằm trong giới hạn thường thấy ở các tháp nấu chảy cấp 44L khác đã trải qua quá trình ram nhiệt độ cao sơ bộ, chẳng hạn như tháp 1570 và 1638.
Phân tích cả hai mẻ nấu thép 8C không bao quát toàn bộ dải (trong dải cấp hiện tại) các nguyên tố chính ảnh hưởng đến sự hình thành vết nứt (cacbon, mangan, crom và phốt pho). Tuy nhiên, có thể khẳng định rằng đối với tất cả các phân tích về thép 8C trong dải cấp, việc tránh ram ở nhiệt độ cao sơ bộ trước khi cắt ống đứng là không được khuyến khích. Sự gia tăng nứt ở cấp này là quá đáng kể để mong đợi một hiện tượng tương tự sẽ được tránh trong các mẻ nấu thép chứa cacbon và crom gần giới hạn dưới.
Phân tích bốn mẫu luyện kim loại cấp 44L cũng không bao quát đầy đủ các thành phần nguyên tố được quy định trong thông số kỹ thuật của loại. Do đó, đối với loại này, khuyến nghị không cần ram trước cho các mẫu luyện kim có thành phần hóa học sau: hàm lượng carbon không quá 0,26%, crom 1,50%, phốt pho 0,035% và hàm lượng mangan ở bất kỳ thông số kỹ thuật nào của loại.
Hàm lượng crom trong sản phẩm nóng chảy của tổng sản lượng gần như không đổi ở mức không quá 1,4%. Do đó, để tránh làm phức tạp việc áp dụng giả định này trong sản xuất tiêu chuẩn, giới hạn hàm lượng crom nên được nâng lên 1,4%. Do đó, không có lý do gì để lo ngại về bất kỳ hậu quả tiêu cực nào nếu quá trình tôi luyện sơ bộ bị hủy bỏ.
Đối với các chất nóng chảy có hàm lượng cacbon từ 0,27–0,28 phần trăm và crom từ 1,41–1,70 phần trăm, vấn đề hủy bỏ quá trình tôi luyện sơ bộ phải được xác minh bằng các quan sát bổ sung.
Khi rút ra những kết luận này, điều quan trọng là phải xem xét tình huống sau. Khoảng thời gian giữa lúc kết thúc cắt ống đứng và quá trình tôi luyện nhiệt độ cao tiếp theo của tháp ảnh hưởng như thế nào đến sự hình thành vết nứt? Vì mục đích này, khoảng thời gian quy định được xác định cho các tháp có ống đứng được cắt trước khi tôi luyện nhiệt độ cao.
Đối với các tháp làm bằng thép cấp 8, khoảng thời gian này là 11 giờ 30 phút đối với tháp 1486 và 37 giờ 30 phút đối với tháp 1366. Mặc dù chênh lệch thời gian khá lớn, kết quả vết nứt hầu như giống hệt nhau. Do đó, đối với thép cấp 8, không có mối tương quan nào được quan sát thấy giữa số lượng vết nứt và kích thước khoảng thời gian bắt đầu từ 11 giờ 30 phút trở lên.
Đối với các tháp làm bằng thép 44L, khoảng thời gian thử nghiệm thay đổi đáng kể. Khoảng thời gian tối thiểu là 10–12 giờ (tháp 1688 và 1883) và tối đa là 80 giờ 40 phút.
Nếu chúng ta so sánh số lượng vết nứt trên các tòa tháp với khoảng thời gian tương ứng giữa cuối phân khúc lợi nhuận và đầu mùa cao điểm, nhưng trong trường hợp này, sự thiếu vắng bất kỳ mối quan hệ nào trở nên rõ ràng hơn.
Ví dụ thuyết phục nhất là nhiệt 70370. Trong nhiệt này, các tháp 1688 và 1883 được tôi luyện đồng thời trong cùng một lò và theo cùng một cách sắp xếp. Tuy nhiên, một tháp không có vết nứt nào sau đó, trong khi tháp còn lại xuất hiện năm vết nứt. Tháp thứ ba từ nhiệt này (1514) được tôi luyện đồng thời với hai tháp đầu tiên, nhưng được tôi luyện riêng biệt sau 40 giờ. Không tìm thấy vết nứt nào. Các tháp 1824 và 1444 từ nhiệt 60336, được tôi luyện cách nhau không dưới 48 giờ, cũng vượt qua quá trình tôi luyện mà không có vết nứt nào.
Do đó, đối với thép cấp 44L, khoảng thời gian giữa khi kết thúc quá trình cắt ống đứng và khi bắt đầu quá trình tôi luyện cao, ít nhất là trong vòng 48 giờ, không ảnh hưởng đến sự hình thành các vết nứt sau khi cắt ống đứng.
Những kết luận này áp dụng cho trường hợp phân khúc lợi nhuận ở trạng thái chưa tôi luyện đối với cả tháp thép 44L và 8S. Có cơ sở vững chắc để tin rằng mối quan hệ này sẽ không khác biệt nếu phân khúc lợi nhuận được đo sau khi tôi luyện sơ bộ ở nhiệt độ cao, nhưng điều này không thể được xác nhận nếu không có xác minh phù hợp.
Tương tự như vậy, không thể khẳng định mà không có sự xác minh thích hợp rằng nếu khoảng thời gian giữa phần cuối của đoạn ống đứng từ các tháp trên thép 8C trong điều kiện chưa tôi luyện và thời điểm bắt đầu tôi luyện ở nhiệt độ cao là ít hơn 11 giờ 30 phút thì sẽ có rất ít vết nứt.
Đầu tiên, rất khó để tin vào điều này, vì ngay cả sự khác biệt 26 giờ = 37 giờ 30 phút – 11 giờ 20 phút cũng hầu như không có tác dụng làm giảm số lượng vết nứt.
Thứ hai, thật không khôn ngoan khi kỳ vọng khoảng thời gian này sẽ được rút ngắn đáng kể so với con số 11 giờ 30 phút đã được chứng minh. Khoảng thời gian ngắn hơn sẽ cản trở công việc của xưởng cắt tỉa và vẫn thường xuyên bị vi phạm.
So sánh độ cứng của tháp trước và sau khi ram cho thấy không có sự khác biệt. Trong cả hai trường hợp, kích thước vết lõm Brinell dao động từ 4,2 đến 4,4 (độ cứng được xác định trực tiếp trên vòng tháp bằng thước cặp).
Vì vậy, cần lưu ý rằng độ giòn, trong trường hợp này dẫn đến nứt, không liên quan đến độ cứng.
Sau khi xác định được ảnh hưởng của quá trình tôi luyện sơ bộ ở nhiệt độ cao đến sự hình thành vết nứt trong quá trình cắt ống đứng, có thể dự đoán rằng chất lượng của quá trình sản xuất này cũng sẽ bị ảnh hưởng. Chất lượng này chủ yếu được xác định bởi chế độ nhiệt độ.
Đáng tiếc là trong quá trình vận hành, nhà máy gặp phải những hạn chế nghiêm trọng không chỉ về thiết bị đo lường mà còn về việc thiếu đội ngũ giám sát viên có trình độ. Tại phân xưởng này, nơi phần lớn các tháp được giám sát, lò tôi không có cặp nhiệt điện.
Do đó, chúng tôi phải giới hạn việc ghi lại vị trí của các tháp trong lò như một chỉ số gián tiếp về mức độ nung nóng và giữ nhiệt của một tháp nhất định. Tùy thuộc vào kích thước lò, hai đến sáu tháp được tôi đồng thời, với trường hợp sau được sắp xếp thành hai hàng.
Dựa trên vị trí của các tòa tháp, có thể phân biệt được bốn vị trí:
A) Tháp nằm ở phía dưới và hướng xuống dưới, tức là hướng về phía đáy lò /vị trí thường được ký hiệu bằng chữ cái “b”/.
B) Tháp nằm ở phía dưới nhưng đỉnh tháp hướng lên trên /ký hiệu “c”/.
B) Tháp nằm ở hàng trên cùng, nhưng đỉnh tháp hướng xuống dưới /ký hiệu “st”/.
D) Tòa tháp nằm ở trên đỉnh, nhưng hai đầu của nó hướng lên trên /“v”/.
Để đơn giản hóa việc so sánh các kết luận, người ta đã thống nhất chỉ phân biệt hai vị trí của tháp trong quá trình tôi luyện ở nhiệt độ cao:
- Không thuận lợi, trong đó tháp nằm ở phía dưới và quay với các ống đứng hướng xuống dưới; nói cách khác, các ống đứng nằm ở đường chân trời phía dưới của lò /thường được chỉ định là "n"/.
- Sẽ thuận lợi hơn khi tháp chiếm bất kỳ vị trí nào trong ba vị trí còn lại, trong đó các ống đứng nằm ở giữa /s và sv/, hoặc ở các đường chân trời phía trên của lò.
Dựa trên dữ liệu, có thể thấy rằng đối với thép loại 8C, vị trí bất lợi của tháp trong lò trong quá trình ram sẽ làm tăng số lượng vết nứt ở đầu vòng.
