Технологічні основи керування структурою і властивостями корозійностійких сталей

Основні фактори, що впливають на структуру, механічні, технологічні та службові властивості корозійностійких сталей. Дослідження процесів формування високохромистих та багатокомпонентних фаз легування, якісних показників листових корозійностійких сталей.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 29.08.2015
Размер файла 72,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

12543

256

Проміжне термооброблення - гартування з 1050С та відпалювання при 820С забезпечило інтенсивніше виділення дрібнодисперсної карбонітридної фази у продуктах розпаду аустеніту, що також підтвердилося підвищеною травимістю. Дослідження впливу подрібнення холодного деформування на структуру та властивості здійснювали тільки на сталі 08Х18ч. Пластичне деформування гарячекатаного металу проводили у два прийоми: спочатку прокатування в холодному стані (зі ступенем деформації е=30%) до проміжного термооброблення гартування від 1050С і відпалювання при 820С, а після нього, холодного прокатування (ступінь деформації е=70%). Це забезпечило подальше зниження твердості підкату до рівня 79 HRB. Знизився рівень твердості і холоднокатаного металу до 73…75 HRB, що також є позитивним чинником. Зниження твердості після значної холодної деформації (е=70%) засвідчує про підвищення однорідності металу та зниження концентрації домішкових атомів вуглецю та азоту, які активно виділилися у складі карбонітридної фази після проміжного деформаційно-термічного оброблення. Незважаючи на те, що твердість (73…75 HRB) і пластичність (д5=42%) сталі 08Х18ч після остаточного термооброброблення збільшилась не набагато, помітно підвищилась технологічна пластичність металу перед остаточним холодним прокатуванням, що дозволило усунути появу порваної кромки та розриву рулонів. Мікроструктура сталі у стані постачання, тобто після остаточного рекристалізаційного термооброблення складалася з дещо витягнутих у напрямку прокатування феритних зерен та дрібнодисперсної карбонітридної фази. У сталі 08Х18ч спостерігали значно менший за розмірами склад карбідної фази. Попереднє термічне та деформаційно-термічне оброблення позитивно вплинули на процеси формування структури та властивостей штабових корозійностійких сталей. Встановлено, що РЗМ сприяли процесам коагуляції карбонітридної фази, особливо при деформаційно-термічному обробленні, внаслідок чого сталь стала феритною.

Відносне видовження у сталі 08Х18ч підвищилось з 35 до 42%, а твердість знизилась у середньому з 81 HRB до 75 HRB. Підвищення однорідності структури і пластичності гарячекатаної сталі сприятливо позначилось на його штампівності. При цьому критична ступінь деформації підвищилася з екр =0,176 до екр =0,20…0,22. Дослідженнями показано, що сталь 04Х18ч має значно менший вміст зміцнюючої фази, а, відповідно, вищу пластичність у гарячекатаному стані, але проміжне термічне або деформаційно-термічне оброблення здатне суттєво підвищити показники пластичності і холоднокатаних штаб. На сталь 04Х18ч розроблені та затверджені зміни №1 до ТУ 14-1-3440-90. У процесі виробництва столових виробів на заводі ім. Т.Г. Шевченко не виявлено схильності цієї сталі до появи поверхневих дефектів типу анізотропії деформації на відміну від сталі 06Х18ч.

Дослідження впливу проміжного термічного та деформаційно-термічного оброблення на пластичність феритних сталей типу 03Х18ТБч показали суттєве покращення їх показників. Пластичність гарячекатаного металу підвищилась з д5=15…20% до д5=25…30%, а холоднокатаного з д5=30…35% до д5=45…47%.

У п'ятому розділі наведені дані про кінетику формування високохромистих фаз та їх вплив на структурну стабільність і властивості мартенситних та феритних сталей підвищеного легування.

Диски, лопатки, вали та інші деталі газотурбінних двигунів (ГТД) виготовляють зі сталей 10Х12Н2МВФАБ, 10Х16Н2М, 10Х12Н2ВМФ та 14Х17Н2, але найбільш придатною для експлуатації у різних кліматичних зонах є сталь 18Х15Н3МШ. Ці дослідження обумовлені випадками пониженої ударної в'язкості в сталі 18Х15Н3МШ (KСU <0,5 МДж/м2), що є неприпустимим у відповідності до технічних умов (ТУ). Структура металу вихідної заготовки (прокат діаметром 150мм) промислового виробництва неоднорідна і становить сорбіт, який орієнтований по мартенситу більш грубої будови до центру профілю. Рідкими стрічками, які збільшуються до центру круга, розташовується -ферит. Виділення -фериту оточені суцільними стрічками карбідів. Структурні зміни сталі 18Х15Н3МШ, які визвані тепловим обробленням при імітуванні технологічного процесу виготовлення дисків компресора, вивчали на зразках, які були вирізані з центра сортового прокату діаметром 150 мм. Нагрівання сталі до 1150°С не усунуло структурну неоднорідність, зберігалась вона також після нормалізування при 900°С.

