Структура, фазові переходи і ліквації при твердінні та термічній обробці теплостійких сталей з підвищенням експлуатаційних властивостей

8. Впровадження розроблених рекомендацій для сталі 25Х3М3НБЦА-Ш дозволило підвищити категорію міцності (_пц) з 800 до 930 МПа (при підвищенні _в від1150 до 1180 МПа) із збереженням задовільної ударної в'язкості (КСU_-60 0,3 МДж/м² КСU₊₂₀ 0,5 МДж/м²), підвищити теплостійкість в 1,4-2 рази відносно подібних характеристик для сталі 3ХЗМЗФ-Ш (ГОСТ 5950-73), отримати фактичний економічний ефект 60 тис. руб. на підприємстві об'єднання “Іжсталь” (довідка №10/43-55 від 06.12.91). Дані розробки можуть застосовуватися на підприємствах України при виробництві виробів спеціального призначення, а також штампового інструменту підвищеної в'язкості. Заплановано внесення сталі 25Х3М3НБЦА-Ш, що була виготовлена згідно рекомендаціям автора, до технічної документації по перспективних виробах відповідального призначення ДКБ “Південне” (Рішення НТР ВАТ ”УкрНДІТМ” від 30.11.04).

Основний зміст дисертації викладено у роботах:

1. Калинушкин Е.П., Кунгуров В.М., Коваленко В.В., Никульчев Д.Д., Бруско И.Е. Структурообразование при затвердевании теплостойких сталей // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 1992. - № 1. - С. 88-92.

2. Калинушкин Е.П., Коваленко В.В., Лойферман М.А., Пестов И.В. Влияние термокинетических параметров выплавки и особенностей легирования на структурные характеристики и формирование комплекса эксплуатационных свойств теплостойких сталей. Сообщение 1 // Проблемы специальной электрометаллургии. - 1992. - № 4. - С. 3-8.

3. Калинушкин Е.П., Коваленко В.В., Лойферман М.А., Пестов И.В. Влияние термокинетических параметров выплавки и особенностей легирования на структурные характеристики и формирование комплекса эксплуатационных свойств теплостойких сталей. Сообщение 2 // Проблемы специальной электрометаллургии. - 1993. - № 1. - С. 9-15.

4. Калинушкин Е.П., Коваленко В.В. Влияние скорости затвердевания на структурные характеристики штамповой стали, полученной способом ЭШП// Проблемы специальной электрометаллургии. - 1993. - № 2. - С. 3-7.

5. Калинушкин Е.П., Коваленко В.В. Пути повышения комплекса механических свойств теплопрочных сталей // Теория и практика металлургии.- 2004. - № 2. - С. 56-62...

Додатково наукові результати дисертації викладено в роботах:

6. Калинушкин Е.П., Коваленко В.В. Влияние особенностей легирования на формирование комплекса эксплуатационных свойств и структуру теплостойких сталей // Материалы научно-технического семинара “Новые стали и сплавы, режимы их термической обработки”. - Ленинград: ЛДНТП. - 1991. - С. 33-34.

7. Калинушкин Е.П., Коваленко В.В. Формирование эвтектики в теплостойких сталях // Наукові праці Міжнародної конференції “Евтектика-ІV”. Дніпропетровськ. - 1997. - С. 133-135.

8. Калинушкин Е.П., Коваленко В.В. Взаимосвязь перитектического и эвтектического превращений в теплостойких сталях // Наукові праці Міжнародної конференції “Евтектика-V”. - Дніпропетровськ. - 2000. - С. 139-141.

9. Калинушкин Е.П., Коваленко В.В. Новые материалы с повышенной разгаростойкостью // Сб. тез. II Всеукраїнської молодіжної науково-практичної конференції з міжнародною участю “Людина і космос”. - Дніпропетровськ. - 2000. - С. 200.

10. Kovalenko V.V. Segregation in high strength and heat resisting steels and particularities of its heat treatment // Матеріали VІІ Міжнародної науково-практичної конференції “Наука і освіта 2004”. - Том 61. Технічні науки. - Дніпропетровськ. - 2004. - С. 9.

АНОТАЦІЯ

Коваленко В.В. Структура, фазові переходи і ліквації при твердінні а термічній обробці теплостійких сталей з підвищенням експлуатаційних властивостей. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 15.16.01. “Металознавство та термічна обробка металів”. -

Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2005.

Дисертація присвячена актуальній проблемі поліпшення структурних характеристик теплостійких сталей типів 3Х3М3 і 4Х5МФС за рахунок зниження ліквацій та одержання необхідного комплексу механічних характеристик.