Đối với các tháp thép 44L được đặt ở vị trí thuận lợi, tỷ lệ giữa số tháp có và không có vết nứt không khác biệt so với thép 8S. Tuy nhiên, không thể nói tỷ lệ này sẽ thay đổi như thế nào khi đặt tháp không thuận lợi trong lò, vì không có dữ liệu tương tự cho thép 44L.
Thời gian gia nhiệt và giữ nhiệt trong quá trình ram ở nhiệt độ cao có những thay đổi nhỏ, không làm sai lệch kết luận đã đạt được. Theo hướng dẫn hiện hành, thời gian gia nhiệt nên là 5-6 giờ và thời gian giữ nhiệt (ở nhiệt độ 670-690 độ F) là 6-7 giờ. Chỉ trong trường hợp thời gian giữ nhiệt tăng lên (do đúc vỏ bọc nhỏ), khuyến nghị tăng thời gian giữ nhiệt, và điều này đã được thực hiện trong một số trường hợp.
Ảnh hưởng của phần cháy của ống đứng đến sự hình thành các vết nứt trên vòng tháp
Các vết nứt có liên quan chặt chẽ đến quá trình cắt bằng ngọn lửa. Cắt bằng ngọn lửa được sử dụng để cắt các thanh đứng, các gờ, và cắt bỏ các phần dày, gờ và các gờ khác. Trong trường hợp này, chúng tôi chủ yếu đề cập đến các vết nứt được tìm thấy trên bề mặt gia công của vòng tháp.
Phần lớn các vết nứt nằm ở những phần của vòng tròn nơi có các ống đứng trước khi chúng bị cắt đứt.
Điều này cho thấy sự hình thành vết nứt có liên quan chặt chẽ đến việc cắt kim loại bằng lửa. Tuy nhiên, chỉ riêng sự tồn tại của thực tế này không thể giải quyết được vấn đề.
Nếu cắt bằng ngọn lửa là giải pháp duy nhất, thì sau khi gia công phần cuối của vòng và sau đó tôi cứng, các vết nứt mới sẽ được phân bố tương đối đều xung quanh toàn bộ chu vi của vòng tháp. Tuy nhiên, trên thực tế, hầu hết các vết nứt mới hình thành đều nằm ở các phần của vòng tương ứng với vị trí của các ống đứng bị cắt.
Điều này cho thấy cả cắt bằng lửa và làm nguội chắc chắn đều gây ra nứt (xem ảnh hưởng của việc làm nguội bên dưới). Tuy nhiên, các vết nứt này chủ yếu hình thành ở những khu vực mà kim loại kém chịu được ứng suất do cắt bằng lửa các ống đứng và làm nguội các tháp gia công.
Những nơi như vậy chắc chắn bao gồm các phần của vòng tháp, nơi đặt các ống đứng trong quá trình đúc. Tại những khu vực này, quá trình hóa lỏng chắc chắn đã diễn ra ở mức độ lớn hơn.
Điều này có liên quan đến việc đạt được tính không đồng nhất về mặt vật lý và hóa học của kim loại, điều này rõ ràng dẫn đến sự suy yếu về độ bền của kim loại ở nơi này.
Tuy nhiên, cùng với việc xác định trong công trình này thực tế về vị trí chủ yếu của các vết nứt dưới các ống đứng, cả sau khi cắt ống đứng bằng lửa và sau khi gia cố các tháp, hai sự kiện nữa đã được xác định mà cần phải giải thích, nhưng sự kiện này mâu thuẫn với các quy định vừa nêu.
1. Có những tòa tháp bị nứt, nhưng không nhìn thấy vết nứt dưới tất cả các ống đứng.
2. Có những vết nứt hình thành ở một số tháp nhưng không có ở những tháp khác.
Trong trường hợp đầu tiên, lời giải thích phải được tìm thấy ở kích thước thực tế của phần phụ cấp cho quá trình gia công cơ khí phần cuối của vòng tháp, còn lại trong các phần ống đứng sau lần cắt cuối cùng.
Với việc cắt tỉa ống đứng cẩn thận, đường cắt không vượt quá giới hạn cho phép chung của toàn bộ vòng. Trong trường hợp này, các vết nứt hình thành trong quá trình cắt tỉa ống đứng sẽ không vượt quá giới hạn cho phép vào thân vòng, nếu giới hạn cho phép đủ lớn. Điều này đảm bảo các vết nứt được loại bỏ hoàn toàn cùng với phoi trong quá trình gia công tiếp theo.
Nếu cắt không cẩn thận, đường cắt có thể bị kéo sâu hơn vào khoảng cho phép quy định ở một số chỗ. Điều này có thể khiến một số vết nứt vượt quá khoảng cho phép vào thân vòng và vẫn không được xử lý cùng với phoi trong quá trình gia công tiếp theo.
Quan sát quá trình gia công một số vòng tháp đã xác nhận vai trò của dung sai gia công: sau lần cắt đầu tiên, loại bỏ lớp kim loại dày 15 mm dọc theo mặt đầu vòng, một số vết nứt đã xuất hiện. Sau lần cắt thứ hai, loại bỏ lớp kim loại dày 15 mm thứ hai, các vết nứt không còn nữa. Do đó, dung sai 30 mm trong trường hợp này đảm bảo các vết nứt hình thành sẽ được loại bỏ cùng với phoi.
Vậy thì làm sao chúng ta có thể giải thích sự hình thành các vết nứt mới sau khi tôi cứng dưới ống đứng? Trong trường hợp này, "mới" ám chỉ các vết nứt được tìm thấy tại vị trí hàn hoặc không phải tại vị trí vết nứt cũ, chưa hàn, mà là các vết nứt ở một vị trí hoàn toàn khác, nơi không có vết nứt nào trước khi tôi cứng.
Sự hình thành các vết nứt này có thể liên quan đến các trường hợp mà lượng dư còn lại có giá trị trung gian nào đó. Trong trường hợp này, các vết nứt rõ ràng sẽ được loại bỏ cùng với phoi. Tuy nhiên, một phần vùng kim loại bị ảnh hưởng bởi quá trình cắt bằng lửa sẽ vẫn còn. Vùng này không có các vết nứt nhìn thấy được (vĩ mô), nhưng các vết nứt vi mô rất có thể hình thành dọc theo ranh giới tinh thể. Trong quá trình tôi cứng tiếp theo, các vết nứt này chuyển từ vi mô sang vĩ mô, đòi hỏi phải sử dụng hơi nước để loại bỏ chúng.
Khi giải thích sự kiện thứ hai—sự hình thành vết nứt ở một số tháp và sự vắng mặt của chúng ở những tháp khác do cùng một nhiệt độ—phải cộng thêm ảnh hưởng của các yếu tố khác vào ảnh hưởng đã đề cập ở trên của lượng dung sai còn lại. Các yếu tố này bao gồm:
a) các điều kiện khác nhau của quá trình tôi tháp;
b) độ dày khác nhau của vòng ở trạng thái đúc;
c) chất lượng khác nhau của việc phát hành cao được thực hiện trước khi cắt lợi nhuận sau khi cắt giảm lợi nhuận /điểm này chủ yếu áp dụng cho loại 8c/.
Ảnh hưởng của khối lượng vòng tháp đến sự hình thành vết nứt
Ở trên, có lời giải thích cho thực tế là phần lớn các vết nứt được tìm thấy trên các vòng tháp sau khi xử lý cơ học đều hình thành ở những phần của vòng tháp nơi có các ống đứng.
Giải thích này cũng được chứng minh bằng một thực tế khác. Theo công nghệ cũ số 112, dung sai gia công cho bề mặt bên trong của vòng tháp pháo là 50 mm, đo tại tiết diện lớn nhất của vòng (tại chân ống đứng). Do đó, độ dày của vòng tại tiết diện này đạt 120 mm. Độ dày này cũng là độ dày tối thiểu cho các ống đứng bị cắt đứt do hỏa hoạn.
Xét đến sự không mong muốn có khối lượng đúc quá lớn tại vị trí này, khi tiến hành công việc xác lập tình trạng sản xuất đúc áo giáp tại Nhà máy số 112, người ta đề xuất chừa một khoảng phụ cấp đồng đều dọc theo toàn bộ chiều cao của vòng là 15 mm.
Khối lượng quá lớn không mong muốn cả về mặt tiêu thụ kim loại quá mức lẫn việc tiêu thụ oxy không cần thiết để cắt ống đứng, dụng cụ và năng lượng để gia công vòng. Việc chuyển sang dung sai đồng đều 15 mm đã giảm độ dày vòng ở đáy ống đứng xuống còn 80 mm, do đó, giảm khối lượng tổng thể của vòng ở trạng thái đúc.
Liên quan đến những giải thích trên về lý do tại sao các vết nứt chiếm ưu thế ở khu vực bên dưới ống đứng, người ta có thể mong đợi số lượng vết nứt sẽ giảm sau khi khối lượng đúc giảm.