І тільки після високого відпускання спостерігалися точкові ланцюжки карбідів, які розташовуються по межах зерен та -фериту. Додаткове нагрівання при 970°С призводило до значної коагуляції карбідів та утворенню каркасу навколо - фериту. В окремих випадках частина - фериту зникала, але карбідний каркас зберігався. Безпосереднє спостореження за поведінкою карбідів та -фази за допомогою високотемпературної установки ИМАШ-5С у процесі підвищення температури з 600°С до 1200°С показав , що під час нагрівання до 1000°С відбувалася коагуляція карбідів, а після того в інтервалі 1000…1050°С їх розчинення. При досягненні 1050°С спостерігали також їх розчинення.

Дилатометричні дослідження зразків зі сталі 18Х15Н3МШ показали, що поліморфне б>г перетворення починалося при 680°С, а закінчувалося при 800°С. Початок мартенситного перетворення відбувався при температурі 130…140°С. Остаточні властивості сталі для ГТД значною мірою визначалися їх термічним обробленням. Тому важливим є вивчення впливу температури гартування та відпускання на властивості сталі. На основі одержаних результатів досліджень побудовані криві зміни механічних властивостей в залежності від температури відпускання зразків, які перед тим були загартовані при 970°С та 1000°С.

Міцність сталі 18Х15Н3МШ знижувалась рівномірно. Більшу міцність мали зразки, які загартовані від температури 1000°С. Характеристики пластичності та ударної в'язкості KCU, також збільшувались з підвищенням температури відпускання особливо ті, які загартовані від температури 1000°С. В цілому дані досліджень механічних властивостей вказують на відповідність вимогам технічних умов.

У литому і деформованому стані в сталі 18Х15Н3МШ чітко проявлялась структурна неоднорідність. Деякі ділянки - фериту залишалися стійкими у широкому інтервалі температур (300…1200°С). А під час термічного оброблення частина -фериту розпадалася майже повністю, а окремі ділянки розпадалися частково. Виділення -фази знаходилися в оточенні темно-травленої суміші різної інтенсивності фарбування. Карбіди виділялися навколо темно-травлених часток у вигляді ланцюжків по межах зерен. Кінетику виділення, коагуляції та наступного розчинення карбідів в аустенітній матриці вивчали за допомогою методу пробних гартувань. Охолодження нагрітих зразків проводили зі швидкістю 50 град/год, близькою до швидкості охолодження крупногабаритних заготовок у воду. У зразках, які були термооброблені в інтервалі нагріву 1100…950°С, суттєвих змін у структурі не відбувалось. У той же час, починаючи з 950°С, з'являлися перші виділення карбідів на межах аустеніт-ферит. При 900°С це вже смужки карбідів, які розташовувалися навколо -фази. А при 850°С у багатьох ділянках - фази з'являлися пластинчасті виділення карбідів (рис.20б). Карбіди росли від межі в глибину -фази, набуваючи характерної пластинчатої будови. Тільки невеликі ділянки -фази зберегли будову твердого розчину. Згідно з електронограмою, яка одержана з карбідної фази, її склад відповідає формулі (Cr,Fe)23C6. Локальним рентгеноспектральним аналізом на установці «Cameca» визначено кількість і характер розподілу легувальних елементів в сталі. Разом досліджено двадцять п'ять полів. Ділянки -фази, які зазнали розпаду, мали майже такий же вміст хрому та молібдену як і матриця та дещо менший вміст нікелю. Ця обставина і є основною причиною утворення нестабільної високотемпературної модифікації -фази. Ділянки без розпаду або з частковим розпадом -фази містили більше феритотвірних елементів молібдену та хрому. Такий характер перерозподілу легувальних елементів та високу стійкість -фази проти розпаду, можна пояснити її лікваційним походженням.

Таблиця 5. Вміст легувальних елементів у структурних складниках сталі 18Х15Н3МШ

Легувальний елемент

Вміст елементів в % мас.

Твердий розчин

д-фаза з повним розпадом

д-фаза з частковим розпадом

д-фаза без розпаду

Cr

14,3

14,9

16,7

17,4

Ni

2,8

1,0

1,3

1,4

Mo

0,3

0,4

0,6

0,6

Fe

80,5

80,6

79,1

77,6

При охолодженні від температури 750°С, однорідною зберігалася незначна її кількість. На решті місць -фази залишався скелет карбідної фази - оболонка уздовж колишньої межі ферит-аустеніт, яка частково або повністю була заповнена пластинчастими виділеннями карбідів. В решті включень спостерігали дрібнодисперсні темно-травлені поля.

Таку ж структуру, але з більшою кількістю дрібнодисперсних темних полів спостерігали у зразку, який був охолоджений до температури 700…650°С. Електронограма, яка була знята з темної ділянки, свідчла про появу інтерметаліду типу FeCrMo. Отже, -фаза витягнута вздовж високотемпературним прокатуванням, розпадалася при охолодженні і обумовлювала карбідну рядковість. Для усунення останньої випробувано застосування гомогенізаційного відпалювання. З експериментально випробуваних оптимальним виявився ступінчастий режим, який було рекомендовано для сталі 10Х15Н4Б: 1230-1200-1150°С. Гомогенізовані зразки мали майже вчетверо більшу ударну в'язкість у порівнянні з негомогенізованими: відповідно KCT=0,188 МДж/м2 і 0,048 МДж/м2. Таким чином, основна кількість -фериту у сталі 18Х15Н3МШ у литому стані лікваційного походження і при охолодженні розпадалася з утворенням високохромистих карбідів типу (Cr,Fe)23C6 та невеликої кількості інтерметалідів. Високотемпературне ступінчате відпалювання сприяло усуненню -фериту лікваційного походження, що суттєво підвищувало однорідність структури сталі і внаслідок цього її в'язкість.