На основі металографічного дослідження процесу кристалізації сталей, а також впливу на характер первинної структури перегріву розплаву і швидкості твердіння, виявлена послідовність фазових перетворень, механізм перитектичного твердіння та вплив на цей механізм хімічного складу сталей і залежності структурних характеристик від термокінетичних параметрів твердіння.

Встановлено залежності: структурних характеристик сталі 25Х3М3НБЦА-Ш від режимів електрошлакового процесу; експлуатаційних властивостей від рівня ліквації, виду шихти. На підставі проведених досліджень та вивчення особливостей руйнування розроблено рекомендації з підвищення структурної однорідності і комплексу властивостей сталі. Встановлено, що оптимізація термокінетичних параметрів виплавки та термічної обробки сталей дозволяє досягти значного підвищення ступеню легованості первинного твердого розчину, однорідності розподілу евтектичної складової та зниженню її кількості. Це у свою чергу дозволяє знизити ефективну концентрацію легуючих елементів у сталях та підвищити їх структурну однорідність і експлуатаційні характеристики.

Ключові слова: теплостійкі сталі, фазові переходи, перитектичне перетворення, структура, механічні властивості, твердіння, ліквація.

АННОТАЦИЯ

Коваленко В.В. Структура, фазовые переходы и ликвации при затвердевании и термической обработке теплостойких сталей с повышением эксплуатационных свойств. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.01 - “Металловедение и термическая обработка металлов” - Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2005.

Диссертационная работа посвящена актуальной проблеме - изучению структурообразования при кристаллизации и термической обработке с целью уменьшения ликвации для повышения эксплуатационных свойств теплостойких сталей типов 3Х3М3 и 4Х5МФС.

На основе металлографического исследования процесса кристаллизации сталей определена последовательность фазовых превращений, механизм перитектического затвердевания и влияние на этот механизм химического состава сталей и скорости затвердевания. На первом этапе кристаллизации исследуемых сталей происходит образование кристаллов -феррита, на втором этапе в сталях типа 3Х3М3 идет перитектическое превращение -феррита и жидкости в аустенит с избытком жидкости, а в сталях типа 4Х5МФС это же превращение идет с избытком -феррита, который впоследствии претерпевает распад на аустенит и карбиды. На третьем этапе кристаллизации в теплостойких сталях происходит эвтектическая реакция превращения остатков расплава в аустенит и карбиды. Формирование разветвленной структуры с диспергированием расплава в процессе перитектической реакции идет за счет трехфазного контакта на фронте превращения. Основываясь на исследовании промышленных слитков, полученных с различными производительностями электрошлакового переплава, и результатах анализа влияния скорости затвердевания и температуры перегрева на структурные арактеристики сталей типа 3Х3М3, для их улучшения предложены рекомендации по разработке режима электрошлакового переплава.

Исследование особенностей разрушения сталей типа 3Х3М3 показало, что снижение ударной вязкости обусловлено увеличением эвтектических карбидов и их объемной доли, увеличением дендритной ликвации, а также размеров аустенитных зерен до 7 балла. Снижение концентраций легирующих элементов в микрообластях за счет карбидообразования и дендритной ликвации приводит к формированию участков бейнита, обладающих низкой прочностью и грубой крупноигольчатой структурой.

Определены зависимости механических свойств стали 25Х3М3НБЦА-Ш от уровня ликвации, вида шихты. Установлено, что использование рекомендованных режимов выплавки и термической обработки стали позволяет достигнуть существенного повышения степени легированности первичного твердого раствора и однородности распределения эвтектической составляющей, снизить эффективную концентрацию легирующих элементов в сталях, повысить структурную однородность и эксплуатационные свойства.

Ключевые слова: теплостойкие стали, фазовые переходы, перитектичекское превращение, структура, механические свойства, затвердевание, ликвация.

SUMMARY

Kovalenko V.V. Structure, phase transition and liquation in time of solidification and heat treatment heat stable steels with increasing operational properties. - Manuscript.

Thesis for the competition of a candidate degree (technical sciences) by speciality 05.16.01 - Physical metallurgy and heat treatment of metals. - National metallurgical academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 2005.

The thesis dials with the actual problem of increasing of the structure homogeneity and getting a necessary complex of operational properties of components produced from the heat stability steels.

This work investigated phase transformations, mechanism of peritectic solidification and influence upon it chemical composition of steels. Dependences of phase composition, structure characteristics from the solidification thermokinetical parameters where received. It was determine that optimization of thermo-kinetic parameters of melting and solidifying, condition ESM process and heat treatment regimes steel allows to get substantially increasing level of alloying primary hard solution and homogeneity of distribution an eutectic phase. These results allowed reducing an efficient concentration of alloyed elements in matrix of steel, and increasing operational properties.

Key words: heat stability steels, phase transition, peritectic transformation, structure, mechanical properties, solidification, liquation.

Размещено на Allbest.ru