Những quan sát đặc biệt trên các tháp có độ dày vòng khác nhau đã cho phép chúng tôi thu thập dữ liệu liên quan. Kết quả cho thấy rõ mối tương quan giữa số lượng vết nứt trên bề mặt đúc gia công và khối lượng tại khu vực đó.
Có vẻ như có thể lập luận rằng mối liên hệ được chỉ ra hoàn toàn là do việc cắt bỏ phần lợi nhuận bằng lửa, có đế mỏng hơn, làm giảm mức độ gia nhiệt của kim loại ở các vùng liền kề với vết cắt và do đó làm giảm ứng suất và vết nứt mà chúng gây ra.
Trong nhóm tháp có thành vòng dày hơn (dung sai gia công là 50 mm), tỷ lệ tháp bị nứt được phát hiện sau khi gia công là 60%. Khi chuyển sang dung sai nhỏ hơn (15 mm), tỷ lệ tháp bị nứt giảm xuống còn 15-20%, điều này có thể hiểu được nếu chúng ta cho rằng điều này là do nhiệt độ vòng thấp hơn tại các điểm cắt ống đứng.
Trong nhóm tháp có dung sai gia công lớn (độ dày thành 120 mm), tỷ lệ tháp có vết nứt được phát hiện sau khi tôi cứng là 55%. Khi chuyển sang dung sai gia công nhỏ, tỷ lệ này cũng giảm xuống còn 23-41%.
Tuy nhiên, sự giảm này không thể được giải thích bằng sự giảm ứng suất liên quan đến chế độ gia nhiệt để làm cứng; nó vẫn gần như không đổi, không phụ thuộc vào lượng dung sai cho quá trình gia công cơ học.
Vì ứng suất dập tắt vẫn giữ nguyên và số vết nứt trung bình giảm, có thể giả định rằng độ bền trung bình của kim loại đã tăng lên. Sự gia tăng độ bền này có thể được giải thích bằng tính không đồng nhất về mặt vật lý và hóa học của kim loại, do sự phát triển chậm lại của quá trình hóa lỏng trong quá trình đông đặc của vòng tháp do khối lượng của nó giảm.
Ảnh hưởng của quá trình làm nguội đến sự hình thành vết nứt trong tháp
Một số lượng đáng kể các tháp pháo làm bằng thép cấp 8S và 44L, vốn không có vết nứt nào sau khi xử lý cơ học vòng tháp pháo trong quá trình kiểm tra kỹ lưỡng, đã xuất hiện các vết nứt sau khi xử lý nhiệt cuối cùng. Các vết nứt này xuất hiện ở đầu vòng tháp pháo hoặc ở đáy hốc, và đôi khi xuất hiện ở cả hai vị trí cùng một lúc.
Sự xuất hiện của các vết nứt này chắc chắn cho thấy ứng suất dập tắt là nguyên nhân trực tiếp gây ra chúng trong trường hợp này. Trong tổng số tháp xử lý (trước khi dập tắt), 43% (23 đơn vị) bị nứt sau quá trình xử lý nhiệt cuối cùng.
Các tháp làm bằng thép cấp 8 và 44l được nhóm riêng, trên đó các vết nứt được phát hiện và hàn lại sau khi xử lý cơ học, nhưng sau khi xử lý nhiệt cuối cùng tại vị trí các vết nứt được hàn lại, chúng lại xuất hiện trở lại.
Sự hình thành các vết nứt lớn trên tháp pháo 1493 hoàn toàn được giải thích bằng kết quả phân tích nhiệt độ bất thường 80375. Nhiệt độ này, ngoài hàm lượng cacbon và crom ở giới hạn trên, còn có hàm lượng mangan quá cao, vượt quá giới hạn cấp phối. Do đó, không chỉ tháp pháo này mà các tháp pháo khác trong cùng thời kỳ nhiệt độ này đều xuất hiện các vết nứt trong quá trình tôi. Một tháp pháo trong thời kỳ nhiệt độ này thậm chí còn chưa đạt đến giai đoạn tôi, vì nó đã xuất hiện một vết nứt xuyên suốt dọc theo thành tháp khi được kẹp vào máy công cụ trong xưởng cơ khí và cũng đã bị loại bỏ.
Cần lưu ý rằng tháp này đã trải qua hai lần tôi nhiệt độ cao (trước và sau khi cắt bỏ các ống đứng). Tuy nhiên, nó vẫn chịu ứng suất rất cao, kết hợp với ứng suất phát sinh trong quá trình kẹp tháp vào máy, dẫn đến hình thành một vết nứt lớn ban đầu.
Trong các mẻ nấu chảy còn lại, hàm lượng cacbon, mangan và crom không vượt quá giới hạn cấp độ và không thể là nguyên nhân gây ra các vết nứt cực lớn, vì các tháp khác của cùng một mẻ nấu chảy không tạo ra các vết nứt có bản chất tương tự.
Những khía cạnh nào của xử lý nhiệt có thể ảnh hưởng và thực sự ảnh hưởng đến sự hình thành vết nứt? So sánh dữ liệu từ các tháp không có vết nứt sau khi tôi với các tháp từ cùng một quá trình nhiệt nhưng có vết nứt, chúng ta có thể thấy mối tương quan giữa sự hình thành vết nứt và nhiệt độ của môi trường tôi (nước) tại thời điểm tháp được nhúng vào.
Đối với thép cấp 8, sự phụ thuộc này khá rõ ràng. Các vết nứt hình thành ở nhiệt độ nước rất thấp, đặc biệt là khi hàm lượng carbon, crom (và mangan) gần đạt giới hạn trên. Nhiệt độ nước tối thiểu cho phép đối với tháp tôi làm bằng thép cấp 8 nên được coi là 30 độ C (nhiệt độ 90199, 100131 và 80367).
Đối với thép 44L, sự phụ thuộc này không được thể hiện rõ ràng.
Trong một số mẻ (60623, 80336), các tháp phát hiện vết nứt được tôi trong nước lạnh hơn, trong khi ở các mẻ khác (70354, 50507), ngược lại, chúng được tôi trong nước nóng hơn các tháp không phát hiện vết nứt. Rõ ràng, cần có thêm các quan sát để làm rõ vấn đề này đối với loại thép này.
Cũng cần theo dõi thêm để xác định ảnh hưởng của nhiệt độ giữ tháp trong lò và thời gian giữ tháp. Trong một số mẻ nấu chảy (80373, 60623, 50507, 80336), các vết nứt đã được quan sát thấy ở các tháp được giữ trong lò ở nhiệt độ cao hơn và trong thời gian dài hơn.
Hoàn toàn không đúng khi nói rằng đối với tháp 1371 (nhiệt độ nóng chảy 80372), với hàm lượng carbon, mangan và crom ở giới hạn trên, lò nung được giữ ở nhiệt độ 360 độ. Hơn nữa, nhiệt độ được duy trì ở 1000 độ trong 30 phút (do lỗi của người vận hành lò sưởi).
Tương tự như vậy, đối với tháp 2956/tan chảy 50476/ có hàm lượng cacbon, mangan và crom ở giới hạn trên, không thể cho phép nước có nhiệt độ 25 độ vào thời điểm tôi.
Cần lưu ý thêm hai trường hợp không được phản ánh trong biểu đồ quy trình tôi luyện, nhưng có thể có tác động đáng kể đến việc tạo ra ứng suất dư thừa trong các tháp tôi luyện và do đó, đến sự hình thành các vết nứt vì chúng xảy ra trong quá trình thực hành tại xưởng xử lý nhiệt.
Đầu tiên, việc gia nhiệt đồng đều tất cả các bộ phận của tháp và duy trì sự đồng đều này cho đến khi ngâm trong môi trường tôi là rất quan trọng. Tháp là sự kết hợp phức tạp giữa các thành phần mỏng và dày, do đó, việc gia nhiệt không đều sẽ không làm tăng đáng kể trạng thái ứng suất của tháp sau khi tôi.
Sự không đồng đều này không thể đạt được trong trường hợp đặt tháp không đúng cách trong lò, khi các phần mỏng hơn /hốc/ của tháp gần với vùng cháy hơn các phần dày hơn /tháp/.
Điều tương tự cũng xảy ra khi tháp không được giữ trong lò đủ lâu, khi các phần mỏng có thời gian để nóng lên, nhưng tất nhiên các phần dày thì không.
Cuối cùng, khi đưa tháp vào bể làm nguội, nếu quá trình đưa này diễn ra quá chậm, các chi tiết mỏng có thể mất nhiệt nhanh hơn các chi tiết dày.
Điều này tạo ra ứng suất ngoài những ứng suất chắc chắn phát sinh ngay cả khi quá trình tôi luyện tháp được thực hiện bình thường như một phần của hình dạng phức tạp.
Thứ hai, nhiệt độ của tháp pháo khi rời khỏi bể tôi. Trong một số trường hợp, tháp pháo nguội hoàn toàn trong quá trình tôi (tháp pháo khô dần sau khi được lấy ra khỏi bể). Trong những trường hợp khác, nhiệt độ của tháp pháo đạt trên 100 độ C (nước trên bề mặt tháp pháo sôi lên sau khi được lấy ra khỏi bể).