У низці випадків гаряче деформування двофазних сталей також здатне негативно впливати на процеси структуроутворення і зводити нанівець досягнення від попереднього термічного оброблення. Наприклад, ударна в'язкість визначається двома факторами: вмістом вуглецю в сталі та рівномірністю гарячого деформування.

Результати механічних досліджень зразків, які були вирізані із заготовок диску компресора, показали, що рівень ударної в'язкості KCT в сталі з 0,17% вуглецю вищий, ніж у сталі з 0,21% вуглецю, а відповідні показники KCT у маточині диску вищі ніж на ободі (табл. 6). В сталі з вмістом вуглецю 0,21% показники ударної в'язкості маточини та ободу диску виявились значно нижчими і практично однаковими, незважаючи на значне подрібнення зерен у маточині 8-9 балів проти 4-6 балів у ободі. Це може бути внаслідок нерівномірності деформацій при осаджувані. Наведені нижче данні про негативну роль вуглецю, який підвищує опір деформуванню та знижує показники ударної в'язкості гарячедеформованих заготовок дисків компресора ГТД, дозволяють рекомендувати обмеження верхньої границі вмісту цього елементу в сталі до 0,19%.

Радикальним рішенням, яке дозволить позбавитися проблеми, пов'язаної з нерівномірністю деформації, є використання рельєфної робочої поверхні інструменту при осаджуванні. Проведені порівняльні дослідження зразків, які одержані за традиційною технологією та з використанням інструменту з рельєфною робочою поверхнею, показали перевагу останньої (табл. 7). Використання нової технології підвищило рівномірність деформації, що дозволило усунути різнозернистість у перерізі поковки. У сукупності з нормалізуванням 990°С одержана дрібнозерниста структура з величиною зерна 8 балу та стабільною ударною в'язкістю при збережені характеристик міцності на попередньому рівні (див. табл. 7).

Таблиця 6. Значення KCT у залежності від вмісту вуглуцю в сталі 18Х15Н3МШ та місця вирізки зразка з диска

Вміст вуглецю в сталі, %мас.

Місце вирізки зразка

KCT, МДж/м2

Характеристики зламів

0,17

Маточина диска

0,206

Злами усіх зразків дрібнозернисті, волокнисті зі слідами напрямку волокон. У деяких зразках ступінчастий злом.

0,17

Обод диска

0,1834

Злами усіх зразків дрібнозеренні, в'язкі, без явно вираженого спрямування волокон.

0,21

Маточина диска

0,136

Злами усіх зразків дрібнозернисті, зі слідами напрямку волокон, менш в'язкі, ніж у маточині із вмістом вуглецю 0,17%. Один зразок зруйнувався у процесі наведення тріщини.

0,21

Обод диска

0,132

Злами усіх зразків дрібнозернисті, без явного спрямування волокон, менш в'язкі, ніж у ободі з вмістом вуглецю 0,17%.

Таблиця 7. Порівняльне дослідження ударної в'язкості зразків зі сталі 18Х15НЗМШ, деформованих за різними технологіями.

Варіант технології

Зона інтенсивної деформації, маточина диску

Зона утрудненої деформації, обод диску

Величина зерна

KCU, МДж/м2

KCT, МДж/м2

Величина зерна

KCU, МДж/м2

KCT, МДж/м2

Зразки осаджені на плоских бойках

8…9

0,945

0,196

4…6

0,580

0,165

Зразки осаджені на бойках з рельєфною робочою поверхнею

8

1,020

0,202

8

0,990

0,204

Зміну структури та властивостей феритної сталі 03Х23Ю5Т та сталі 03Х22Ю5ФБч, яка була спеціально розроблена, вивчали в процесі виготовлення заготовок (дроту) для нагрівальних елементів. Відомо, що основні проблеми під час виготовлення заготовок з фехралю виникають при волочінні, а формування їх основних властивостей, головним чином, забезпечувалося режимом термічного оброблення. Після вапнування підкат піддавався волочінню з Ш10 мм до 8,5 мм за один прохід з підігріванням бунта дроту в печі до 200°С. Слід відмітити, що волочіння комплекснолегованої сталі 03Х22Ю5ФБч зі ступенем деформації е=8% утруднень не викликало, у той час як для серійних Fe-Cr-Al сталей такий ступінь обтискання був критичним і деформування при таких умова неможливе. Таким чином за рахунок багатокомпонентного легування досягнута одна з поставлених задач - підвищення технологічної пластичності розробленої сталі. Після холодного деформування і наступного рекристалізаційного оброблення при 850°С механічні властивості сталі 03Х22Ю5ФБч становили: МПа, %, %.кове термічне оброблення у інтервалі температур 745…760°С сприяло значному підвищенню відносного видовження (табл. 8).

Таблиця 8. Результати порівняльних досліджень механічних властивостей жаростійких сталей.