Trong trường hợp sau, nhiệt còn lại sẽ khiến tháp được tôi một phần, giải tỏa một phần ứng suất trước khi tháp được đưa vào giai đoạn tôi ở nhiệt độ thấp. Trong trường hợp trước, tháp không thể tự tôi. Kết quả nứt có thể khác nhau trong cả hai trường hợp, ngay cả khi các tháp thuộc cùng một nhiệt độ.
Ảnh hưởng của sự thay đổi thành phần hóa học của vật liệu nóng chảy đến sự hình thành các vết nứt trong tháp
Cùng với nội dung của các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hình thành vết nứt, dữ liệu đã được ghi lại về số lượng vết nứt được tìm thấy trên mỗi tháp trước và sau khi tôi, lượng dung sai cho quá trình gia công cơ học và vị trí của các tháp trong lò trong quá trình tôi luyện ở nhiệt độ cao.
Dựa trên số lượng vết nứt được tìm thấy trong các tháp, tất cả các sản phẩm nóng chảy cấp 44L có thể được chia thành bốn nhóm:
Nhóm 1 – các khối nóng chảy mà không có bất kỳ vết nứt nào trong hoặc sau quá trình tôi.
Nhóm 2 – khối nóng chảy mà chỉ một phần của tháp có vết nứt.
Nhóm 3 – các khối nóng chảy có tháp chỉ bị nứt sau khi đông cứng.
Nhóm 4 – các khối nóng chảy có tháp có nhiều vết nứt hoặc không phù hợp để đưa vào ba nhóm đầu tiên.
Trong mỗi nhóm nóng chảy, có thể xác định một phép phân tích cụ thể bao gồm hàm lượng các nguyên tố chính có trong hầu hết các mẫu nóng chảy trong nhóm đó. Phép phân tích này được gọi là phân tích điển hình, trái ngược với phân tích trung bình của nhóm.
So sánh các phân tích điển hình và trung bình cho thấy có sự khác biệt đáng kể về hàm lượng cacbon, mangan và crom giữa nhóm nóng chảy có vết nứt và không có vết nứt.
Các loại thép không dễ bị nứt có hàm lượng cacbon từ 0,22-0,25%, mangan từ 0,9-1,06% và crom từ 1,22-1,40%. Các loại thép dễ bị nứt có hàm lượng cacbon từ 0,25-0,28%, mangan từ 1,05-1,10% và crom từ 1,30-1,40%.
Kết quả phân tích các mẫu nung chảy Nhóm 2 và 3 nằm trong giới hạn phân tích của các mẫu nung chảy trong nhóm nứt, nhưng có một số sai lệch. Mặc dù không có sự khác biệt về hàm lượng crom, nhưng các mẫu nung chảy Nhóm 2 có hàm lượng cacbon và mangan cao hơn một chút.
Như vậy, xét về hàm lượng các nguyên tố chính có thể ảnh hưởng đến sự hình thành vết nứt, các mẫu nung chảy của nhóm 2, 3 và 1 có thể được gộp thành một nhóm mẫu nung chảy có vết nứt trên tháp, trái ngược với nhóm còn lại, trong đó hoàn toàn không có vết nứt trên tháp.
Do đó, đối với loại 44L, giới hạn trên của hàm lượng các nguyên tố chính hạn chế diện tích phân tích bất lợi cho sự hình thành vết nứt ở phần cuối của vòng tháp được đặc trưng bởi các thông số sau: hàm lượng cacbon không cao hơn 0,23 phần trăm, mangan không cao hơn 1,05 phần trăm, crom không cao hơn 1,40 phần trăm.
Ngoại lệ của quy tắc này là các hợp kim 50444 và 50445 có hàm lượng crom ở giới hạn trên, 50438 và 50436 có hàm lượng cacbon ở giới hạn trên.
Các tháp của những khối nóng chảy này được quan sát không có vết nứt. Việc thiếu dữ liệu về vết nứt ở các tháp khác của những khối nóng chảy này không cho phép chúng tôi coi ngoại lệ này là đáng kể.
Rất có thể các tháp còn lại của các mẻ đúc này, được gia công mà không có sự giám sát của đội ngũ, đã bị nứt. Việc không có vết nứt ở các tháp 2868, 2857 và 2241 của các mẻ đúc 50444, 50445 và 50433 một phần có thể là do khối lượng đúc không quá lớn do dung sai gia công nhỏ (15 mm).
Cũng cần lưu ý rằng nhiệt 50439, giống như nhiệt 50438, có hàm lượng silicon cao nhất so với các nhiệt khác. Điều này phân biệt các nhiệt này với các nhiệt cấp 44L khác đang được xem xét, nhưng vẫn chưa cho phép chúng ta đưa ra bất kỳ kết luận nào về mối quan hệ giữa hàm lượng silicon và tỷ lệ nứt.
Trong hợp kim 80340 nóng chảy, việc không có vết nứt có thể được giải thích là do tác động bất lợi của hàm lượng mangan tăng /1,10 phần trăm/ được bù đắp bởi hàm lượng crom giảm /1,24 phần trăm/ và hàm lượng niken /1,09 phần trăm/.
Đối với các trường hợp ngoại lệ ngược lại, tức là khi hỗn hợp nóng chảy có vết nứt trên tháp, mặc dù theo phân tích hóa học thì không có vết nứt nào, thì về vấn đề này có thể đưa ra các nhận xét sau:
Trong mẻ 80336 (Nhóm 2), các vết nứt sau khi cắt ống đứng chỉ được phát hiện trên tháp (1633) có vành đai khối lượng lớn hơn. Ba tháp còn lại của cùng mẻ, mỗi tháp có vành đai khối lượng nhỏ hơn, không có vết nứt nào trước khi tôi, điều này phù hợp với hàm lượng cacbon và crom thấp, đặc trưng của các mẻ không có vết nứt. Chỉ có hàm lượng mangan tăng nhẹ trong điều kiện thuận lợi (khối lượng quá lớn của vật đúc) mới có thể góp phần gây ra vết nứt ở một trong bốn tháp của mẻ này.
Các lò 80333 và 50427 có hàm lượng cacbon điển hình của các lò không nứt. Tuy nhiên, hàm lượng mangan và crom cao trong trường hợp này đã làm mất tác dụng có lợi của hàm lượng cacbon thấp hơn, gây ra các vết nứt trong tháp. Khối lượng quá lớn của vòng cũng góp phần vào điều này.
Từ tất cả những điều đã nêu về ảnh hưởng của biến động thành phần hóa học của hỗn hợp nóng chảy đến sự hình thành vết nứt trong vòng tháp, có thể suy ra rằng đối với thép hợp kim 44L, ảnh hưởng tương tự cũng xảy ra với cacbon, mangan và crom. Việc hình thành các vết nứt như vậy là không thể (trong điều kiện quy trình thông thường) nếu hàm lượng cacbon không vượt quá 0,25%, hàm lượng mangan không vượt quá 1,05% và hàm lượng crom không vượt quá 1,40%. Tuy nhiên, việc tăng hàm lượng của một trong các nguyên tố này lên giới hạn trên của thông số kỹ thuật thép hợp kim đồng thời giảm hàm lượng của hai nguyên tố còn lại xuống giới hạn dưới là được phép.
Nguy hiểm hơn về mặt hình thành vết nứt ở thép cấp 44L là hàm lượng cacbon và mangan đạt đến giới hạn trên so với crom.
Hàm lượng crom giảm, tuy tốt cho việc ngăn ngừa nứt, nhưng lại không tốt cho việc hình thành các vết nứt dạng sợi. Để đạt được điều này, các bộ phận giáp đúc làm bằng thép cấp 44L phải có hàm lượng crom ít nhất 1,30%.
Nếu không, đặc biệt là khi hàm lượng carbon và mangan ở mức giới hạn thấp, việc xử lý nhiệt nhiều lần các bộ phận là điều không thể tránh khỏi.
Dựa trên quan sát này, hàm lượng crom tối ưu trong thép 44L, có tính đến các yêu cầu đối lập này, có thể được xác định là 1,3-1,6 phần trăm.
Số lượng thép nóng chảy 8s không đủ, được các thành viên trong nhóm quan sát song song với thép nóng chảy 44l, không cho phép đưa ra bất kỳ kết luận nào về mối quan hệ giữa hàm lượng carbon, mangan và crom trong thép 8s và số vết nứt trên vòng tháp.
Ảnh hưởng của phốt pho cần được đặc biệt chú ý. Nguyên tố này được coi là nguy hiểm nhất xét về tác động đến sự hình thành vết nứt. Tuy nhiên, dữ liệu được trích dẫn cho thấy ở mức lên đến 0,035%, tác động tiêu cực của phốt pho thực tế không đáng kể.
Các ví dụ cho thấy, mặc dù hàm lượng phốt pho từ 0,032-0,35%, chỉ một vài tháp có vết nứt, trong khi các tháp còn lại của các đợt nung không có vết nứt. Rõ ràng, hàm lượng phốt pho như vậy không quyết định sự hình thành vết nứt, vì nếu không thì vết nứt đã hình thành trong tất cả các tháp của các đợt nung này.