Марка сталі

Діаметр дроту, мм

Вид деформування

Термооброблення

Механічні властивості *

,МПа

, %

,%

Х23Ю5Т

8,0

Гаряче прокатування

850°С, вода

650…690

3,2…5,0

-

Х23Ю5Т

7,0

Холодне прокатування

850°С, вода

661…662

11…16

30…40

03Х22Ю5ФБч

10,0

Гаряче прокатування

850°С, вода

632…685

4,9…9,3

5,4…15,0

03Х22Ю5ФБч

8,5

Холодне прокатування

850°С, вода

-

6,3…7,1

-

Х23Ю5Т

8,5

Холодне прокатування

850°С, вода + 745°С, вода

635…639

19…21

64,7

* Механічні властивості сталей - відповідно даним ЦДЛ ВАТ «Металургійний завод «Електросталь» (Росія).

Проведені порівняльні випробування механічних властивостей між серійною сталлю 03Х23Ю5Т та розробленою сталлю 03Х22Ю5ФБч виявили значну перевагу останньої. Випробування проводили на стандартизованій сталі 03Х23Ю5Т діаметром 7,0 мм, оскільки профіль 8,5 мм на той час ще не був освоєний виробництвом серійно. Додаткове термічне оброблення сталі 03Х23Ю5Т сприяло одержанню вищих та стабільних показників пластичності %. Наведені дані підтвердили висновок про те, що використана в сталі 03Х22Ю5ФБч схема легування і додаткове термічне оброблення дозволили знизити її міцність та суттєво підвищити пластичність у холодному стані. Як з'ясували у процесі досліджень, для цих матеріалів дуже важливим та показовим є відносне звуження, яке характеризує здатність матеріалу до місцевого деформування, наприклад, згинання при виготовлені нагрівачів різної форми.

Шостий розділ присвячений дослідженню технологічних та експлуатаційних властивостей корозійностійких сталей. Розширення області використання нових економнолекованих корозійностійких сталей значною мірою визначається їх здатністю до формозміни у холодному та гарячому станах, зварюваністю, полірувальністю та корозійною стійкістю. Тому при впровадженні нових марок листових сталей у виробництво важливою є проблема достовірної оцінки вищезгаданих властивостей, тому що вони значною мірою визначають собівартість одержаних виробів.

Установлено, що показники полірувальності, які характеризують стан поверхні та брак виробів з корозійностійких сталей різних структурних класів, залежать від складу, кількості та розмірів неметалевої фази (табл. 9). Дещо інші включення виділяються у низьковуглецевих сталях, які одержані з допомогою газокисневого рафінування. Кількість включень (на випадкових січних загальною довжиною 30 см) в сталі 08Х18Т1 майже на порядок перевищувало кількість включень інших сталей, а граничні розміри включень переважали в два рази розміри включень інших сталей (див. табл.. 9). Між ступенем забруднення сталі неметалевими включеннями і якістю полірованої поверхні спостерігалась певна залежність. Дуже низьку якість полірованої поверхні мала сталь 08Х18Т1 із значною кількістю гострокутних та крихких карбідів і нітридів титану. Найвищу якість полірованої поверхні мали сталі 03Х17НГ8ФДч, 05Х18ФТч та інші.

Таблиця 9. Ступінь забруднення та технологічності при поліруванні корозійностійких сталей

Марка сталі

Неметалеві включення

Полі-рувальність

Брак виробів %

Індекс забруднення неметале-вими включеннями

Розміри, мкм

Н, ГПа

граничний

серед

ній

тип

04Х18Н10

0,0038

2-20

8,4

Cr2N, CrN

Cr7C3

15,0

21,0

добра

0,8

08Х18Т1

0,0358

2-40

10,17

TiO, Ti2O

TiC

TiN

Ti(C,N)

16,0

28,0…33,0

34,0…35,0

27,0…29,0

незад.

3,9

08Х18ч

0,0061

2-29

9,07

CaO

Ce2O3

Cr23C6

63,0

4,0

16,5

задов.

1,2

05Х17ФТч

0,0054

2-28

9,1

TiO

Ce2O3

(Cr,V)7C3

16,0

4,0

21,0

задов.

1,0

03Х17НГ8ФДч

0,005

2-20

8,5

Ce2O3

(Cr,V)7C3

4,0

21,0

добра

0,8

Внаслідок проведених досліджень можна зробити висновок про те, що полірувальність сталей залежить від індексу включень, від їх фізико-механічних властивостей (твердість, міцність) та розмірів. Дрібні та порівняно м'які включення залізомарганцевих сульфідів, силікатів та оксисульфідів РЗМ зрізаються абразивом при поліруванні, не порушуючи геометрії оброблюваної поверхні.

Таким чином, установлено, що значний вплив чинить неметалева фаза на якість полірованої поверхні виробів, виготовлених з різних марок сталей. Показані також можливості покращення якості полірованої поверхні.

Проведений глибокий термодинамічний аналіз можливих корозійних процесів для компонентів, які беруть участь у відновленні та сепарації губчастого титану. Установлено, що руйнування внутрішньої (робочої) поверхні реторт носить комплексний характер та обумовлено перебігом наступних процесів: утворення у-фази; виникненням мікропор та мікротріщин; зненікелюванням аустеніту; перебігом г--перетворення; дифузією магнію по межах зерен, утворенням на міжфазній межі і в порах легкоплавкої евтектики; зростанням тріщин при термоциклюванні внаслідок різниці у коефіцієнтах лінійного термічного розширення фериту та аустеніту.