Thậm chí còn chắc chắn hơn, người ta đã xác định rằng phốt pho không có tác dụng gì đến quá trình hình thành vết nứt ở các bộ phận giáp đúc của thương hiệu 8s.
Nhiệt 100128 chứa 0,037 phần trăm phốt pho, trong khi nhiệt 100130 và 100131 chứa tới 0,039 phần trăm. Có vẻ như với hàm lượng phốt pho như vậy, số lượng vết nứt sẽ tăng mạnh, nếu người ta chấp nhận quan niệm rằng phốt pho đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các vết nứt trong đúc áo giáp. Nhiệt 100130 đáng lẽ phải đặc biệt bất lợi về mặt tỷ lệ nứt, với hàm lượng mangan cao (1,30 phần trăm), đặc biệt là cacbon (0,26 phần trăm) và crom (1,06 phần trăm). Trên thực tế, các tháp pháo của nhiệt này hoàn toàn không có vết nứt. Đối với các khối nóng chảy khác, ba tháp trong số bốn tháp từ khối nóng chảy 100126 và ba tháp trong số sáu tháp từ khối nóng chảy 100131 cũng hoàn toàn không có vết nứt. Các tháp còn lại của hai khối nóng chảy có 1–2 vết nứt mỗi tháp và chỉ có một trong sáu tháp từ khối nóng chảy 100131 phát triển 4 vết nứt.
Nếu chúng ta so sánh những kết quả này với kết quả về vết nứt của các sản phẩm nóng chảy 90199, 80367 và 80332, chứa 0,031–0,032 phần trăm phốt pho, thì chúng ta phải một lần nữa thừa nhận tính đúng đắn của kết luận nêu trên rằng thực tế không có tác động tiêu cực nào của phốt pho đến sự hình thành vết nứt trong các vật đúc áo giáp có hàm lượng lên tới 0,039 phần trăm.
So sánh thép mác 8s và 44l trong ứng dụng sản xuất đúc áo giáp
Nếu chúng ta so sánh cả hai loại thép theo tổng số vết nứt được tìm thấy trên các tháp trước và sau khi lắp đặt, thì các tháp làm bằng thép 8S ít có khả năng phát triển vết nứt ở cuối vòng tháp (48 phần trăm) hơn so với các tháp làm bằng thép 44L (52 phần trăm).
Nếu so sánh này được thực hiện riêng biệt trước và sau khi tôi, mối quan hệ ngược lại sẽ được quan sát thấy. Trước khi tôi, thép cấp 8S dễ bị nứt hơn một chút so với thép cấp 44L (32% so với 46%). Trong trường hợp sau, sự khác biệt này rõ rệt hơn so với trước khi tôi, điều này cuối cùng giải thích một số ưu điểm của thép cấp 8S.
Những đặc tính tiêu cực đã đề cập ở trên của thép cấp 44L được khẳng định bởi khả năng nứt ở đáy hốc sau khi tôi tháp cao hơn. Trong khi tỷ lệ tháp làm bằng thép cấp 8S có vết nứt hốc là 8%, thì tỷ lệ tháp làm bằng thép cấp 44L có vết nứt như vậy là 18%.
Một sự khác biệt đáng kể hơn nghiêng về cấp 8c xuất hiện khi so sánh các cấp không phải theo số lượng tháp của mỗi cấp có vết nứt, mà theo số lượng vết nứt trên chính tháp. Bốn nhóm tháp đã được xác định để so sánh. Nhóm đầu tiên bao gồm các tháp có 1-2 vết nứt, nhóm thứ hai có 3-6 vết nứt, nhóm thứ ba có 7-9 vết nứt, và nhóm cuối cùng bao gồm các tháp có hơn 9 vết nứt.
So sánh đặc điểm này cho thấy các tháp làm bằng thép cấp 8 thường có 1–2 vết nứt (chiếm 32% tổng số tháp được kiểm tra), trong khi các tháp có 3–6 vết nứt tương đối hiếm (12%) và các tháp có 7–9 vết nứt là rất hiếm (2%). Đối với các tháp làm bằng thép cấp 44l, tỷ lệ phần trăm của ba nhóm đầu tiên lần lượt là 20%, 18% và 10%. Ngoài ra, mặc dù hiếm (4%), các tháp thuộc nhóm thứ tư—tức là có hơn 9 vết nứt—cũng được tìm thấy, điều này không có ở thép cấp 8.
Nếu chúng ta so sánh các tháp của cả hai loại, có vòng đúc quá lớn (độ dày thành là 120 mm), thì các tháp làm bằng thép loại 8s tạo ra nhiều vết nứt hơn một chút (73 phần trăm) so với tháp làm bằng thép loại 44l (65 phần trăm).
Tuy nhiên, khi so sánh kết quả thu được trước khi xử lý nhiệt các tháp (kết quả đặc trưng cho phân tích làm nguội), sự khác biệt giữa các cấp độ trong trường hợp này, tức là với một vòng lớn, không được phát hiện.
Việc chuyển sang vòng thép có khối lượng nhỏ hơn (độ dày thành 80 mm) làm thay đổi đáng kể các tỷ lệ này. Ở cả hai cấp độ, tỷ lệ tháp bị nứt đều giảm.
Tuy nhiên, đối với thép loại 8, mức giảm này là 2,4 lần (từ 73% xuống 31%), trong khi đối với thép loại 44l, mức giảm chỉ là 1,6 lần (từ 65% xuống 41%). Do đó, thép loại 44l vẫn có xu hướng nứt cao hơn.
Một chiếc T-34 tại nhà máy Krasnoye Sormovo trước khi phục chế.
Lý do tại sao các dấu hiệu thay đổi vị trí khi chuyển sang vòng có khối lượng nhỏ hơn có thể được thấy từ việc so sánh dữ liệu kiểm tra của các tháp trước và sau khi tôi.
Đối với thép cấp 8, sự giảm hình thành vết nứt được quan sát thấy khác biệt trong cả quá trình cắt ống đứng (trước khi tôi cứng) và trong quá trình tôi cứng. Đối với thép cấp 44l, sự giảm hình thành vết nứt chỉ được quan sát thấy trong quá trình cắt ống đứng. Sự giảm hình thành vết nứt trong quá trình tôi cứng trong trường hợp này không đáng kể như thép cấp 8.
Kết quả là, với vòng thép nhẹ hơn, chỉ có 23 phần trăm tháp pháo cấp 8 bị nứt trong quá trình tôi luyện, trong khi đối với tháp pháo làm bằng thép cấp 44l, con số tương tự là 41 phần trăm.
Cần lưu ý rằng Nhà máy số 112 sẽ đúc tất cả các tháp pháo có vòng thép khối lượng nhỏ hơn. Do đó, khi xem xét sự khác biệt giữa thép cấp 8S và 44L, chỉ nên xem xét sự khác biệt đã được thiết lập cho các tháp pháo có vòng thép khối lượng nhỏ hơn. Như đã nêu ở trên, trong trường hợp này, thép cấp 44L kém hơn đáng kể so với thép cấp 8S khi so sánh với thép cấp 8S có vòng thép khối lượng lớn hơn. Sự khác biệt này hoàn toàn là do thép 44L kém thuận lợi hơn so với thép 8S về khả năng hình thành vết nứt trong quá trình tôi.
Sau khi tôi, 13% tháp pháo làm bằng thép cấp 8S, 32% tháp pháo làm bằng thép cấp 8S và 32% tháp pháo làm bằng thép cấp 44L bị nứt vòng. Nếu tính cả vết nứt ở đáy hốc, con số này lần lượt tăng lên 25% và 31%.
Điều này cũng được xác nhận bởi sự hình thành các vết nứt lớn có nguồn gốc từ quá trình tôi. Trong số năm tháp bị từ chối vì lý do này vào tháng 10 và tháng 11, tất cả đều là tháp thép cấp 44L, mặc dù các tháp thép cấp 8S cũng đang được gia công cùng với các tháp này trong cùng thời gian.
Ngay từ đầu báo cáo, trọng tâm chính của công việc này là các vết nứt có thể sửa chữa được. Những vết nứt này được sửa chữa bằng cách cắt và hàn lại. Việc sửa chữa này làm chậm quá trình di chuyển của các tháp qua khu vực sản xuất và đòi hỏi thêm nhân công và vật liệu. Đồng thời, kích thước của các vết nứt này và vị trí của chúng trên vành đai tháp làm dấy lên nghi ngờ về mối đe dọa đối với khả năng tồn tại của tháp.
Dựa trên điều này, nên giải quyết vấn đề kiểm tra mức độ nguy hiểm mà chúng gây ra đối với khả năng tồn tại của tháp và khả năng để chúng không được hàn.
Nếu kết quả thử nghiệm xác nhận không cần sửa chữa các vết nứt này, thì nhược điểm chính của mác 44L so với mác 8S, vốn đã được phát hiện trong quá trình sản xuất hàng năm của Nhà máy số 112, sẽ được loại bỏ. Trong trường hợp này, quyết định duy trì mác 44L trong toàn bộ sản lượng sẽ được đưa ra mà không tính đến nhược điểm gần như không đáng kể của mác 44L (vết nứt), mà thay vào đó là lợi thế đáng kể và hiện đang được quan tâm là giảm tiêu thụ niken và ferromolypden.
Một nhược điểm khác, hoàn toàn về mặt kỹ thuật, của thép cấp 44L là độ nhớt đúc cao hơn so với thép cấp 8S. Điều này chỉ thể hiện rõ khi lò nung hở hoạt động ở nhiệt độ thấp và quá trình đúc mất nhiều thời gian. Do đó, tại Nhà máy số 112, nhược điểm này của thép cấp 44L thể hiện rõ ở Xưởng số 20, nơi lò nung hoạt động ở nhiệt độ thấp và quá trình đúc mất khoảng một giờ, vì ngoài các tháp pháo, tại đây còn đúc các tấm giáp nhỏ. Tại Xưởng số 21, nơi chỉ đúc tháp pháo và quá trình đúc mất 20-25 phút, đặc điểm này của thép cấp 44L không đáng kể.
Ngoài ra, khả năng hủy bỏ quá trình tôi luyện sơ bộ các tháp trước khi cắt giảm lợi nhuận, điều đã trở nên rõ ràng đối với thương hiệu 44L, là một lợi thế rất có giá trị của thương hiệu này trong điều kiện của Nhà máy số 112, nơi không có đủ số lượng lò nung để có thể thực hiện quá trình tôi luyện tháp.
TÓM TẮT
Các vết nứt nhỏ, có thể sửa chữa được, sâu tới 30 mm, rất thường xuất hiện trên bề mặt gia công của vòng tháp được làm bằng thép 44L và 8S và phần lớn (ít nhất 80 phần trăm) được hình thành ở những phần của vòng nơi có ống đứng trong quá trình đúc.
Người ta quan sát thấy mô hình phân bố vết nứt tương tự không chỉ sau khi cắt các ống đứng bằng lửa mà còn lặp lại sau khi làm cứng các tháp.
Sự phân bố chủ yếu của các vết nứt dưới các ống đứng và sự lặp lại của sự phân bố tương tự sau khi tôi cứng – cả hai sự kiện này cho phép chúng ta xem xét rằng lý do hình thành các vết nứt này là:
1) sự xuất hiện của các khu vực yếu trên vòng tháp /bên dưới các ống đứng/.
2) ứng suất bên trong có nguồn gốc từ quá trình đúc, phần lớn được giữ lại sau khi tôi luyện các tháp ở nhiệt độ cao.
3) căng thẳng phát sinh trong quá trình cắt giảm lợi nhuận.
4) ứng suất phát sinh trong quá trình tôi cứng.
Hai lý do cuối cùng là do ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài và có thể được gọi là đặc điểm bên ngoài, trái ngược với hai lý do đầu tiên, được nhúng vào vật đúc ngay từ khi nó bắt đầu tồn tại, là do các tính chất tự nhiên của kim loại và có thể được gọi là đặc điểm bên trong.
Sự hình thành các vết nứt chủ yếu dưới các ống đứng được giải thích là do độ bền kim loại giảm, do tính không đồng nhất về mặt vật lý và hóa học của vật đúc tại các khu vực này. Sự không đồng nhất này là do quá trình hóa lỏng diễn ra mạnh mẽ hơn ở vùng ống đứng do quá trình đông đặc thép chậm hơn ở đó.
Khi tháp nguội đi sau khi đúc, ứng suất bên trong phát sinh do sự co ngót. Hình dạng phức tạp của tháp góp phần gây ra sự co ngót không đều và do đó, tạo ra ứng suất bên trong tháp cao.
Quá trình tôi luyện ở nhiệt độ cao 670-690 độ C chỉ làm giảm một phần ứng suất này. Điều này được chứng minh bằng sự hình thành một vết nứt lớn trên vòng và bên dưới tháp pháo, vốn đã được tôi luyện ở nhiệt độ cao trước đó, trong quá trình cắt ống đứng. Một sự cố khác xảy ra trong xưởng cơ khí là sau khi được tôi luyện ở nhiệt độ cao hai lần, với độ cứng 4,3-4,4, tháp pháo đã nứt xuyên qua toàn bộ vành và vòng khi lắp trên máy dưới một tải trọng bổ sung tương đối nhỏ.
Một nguyên nhân bên ngoài gây ra các vết nứt trên vòng trước khi cứng là ứng suất cục bộ đột ngột phát sinh do ảnh hưởng của nhiệt độ cục bộ trong quá trình cắt ống đứng bằng lửa.
Những ứng suất này chồng lên ứng suất đúc còn sót lại trong tháp sau khi tôi ở nhiệt độ cao. Nếu ứng suất sinh ra cuối cùng vượt quá độ bền của kim loại ở những vùng yếu nhất, chúng sẽ phóng điện, tạo thành các vết nứt. Như đã lưu ý ở trên, những vùng này là các phần của vòng tháp nơi đặt các ống đứng.
Những cân nhắc này được khẳng định bởi thực tế là rất thường xuyên trên cùng một tòa tháp, các vết nứt chỉ được quan sát thấy ở một phần của ống đứng.
Một nguyên nhân bên ngoài khác gây ra vết nứt trên cùng một vùng của vòng là ứng suất phát sinh trong quá trình tôi cứng tháp. Những ứng suất này không mang tính cục bộ. Điều kiện tiên quyết bên trong cho sự hình thành vết nứt - sự hiện diện của các điểm yếu - vẫn tồn tại và thậm chí còn gia tăng trong trường hợp này. Sự gia tăng ứng suất xảy ra do lớp vỏ kim loại khỏe mạnh bị loại bỏ trong quá trình gia công bề mặt bên trong của vòng tháp.
Do đó, trong trường hợp này, ứng suất phát sinh có cơ hội giải phóng tại những nơi yếu với sự hình thành các vết nứt mới, đây là điều xảy ra nếu cường độ ứng suất đạt đến độ bền tối đa của kim loại.
Điều này khẳng định thực tế là các vết nứt chủ yếu hình thành trong quá trình tôi cứng tại cùng một khu vực của vòng nơi các ống đứng nằm trước khi chúng bị cắt bỏ.
Độ sắc nét của quá trình làm nguội, quyết định độ lớn của ứng suất làm nguội, không chỉ phụ thuộc vào chế độ làm nguội mà còn phụ thuộc vào quá trình phân tích hóa học của tháp.
Đối với loại 44L, người ta đã xác định rằng, xét về mặt giảm khả năng hình thành vết nứt trên vòng tháp do quá trình tôi cứng và cắt bằng lửa, hàm lượng cacbon mong muốn không quá 0,25 phần trăm, hàm lượng mangan không quá 1,05 phần trăm và hàm lượng crom không quá 1,4 phần trăm.
Tuy nhiên, xét về mặt hình thành đứt gãy dạng sợi, hàm lượng crom trong mác thép này không được thấp hơn 1,3%. Do đó, phạm vi hàm lượng crom tối ưu cho thép 44L, nếu tính đến các yêu cầu đối lập này, có thể được xác định sơ bộ là 1,3–4,6%.
Không thể thiết lập được giới hạn mong muốn về hàm lượng cacbon, mangan và crom đối với thép loại 8s do số lượng nhiệt luyện của loại thép này được quan sát không đủ.
Không có giới hạn trên nguy hiểm nào được thiết lập cho hàm lượng phốt pho đối với cả hai loại thép. Trong mọi trường hợp, hàm lượng phốt pho đều trên 0,035% đối với thép loại 44L và trên 0,039% đối với thép loại 8S.
Trước đó, trong một nghiên cứu khác, người ta đã xác định rằng ở hàm lượng lên tới 0,044 phần trăm, phốt pho không làm vết nứt trở nên tệ hơn sau quá trình xử lý nhiệt cuối cùng và không làm giảm khả năng chống chịu của lớp giáp theo yêu cầu kỹ thuật.
Do đó, giới hạn hàm lượng phốt pho hiện tại là 0,030% đối với vật đúc giáp là một hạn chế không hợp lý. Nhu cầu về hạn chế này chưa được xác nhận trong vật đúc, xét đến ảnh hưởng của phốt pho đến từng đặc tính chính của giáp (khả năng chống gãy, khả năng chống chịu và hình thành vết nứt).
Xét đến điều này và những khó khăn hiện đang được quan sát thấy trong ngành luyện kim, đặc biệt là tại Nhà máy số 112, với việc sản xuất vật liệu có hàm lượng phốt pho thấp, thì việc tiếp tục duy trì hạn chế này đối với việc đúc áo giáp từ thép các loại này là không thể chấp nhận được.
Kết quả tích cực đạt được trong quá trình chuyển đổi sang đúc tháp pháo với vòng nhỏ hơn do giảm dung sai gia công bề mặt bên của vòng từ 50 mm xuống 15 mm, cũng như giảm số lượng từ 9 xuống 7 chi tiết, đã xác nhận các ý tưởng được trình bày về nguyên nhân chính hình thành vết nứt trên vòng tháp pháo.