Таким чином, розкрито механізм розвитку руйнування корозійностійких сталей з нестабільною структурою, які використовують для апаратів відновлення та сепарації губчастого титану, внасдідок чого, запропоновано режим відновлювального термічного оброблення, який підвищів ресурс роботи реторт на 22%.

За допомогою потенціометричного та гравіметричного способів визначені вищі показники корозійної стійкості нової аустенітно-феритної сталі 03Х17НГ8ФДч у різних агресивних середовищах у порівнянні з феритною корозійностійкою сталлю, а також її здатністю до самопасівації на повітрі, що значно поширює область її використання при виготовленні деталей за допомогою холодного пластичного деформування.

Сьомий розділ присвячений промисловому випробуванню та впровадженню матеріалів досліджень.

Об'єктами промислового випробовування, впровадження та вдосконалення складу і технології виробництва були сталі 18Х15Н3МШ, 08Х18ч, 03Х18ТБч, 04Х18ч, 05Х17ФТч, 03Х17НГ8ФДч та 03Х22Ю5ФБч. На основі результатів досліджень впливу хімічного складу на структуру та властивості сталі 18Х15Н3МШ, сформульовані та прийняті у виробництво на ВАТ «Мотор - Січ» рекомендації її оптимального хімічного складу і термічного оброблення.

Виконані роботи по підвищенню технологічної пластичності, штампувальності, здатності до оброблення поверхні шліфуванням та поліруванням сприяли введенню сталей 08Х18ч та 06Х18ч до ГОСТ 27702 - 88. На основі розробленого та затвердженого спільного плану робіт між металургійними підприємствами «Дніпроспецсталь», «Запоріжсталь», та Запорізьким національним технічним університетом (тоді ще машинобудівним інститутом) розробленні, затвердженні та впровадженні у дію технічні умови ТУ 14-15-321-93 на сталь 03Х18ТБч. На цю сталь одержано патент України № 13639, а також дозвіл головного державного санітарного лікаря України на використання її для виготовлення посуду і кухонних приладів для теплового оброблення продуктів від 20.10.1994 року.

На жаростійку сталь 03Х22Ю5ФБч розроблена «Програма спільних робіт з опанування виробництва дроту з нової марки жаростійкої сталі 03Х22Ю5ФБч для нагрівальних елементів» та протокол № 891-01, затверджений головним інженером ЗАТ «Електросталь» від 24.07.2004 року. Виплавлення цієї сталі проводили в індукційній печі у відповідності до інструкції НР-8-00. Згинання нагрівальних елементів з дослідних сталей марок 03Х22Ю5ФБч та 03Х23Ю5Т, що були додатково термічно оброблені, виконували на спеціальній згинальній машині в умовах Запорізького титаномагнієвого комбінату. Розрахунок електричних параметрів виконували самостійно. Порівняльні випробування нагрівачів, які були виготовленні з жаростійких сталей 03Х23Ю5Т та 03Х22Ю5ФБч проводили у шахтних електричних печах опору, а також у камерних печах. Стійкість дослідних сталей перевищувала відповідні показники сплаву Х20Н80 у 2 рази.

Виготовлення двох дослідних реторт виконували з сталі 10Х23Н18 на ВАТ «Уралхіммаш» (Росія, м. Єкатеринбург). Друга дослідна реторта була виготовлена з сталі, яка мала вищі показники жароміцності у порівнянні зі сталлю 08Х18Н10Т, що дало змогу збільшити ємність її корисного простору та підвищити продуктивність на 12%, а строк експлуатації підвищився з 35 циклів до 43 циклів.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

Корозійностійкі сталі знаходять широке використання у всіх галузях народного господарства. Однією з проблем якості цих сталей є високохромисті фази (у, Ме23С6), які знижують технологічні та службові властивості. Аналіз вітчизняної та закордонної літератури вказує на відсутність задовільного рішення цієї проблеми.

В нинішній роботі представленні теоретичні узагальнення і експериментальні дослідження закономірностей утворення високохромистих фаз у сплавах різного ступеня легування і функціонально призначення, які дозволили розробити загальні принципи та способи керування процесами їх структуроутворення на різних стадіях металургійного перероблення.

На основі проведених досліджень зроблені наступні основні висновки:

1. Уперше сформульовані теоретичні положення нової системи багатокомпонентного легування та мікролегування, яка дозволяє ефективно перешкоджати виділенню високохромистих фаз, збідненню твердого розчину хромом та створенню корозійностійких сталей різних структурних класів і призначення з підвищеними механічними, технологічними та службовими характеристиками.

2. Розроблені способи деформаційно - термічного та термічного оброблення, які сприяють формуванню необхідного складу і топографії надлишкових високохромистих фаз у створюваних сталях та сталях, які використовуються традиційно, що забезпечило стабільний структурний стан у процесі експлуатації та дало можливість ефективного керування їх властивостями.

3. На основі систематичних досліджень процесів карбідонітридоутворення розробленні легувальні комплекси (Ti, Nb, V, РЗМ), які здатні змінювати форму і склад карбонітридної фази в корозійностійких сталях.