Những lý do này, như đã chỉ ra ở trên, một mặt là do sự xuất hiện của các vùng yếu trên vòng dưới các ống đứng do ứng suất bên trong có nguồn gốc từ quá trình đúc, mặt khác là do sự xuất hiện của ứng suất từ phần chịu lửa của các ống đứng, kết hợp với ứng suất đúc, và do sự xuất hiện của ứng suất từ quá trình tôi cứng.
Việc giảm khối lượng vòng tự nhiên làm chậm quá trình hóa lỏng bên trong vòng nói chung, và đặc biệt là bên dưới các ống đứng. Điều này làm giảm tính không đồng nhất của kim loại và giảm khả năng nứt vỡ.
Mặt khác, việc giảm độ dày vòng từ 120 mm xuống 80 mm cũng làm giảm độ dày của ống đứng ở chân đế, nơi chúng bị ngọn lửa cắt đứt. Do đó, quá trình cắt được đẩy nhanh và nhiệt độ cục bộ của vòng tại khu vực ống đứng được giảm bớt. Điều này làm giảm ứng suất phát sinh trong quá trình cắt bằng ngọn lửa ống đứng.
Hơn nữa, việc thay thế khoảng cách 50 mm bằng khoảng cách 15 mm đã loại bỏ việc lộ ra phần bên trong kém lành mạnh nhất (theo mặt cắt ngang) của vòng, điều này chắc chắn sẽ xảy ra khi tiện bề mặt bên trong của một vòng lớn hơn. Bề mặt kém lành mạnh này tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành vết nứt trong quá trình tôi cứng tiếp theo.
Những hình ảnh sau đây có thể minh họa cho tính đúng đắn của những lời giải thích này.
Tổng số tháp có vết nứt /cho cả cấp 8 và 44l/ có vành đai lớn là 68 phần trăm, vành đai nhẹ chỉ là 38 phần trăm.
Tổng số tháp có vết nứt được phát hiện trước khi cứng lại là 50 phần trăm đối với vành đai lớn và 37 phần trăm đối với vành đai nhẹ.
Tổng số tháp có vết nứt sau khi tôi cứng bằng vòng lớn là 55 phần trăm, với vòng nhẹ là 35 phần trăm.
Việc bảo tồn một số vết nứt do cắt bằng lửa trên bề mặt cuối của vòng tháp gia công cũng phụ thuộc vào lượng dung sai gia công còn lại ở các khu vực bên dưới ống đứng sau khi cắt.
Khi cắt cẩn thận các thanh đứng, đường cắt không được đi xuống phần cho phép của toàn bộ vòng.
Trong trường hợp này, các vết nứt hình thành trong quá trình cắt ống đứng không vượt quá giới hạn cho phép trên thân vòng, miễn là giới hạn cho phép đủ lớn. Sau đó, trong quá trình gia công tiếp theo, các vết nứt sẽ được loại bỏ hoàn toàn cùng với phoi.
Nếu cắt không cẩn thận, đường cắt có thể bị kéo sâu hơn vào khoảng cho phép quy định ở một số chỗ. Điều này có thể khiến một số vết nứt vượt quá khoảng cho phép vào thân vòng và vẫn không được xử lý cùng với phoi trong quá trình gia công tiếp theo.
Quan sát quá trình xử lý của một số tháp đã xác nhận vai trò đã nêu của quy mô khoản trợ cấp này.
Có sự khác biệt về khả năng chống nứt giữa thép 8s và thép 44l.
Khả năng tạo ra các vết nứt nhỏ, có thể sửa chữa ở đầu vòng của thép 8s thường thấp hơn thép 44l/48 phần trăm tháp có vết nứt so với 52 phần trăm/.
Sự khác biệt này là do thép 44L có khả năng tạo vết nứt sau khi tôi cứng cao hơn so với thép 8S/46 phần trăm tháp 44L có vết nứt so với 32 phần trăm thép 8S/.
Trước khi cứng lại/nứt do cắt bằng ngọn lửa/ có mối quan hệ nghịch đảo, nhưng sự khác biệt không đáng kể/36 phần trăm so với 26 phần trăm nghiêng về loại 44l/.
Khi so sánh riêng các tháp pháo đúc bằng vòng có khối lượng nhỏ hơn, sự khác biệt về vết nứt sau khi tôi cứng tăng mạnh (41 phần trăm tháp pháo có vết nứt đối với cấp 44L so với 23 phần trăm đối với cấp 8S).
Về mặt này, nhìn chung, xét về các vết nứt /trước và sau khi tôi cứng/, cấp 44L kém hơn cấp 8S (41 phần trăm tháp có vết nứt so với 31 phần trăm).
Một sự khác biệt đáng kể hơn được quan sát thấy khi so sánh không phải số lượng tháp của một thương hiệu này với thương hiệu khác có vết nứt mà là số lượng vết nứt trên tháp.
Trong số các tháp được làm bằng thép 8s, phổ biến nhất là tháp có 1-2 vết nứt (32 phần trăm), ít gặp hơn với 3-6 vết nứt (12 phần trăm) và rất hiếm với 7-9 vết nứt (4 phần trăm).
Trong số các tháp làm bằng thép cấp 44L, các con số tương ứng là 20, 18 và 10 phần trăm. Hơn nữa, các tháp có hơn chín vết nứt (4 phần trăm) rất hiếm, mặc dù không thấy ở thép cấp 8S.
Khả năng hình thành các vết nứt cứng lớn trên cả hốc (yêu cầu sửa chữa lớn) và trên vòng tháp (dẫn đến việc loại bỏ tháp) cũng cao hơn đối với thương hiệu 44L so với thương hiệu 8 (đối với hốc, chúng tôi có 18 phần trăm tháp có vết nứt so với 8 phần trăm).
Dữ liệu sửa chữa vết nứt tháp pháo từ tháng 4 đến tháng 7 cho thấy tháp pháo 44L được sửa chữa nhiều hơn tháp pháo 8S. Tỷ lệ sửa chữa vòng là 30% so với 8%, sửa chữa hốc là 6% so với 2%, và sửa chữa hông là 1% so với 0%.
Trong cùng thời kỳ, 2 phần trăm và 0 tòa tháp 8c đã bị từ chối do có vết nứt.
Thép cấp 44L có độ nhớt cao hơn trong quá trình đúc so với thép cấp 8S. Độ nhớt tăng này được cảm nhận rõ trong các lò nung nguội hơn và trong quá trình đúc dài hạn (đối với các sản phẩm đúc nhỏ).
Các tháp, trước và sau khi tôi luyện sơ bộ ở nhiệt độ cao, có độ cứng như nhau, dao động từ 4,0 đến 4,4 (đường kính vết lõm Brinell). Do đó, độ giòn dẫn đến nứt trong quá trình cắt ống đứng không liên quan đến độ cứng của kim loại. Độ giòn này là do ứng suất đúc không được giải tỏa bởi quá trình tôi luyện ở nhiệt độ cao được thực hiện tại Nhà máy số 112.
Việc tôi luyện ở nhiệt độ cao để ngăn ngừa nứt trong quá trình cắt ống đứng chỉ bắt buộc đối với thép cấp 8C. Chế độ tôi luyện này phải đảm bảo tháp được gia nhiệt đồng đều và đầy đủ. Vì lý do này, các tháp làm bằng thép cấp 8C phải được đặt trên lò sưởi với ống đứng hướng lên trên.
Khi sắp xếp các tháp trong lò thành hai tầng, các tháp phía trên có thể được định vị /nếu cần/ với các ống đứng hướng xuống dưới.
Đối với thép cấp 44L, việc cắt ống đứng ở trạng thái chưa ram không làm tăng nguy cơ nứt trong quá trình cắt bằng lửa, không giống như thép cấp 8S. Do đó, không cần phải ram ở nhiệt độ cao sơ bộ đối với thép cấp 44L.
Việc trì hoãn việc lắp đặt các tháp để tôi luyện ở nhiệt độ cao tiếp theo trong vòng 80 giờ kể từ khi kết thúc phần ống đứng ở trạng thái chưa tôi luyện cũng không làm tăng số lượng vết nứt trong các tháp được làm bằng thép cấp 44L.
Nhiệt độ làm nguội thấp thúc đẩy sự hình thành các vết nứt mới trên vòng thép 8C của tháp. Nhiệt độ nước tối thiểu cho phép trong trường hợp này là 30 độ C.
Đối với thép 44L, nghiên cứu này không phát hiện ra sự phụ thuộc tương tự.
KẾT LUẬN
A. Dựa trên kết quả công việc đã thực hiện, những điều sau đây đã được xác định:
1. Nguyên nhân hình thành các vết nứt nhỏ, có thể sửa chữa được sâu tới 30 mm, thường xuất hiện trên bề mặt gia công cơ học của vòng tháp làm bằng thép cấp 44L và 8S là do tác động của ứng suất bên trong có nguồn gốc từ quá trình đúc kết hợp với ứng suất từ quá trình cắt bằng lửa các ống đứng và quá trình tôi cứng sau đó trên các vùng kim loại yếu, là các phần của vòng nơi các ống đứng nằm trước khi chúng bị cắt.
2. Độ giòn dẫn đến nứt trong quá trình cắt ống đứng không liên quan đến độ cứng của kim loại. Độ giòn này là do ứng suất đúc không được giải phóng hoàn toàn bằng quá trình ram nhiệt độ cao được thực hiện tại Nhà máy số 112.
3. Khả năng tạo vết nứt của vật đúc tăng lên khi khối lượng vòng tăng (do dung sai quá lớn cho quá trình gia công cơ học bề mặt bên của vòng).
4. Khả năng tạo vết nứt của vật đúc phụ thuộc vào hàm lượng cacbon, mangan và crom trong thép.
Để giảm nguy cơ nứt vòng tháp thép cấp 44L, đồng thời duy trì khả năng hình thành các vết nứt dạng sợi bình thường của thép, khuyến nghị hàm lượng cacbon không quá 0,25%, hàm lượng mangan không quá 1,05% và hàm lượng crom không quá 1,3-1,0%. Do dữ liệu chưa đầy đủ, mối quan hệ tương tự chưa được thiết lập đối với tháp thép cấp 8S.
5. Giới hạn trên của hàm lượng phốt pho trong đúc áo giáp gây nguy hiểm về mặt hình thành vết nứt là trên 0,035 phần trăm đối với thép cấp 44L và trên 0,039 phần trăm đối với thép cấp 8S.
6. Thép cấp 8S có xu hướng hình thành vết nứt trên vòng tháp thấp hơn thép cấp 44L. Sự khác biệt này được thể hiện ở số lượng vết nứt hiện diện, và đặc biệt là ở số lượng vết nứt được tìm thấy trên tháp của cả hai cấp.
7. Đối với thép loại 44L, việc không có quá trình tôi luyện ở nhiệt độ cao trước khi cắt ống đứng không làm tăng số lượng vết nứt, không giống như thép loại 8C, việc không có quá trình tôi luyện ở nhiệt độ cao trước đó làm tăng đáng kể số lượng vết nứt hình thành trong quá trình cắt ống đứng.
8. Việc chậm trễ trong việc đặt các tháp để tôi luyện ở nhiệt độ cao tiếp theo trong vòng 80 giờ kể từ khi kết thúc phần ống đứng ở trạng thái chưa tôi luyện cũng không làm tăng số lượng vết nứt trong các tháp được làm bằng thép cấp 44L.
9. Nhiệt độ tôi thấp thúc đẩy sự hình thành vết nứt trên vành tháp làm bằng thép cấp 8C. Nhiệt độ nước tối thiểu cho phép trong trường hợp này là 30 độ.
ƯU ĐÃI
A. Để giảm số lượng vết nứt được tìm thấy trên vòng tháp, phải thực hiện các biện pháp sau:
1. Trong tương lai gần, chuyển hoàn toàn sang tháp đúc có dung sai nhỏ cho gia công cơ khí bề mặt bên của vòng (15 mm) và dung sai 35 mm ở bề mặt cuối của vòng.
2. Giữ nguyên số lượng ống đứng (5 chiếc), giảm chiều dài từ 450-500 mm xuống còn 350-400 mm, xác nhận tính tối ưu của kích thước ống đứng đã chọn thông qua việc tăng cường kiểm soát lô 25 tháp đầu tiên.
3. Việc vát mép trong quá trình gia công cơ học sẽ loại bỏ các cạnh sắc hiện có trên phần vòng tháp đã qua xử lý và tạo điều kiện cho việc hình thành các vết nứt trong quá trình tôi cứng.
4. Cấm đặt các tháp làm bằng thép cấp 8 vào lò tôi cao /trước khi cắt các ống đứng / với các ống đứng hướng xuống dưới, nếu chúng được đặt ở hàng dưới cùng, tức là trực tiếp trên mặt lò.
5. Cấm làm cứng tháp làm bằng thép cấp 8C trong nước có nhiệt độ dưới 30 độ.
6. Đối với thép 44L, khuyến nghị duy trì hàm lượng carbon không quá 0,25%, mangan không quá 1,1% và crom không quá 1,3–1,6%. Nếu hàm lượng của một trong các nguyên tố này ở giới hạn trên, thì hàm lượng của hai nguyên tố còn lại tốt nhất nên ở giới hạn dưới.
7. Khi hàm lượng các nguyên tố này vượt quá giới hạn quy định, cần phải điều chỉnh chế độ làm nguội để giảm mức độ nghiêm trọng của quá trình làm nguội (giảm nhiệt độ giữ, tăng nhiệt độ nước, v.v.). Điều này đặc biệt cần thiết khi hàm lượng của cả ba nguyên tố đều gần với giới hạn trên.
B. Để loại bỏ lãng phí dầu nhiên liệu, vận chuyển giữa các xưởng không cần thiết và tăng năng suất của lò nung nhiệt độ cao, phải thực hiện các biện pháp sau:
8. Lên lịch ram nhiệt độ cao sơ bộ trong một tháng cho các tháp pháo và các chi tiết đúc giáp nhỏ làm bằng thép cấp 44L trước khi cắt ống đứng. Lưu giữ hồ sơ đặc biệt về các bảng dữ liệu của các tháp pháo này. Khi kết thúc giai đoạn thử nghiệm, hãy kiểm tra các bảng dữ liệu để biết số lượng vết nứt trên tháp pháo. Dựa trên dữ liệu thu được, hãy tóm tắt tác động của việc hủy bỏ quá trình ram sơ bộ và đưa ra kết luận cuối cùng về vấn đề này. Mời TsNNI-48 tham gia để tóm tắt kết quả và đưa ra kết luận cuối cùng.
9. Việc hủy bỏ mức phát thải hàng tháng cao sẽ được mở rộng cho tất cả các chất nóng chảy có hàm lượng cacbon không quá 0,26 phần trăm, mangan không quá 1,30 phần trăm, crom không quá 1,40 phần trăm và phốt pho không quá 0,035 phần trăm, không loại trừ trường hợp kết hợp tất cả các nguyên tố này ở giới hạn trên đã chỉ định.
10. Không có lý do gì để cho rằng với hàm lượng crom từ 1,41–1,70 phần trăm và hàm lượng cacbon từ 0,27–0,28 phần trăm, việc loại bỏ quá trình ram nhiệt độ cao ban đầu sẽ dẫn đến sự phát triển vết nứt gia tăng. Tuy nhiên, nếu không có thử nghiệm phù hợp, cần được thực hiện đồng thời với công việc được mô tả trong điểm 8, thì không thể đưa ra một tuyên bố chắc chắn.
B. Để loại bỏ việc thử nghiệm thực địa không cần thiết đối với các tháp có hàm lượng phốt pho trong khoảng 0,036–0,040 phần trăm và sự chậm trễ liên quan đến quá trình nấu chảy, hãy tăng giới hạn cho phép của hàm lượng phốt pho lên 0,040% đối với các sản phẩm đúc áo giáp được làm từ thép cấp 8 và 44l.
G. Để kiểm tra ảnh hưởng của các vết nứt nhỏ quan sát được trên bề mặt đã xử lý của vòng tháp pháo ở trạng thái chưa hoàn thiện đối với khả năng sống sót của vòng tháp pháo dưới hỏa lực đạn pháo.
Mục đích của thử nghiệm này là xác định mức độ cần thiết phải hàn các vết nứt như vậy, vì việc này đòi hỏi thêm nhân công, thời gian và vật liệu. Theo chúng tôi, kích thước và vị trí của các vết nứt này làm dấy lên nghi ngờ về khả năng gây nguy hiểm cho khả năng tồn tại của tháp trong điều kiện vận hành.
Việc kiểm tra này phải được thực hiện hết sức khẩn trương. Nếu kết quả xác nhận không cần sửa chữa các vết nứt này, Nhà máy số 112, bất kể loại thép nào, sẽ được giải phóng khỏi một lượng lớn công việc không cần thiết và nhờ đó có thể tăng sản lượng xe.
Đồng thời, lập luận chính phản đối loại thép cấp 44L dùng để đúc áo giáp là dễ nứt hơn so với loại thép cấp 8S cũng sẽ không còn nữa.
Nếu chúng ta không tính đến một nhược điểm khác của 44L - độ nhớt tăng lên trong quá trình rót, tuy nhiên, điều này chỉ biểu hiện trong quá trình chạy nguội của lò nung hở và rót lâu, thì sau khi loại bỏ lập luận chính, mười lăm tháng làm việc tại Nhà máy số 112 trên loại thép này đã xác nhận khả năng sử dụng ưu điểm chính của nó - không cần niken và ferromolypden, việc sử dụng tiết kiệm vẫn là một nhiệm vụ rất cấp bách vào thời điểm hiện tại, bất kể điều kiện vận hành của các nhà máy khác nhau.
Trưởng nhóm Moscow của TsNII-48 Larin
Trưởng phòng luyện kim của Viện nghiên cứu trung ương-48 Kaptyug.
tin tức