4. За допомогою фізичного моделювання, з використанням принципу подібності, розкриті механізми впливу енергосилових параметрів штампування на формування макро- і мікроструктури та властивостей корозійностійких сталей мартенситного класу у процесі гарячого деформування. Показано, що схема пружньо-деформівного стану, яка рекомендована, може забезпечити підвищення однорідності структури та властивостей поковок з урахуванням нестабільності хімічного складу металу у межах технічних умов.

5. На основі експериментальних та узагальнених даних встановлені механізми руйнування хромонікелевих сталей, які зазнають дії температури, механічного навантаження, а також періодичного контакту з тетрахлоридом титану, рідким магнієм та хлоридом магнію. Показано, зміна фазового стану, обумовлена перебігом процесу - утворення, призводить до зміцнення металу, та, одночасно, сприяє розвитку руйнування при взаємодії компонентів з агресивним середовищем.

6. Установлені кількісні залежності зміни фазового складу і властивостей основного металу та зварних з'єднань корозійностійких сталей від вмісту основних легувальних елементів. Їх використання сприяло значному підвищенню пластичності зварних з'єднань у створюваних сталях.

7. Уперше показано проявлення надзміцнення та можливість керування кінетикою, а, відповідно, й властивостями низьковуглецевих хромомарганцевих сталей аустенітно- феритного класу у процесі холодного пластичного деформування при активному перебігу - перетворень метастабільного аустеніту.

8. На основі сформульованих принципів багатокомпонентного легування та з урахуванням результатів теоретичних та експериментальних досліджень, одержаних закономірностей, розроблені склади та технологія виробництва жаростійких сталей 03Х22Ю5ФБч та корозійностійкої сталі 03Х17НГ8ФДч, які мають вищий рівень пластичності у порівнянні зі сталями 03Х23Ю5Т, 08Х17, 08Х18Т1 та більшу корозійну стійкість у порівнянні зі сталями 07Х14АГ15, 08Х17, 10Х13Г18Д.

9. Оптимізовано склади та технологію термічного оброблення сталей 18Х15Н3МШ і 05Х17ФТч, з метою одержання вищих показників пластичності, міцності та ударної в'язкості. На сталь 03Х18ТБч розроблено ТУ-15-321-93. Листові корозійностійкі сталі 08Х18ч та 06Х18ч серійно освоєні промисловістю та включені до ГОСТ 27702-88. Налагоджено промислове виробництво усіх вищезгаданих сталей. Склади сталей захищені трьома авторськими свідоцтвами та чотирма патентами України, одним Євразійським патентом.

10. На основі результатів досліджень процесів формування високохромистих та багатокомпонентних фаз розроблені режими деформаційно- термічного оброблення горячекатаного металу сталей 06Х18ч, 08Х18ч, 04Х18ч, 03Х18ТБч та 05Х17ФТч, що дозволило покращити їх механічні, технологічні та службові властивості. Листові сталі 04Х18ч, 05Х17ФТч та 03Х17НГ8ФДч впроваджені у виробництво на заводах столових виробів України та СНД, для виготовлення посуду столових виробів, деталей побутової техніки та автомобілів, ємностей різного призначення, що дозволило виключити використання гостродефіцитних легувальних елементів (Ni, Ti) та підвищити техніко-економічні показники виробництва.

11. На металургійному комбінаті «Запоріжсталь» випробувано варіанти попереднього деформаційно-термічного оброблення гарячекатаних сталей 06Х18ч, 04Х18ч та 03Х18ТБч, які забезпечують зниження твердості та підвищення технологічної пластичності підкату, а також холоднокатаного листа після рекристалізації. Сталі 08Х18ч, 05Х17ФТч, 03Х18ТБч, 03Х22Ю5ФБч та 03Х17НГ8ФДч освоєні металургійними підприємствами ВАТ «Дніпроспецсталь», ВАТ «Запоріжсталь», ВАТ «Електросталь» та ВАТ «Мечел» (Росія).

12. Рекомендації з оптимізації хімічного складу та термічного оброблення сталі 18Х15Н3МШ для виготовлення дисків компресора газотурбінного двигуна АИ- 24 прийняті до впровадження у серійне виробництво Запорізького об'єднання «Моторобудівник», нині «Мотор-Січ».

13. Внаслідок впровадження матеріалів дисертації у виробництво одержано загальний економічний ефект, який становить 5315962 грн.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО:

1. Мищенко В.Г., Рахманный В.Г. Структурные изменения коррозионностойкой стали 06Х18ч // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1990.-№ 5.- С.57-59.

2. Мищенко В.Г. Влияние горячей штамповки на формирование структуры коррозионностойкой стали мартенситного класса // Труды Таврической государственной агротехнической академии.- Мелитополь: ТГТА.- 1997.- С.26-29.

3. Мищенко В.Г. Принципы легирования коррозионностойких двухфазных мартенситноферритных сталей // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.- 1997.- № 1-2.- С.43-44.

4. Мищенко В.Г. Природа структурной неоднородности поковок из стали 18Х15НЗМШ // Придніпровський науковий вісник.- 1998.- № 12 (79).- С.1-8.

5. Мищенко В.Г., Волчок И.П. Совершенствование технологического процесса производства двухфазных коррозионносткойких сталей // Научные труды Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры.- Днепропетровск.- 1998.- С.66-69.

6. Мищенко В.Г., Нежижим А.О. Расчет состава стали по заданным свойствам // Металознавство та термічна обробка металів:- 1999.- №1.- С.28-29.

7. Мищенко В.Г., Нагорная И.Ю. Оценка штампуемости листовых коррозионностойких сталей с дуплексной структурой // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.- 1999.- № 1.- С.28-29.

8. Мищенко В.Г. Коррозионностойкие стали с повышенными механическими и технологическими свойствами // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.- 1999.- № 2.- С.41-44.

9. Нагорна І., Міщенко В. Ефективний показник деформівності двофазних сталей // Машинознавство.- 2000.- № 10 (40).- С.38-40.

10. Міщенко В.Г., Волчок І.П. Резерви підвищення пластичності корозійностійких сталей // Металознавство та обробка металів.- 2000.- № 3.- С.38-41.

11. Мищенко В.Г. Внепечное рафинирование коррозионностойких сталей // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.- Запоріжжя: ЗГТУ.- 2000.- № 2.- С.56-59.

12. Мищенко В.Г., Нагорная И.Ю., Ольшанецкий В.Ю. Закон распределения показателя штампуемости нержавеющей стали // Вісник ЗДУ.- 2001.- С.130-132.

13. Мищенко В.Г., Лазечный И.Н. Формирование структуры и свойств высокохромистой стали 03Х22Ю5БФч при термомеханической обработке // Литье и металлургия.- 2002.- № 4.- С.79-81.

14. Mishchenko V.Cr. Metallurgical aspects of the production of chromium-nickel steels with low carbon contents // Foundry Journal of Polish Foundrymen's Technical Association.- Krakow/- 2003.- № 9.- S.326-329.

15. Капитан А.В., Мищенко В.Г., Лазечный И.Н. Коррозия хромоникелевых сталей в условиях высокотемпературного взаимодействия тетрахлорида титана и магния // Перспективні задачі інженерної науки. Зб. наук. праць - Дніпропетровськ: GAUDEAMUS.- 2003.- Випуск 5.- С.202-207.

16. Волчок И.П., Мищенко В.Г. Повышение пластичности хромистых коррозионностойких сталей мартенситноферритного класса // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. Вып. 10.- Днепропетровск: ПГАСА.- 2000.- С.67-69.

17. Бабицкая А.Н., Мищенко В.Г., Мовшович В.С. Формирование структуры в процессе рекристаллизации холоднокатаного листа стали 06Х18ч // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1985.- № 9.- С.42-43.

18. Мищенко В.Г., Твердохлеб С.В., Омельченко О.С. Развитие разрушения аппаратов восстановления и примеси в губчатом титане // Вестник двигателестроения.- 2004.- С.135-137.

19. Мищенко В.Г., Омельченко О.С. Влияние рекристаллизационной термической обработки на фазовый состав и механические свойства стали 03Х16НГ8ФДч // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. Вып. 22.- ч.1.- Дн-вск: ПГАСА.- 2003.- С.210.

20. Мищенко В.Г., Омельченко О.С. Новая коррозионностойкая сталь 03Х17НГ8ФДч для товаров народного потребления // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. Вып. 15.- ч.1.- Днепропетровск, ПГАСиА.- 2002.- С.138-139.

21. Беликов С.Б., Мищенко В.Г. Влияние РЗМ на формирование структуры и свойств хромистых коррозионностойких сталей в процессе их рекристаллизационной термообработки // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов. Вып. 36- ч. 2.- Днепропетровск: ПГАСиА - 2006.- С. 32…37.

22. Пат. 30921А Україна. МКВ С22С 38/58.Корозійностійка сталь / Сацький В.А., Штехно О.М., Кренделев В.М., Міщенко В.Г., Мовшович В.С., Анохін В.Г., Казаков С.С., Данченко Г.Д., Паргамонов Є.О., Омельченко О.С. (Україна).- 98063207; Заявл. 19.06.1998; Опубл. 15.12.2000; Бюл. № 7.- 11.- 6 с.

23. Пат. 005068 Евразия. МКИ С22С 38/26. Жаростойкий сплав на основе железа / Мищенко В.Г., Телин В.В., Твердохлеб С.В., Кадацкий Н.М., Матвеев И.В., Попов В.Н., Буцкий Е.В., Кошелев Ю.Н. (Украина, Россия).- 200200167; Заявл. 27.09.2001; Опубл. 24.04.2003. В1 - 8 с.

24. Пат. 13639 Україна. МКВ С22С 38/28. Корозійностійка сталь / Міщенко В.Г., Сацький В.А., Рахманний В.Г., Волчок І.П., Штехно О.М., Мовшович В.С., Сорокіна Н.А., Мошкевич Е.І., Тищенко О.І., Сергієнко С.Л. (Україна, Росія).- № 4805329; Заявл. 23.03.90; Опубл. 25.04.97; Бюл. № 2.- 8 с.

25. Пат. 55590 Україна. МКВ С22С 38/26. Жаростійкий сплав на основі заліза / Міщенко В.Г., Телін В.В., Твердохліб С.В., Кадацький М.М., Матвєєв І.В., Попов В.Н., Буцкій Є.В., Кошєлєв Ю.Н. (Україна, Росія).- 2001096613; Заявл. 27.09.2001; Опубл. 15.03.2005; Бюл. № 3.- 8 с.

26. А.с.1463787 СССР, МКИ С22С 38/28. Коррозионностойкая сталь / Волчок И.П., Мищенко В.Г., Глинер Р.Е., Шейко С.П. (Украина, Россия).- 4290278/31-02; Заявл. 04.06.1987; Опубл. 07.03.1989; Бюл. № 9.- 4 с.

27. Пат. 22766А Україна. МКВ С22С 38/54. Сталь / Міщенко В.Г., Сацький В.А., Майстро А.А., Кренделев В.М., Штехно О.М., Мовшович В.С. (Україна).- 96062524; Заявл. 25.06.96; Опубл. 21.04.98; Бюл. № 3.- 6 с.

28. Мищенко В.Г. Штампуемость нержавеющих сталей разных структурных классов // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.- 1997.- № 1-2.- С.20-21.

29. Мищенко В.Г., Омельченко О.С., Бялик Г.А. Изменение состава и формы неметаллической фазы при термической обработке стали 03Х16НГ8ФДч // Нові конструкційні сталі та стопи і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів: Зб. наук. праць.- Запоріжжя: ЗНТУ.- 2003.- С.61-63.

30. Капитан А.В., Твердохлеб С.В., Мищенко В.Г., Лазечный И.Н. Механизмы разрушения материалов реторт в магниетермическом производстве губчатого титана // В сб. докл. 4-й Международной конференции «Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов».- Харьков: ННЦ ХФТИ, ИПЦ «Контраст».- 2003.- С.51-58.

31. Мищенко В.Г., Бялик Г.А., Омельченко О.С. Высокоэффективные легирующие комплексы для хромистых коррозионностойких сталей // Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий.- Запорожье: ЗГТУ.- 1998.- С.187-190.

32. Мищенко В.Г. Формирование структуры и свойств коррозионностойких сталей // III Miedzynarodowa konferencia Nowoczesne technologie odlewnicze-ochrona srodowiska. Krakow.- 2000.- S.144-147.

33. Мищенко В.Г., Омельченко О.С. Аустенотно-ферритная коррозионностойкая сталь с повышенными технологическими свойствами // Зб. наук. праць ІХ міжнар. наук.-техн. конф. „Неметалеві включення і гази у ливарних сплавах”.- Запоріжжя: ЗГТУ.- 2000.- С.45-46.

34. Мищенко В.Г., Омельченко О.С. Различные способы повышения пластичности мартенситно-ферритных коррозионностойких сталей // Зб. наук. праць VIII міжнар. наук.-техн. конф. „Нові конструкційні сталі та стопи і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів”.- Запоріжжя: ЗГТУ.- 2000.- С.58-59.

35. Мищенко В.Г., Нагорная И.Ю., Мовшович В.С. Применение предварительной деформационной обработки для повышения технологических свойств хромистой коррозионностойкой стали 03Х18ТБч //.- Запорожье: ЗГТУ.- 1998.- С.185-186.

36. Мищенко В.Г. Формирование структуры и свойств микролегированных РЗМ коррозионностойких сталей // Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий.- Запорожье: ЗГТУ.- 1998.- С.17-19.

37. Мищенко В.Г. Оценка полируемости коррозионностойких сталей // В сб. научн. трудов VIII научн.-техн. конф. «Неметаллические включения и газы в литейных сплавах».- Запорожье: ЗГТУ.- 1997.- С.63-65.

38. Нагорная И.Ю., Мищенко В.Г. Деформационнотермическая обработка двухфазной коррозионностойкой стали // В сб. научн. трудов VIII научн.-техн. конф. «Неметаллические включения и газы в литейных сплавах».- Запорожье: ЗГТУ.- 1997.- С.108-110.

39. Майстро А.А., Мищенко В.Г., Волчок И.П. Низкохромистая сталь для узлов внутреннего сгорания // // В сб. научн. трудов VIII научн.-техн. конф. «Неметаллические включения и газы в литейных сплавах».- Запорожье: ЗГТУ.- 1997.- С.111-112.

40. Мищенко В.Г., Майстро А.А. Низкохромистая сталь для деталей и узлов двигателей внутреннего сгорания // Материалы республ. научн.-техн. семинара.- Мелитополь: ТГАТА.- 1996.- С.95-96.

41. Мищенко В.Г., Нагорная И.Ю. Повышение долговечности деталей автотракторной техники путем внедрения экономнолегированных коррозионностойких сталей // Материалы республ. научн.-техн. семинара.- Мелитополь: ТГАТА.- 1996.- С.87-88.

42. Мищенко В.Г. Термическая обработка мартенситно-ферритной коррозионностойкой стали 06Х18ч // В сб. трудов междунар. семин. «Проблемы современного материаловедения».- Днепропетровск.- 1995.- С.83-85.

43. Мищенко В.Г. Хромистые нержавеющие стали для столовых приборов и посуды // Материалы IV междунар. научн.-техн. конф. «Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий».- Запорожье: ЗГТУ.- 1995.- С.83-85.

44. Мищенко В.Г. Механизм образования и превращения вторичных фаз в хромистых коррозионностойких сталях // В сб. тез. докл. III научн.-техн. конф. «Неметаллические включения и газы в литейных сплавах».-Запорожье: ЗГТУ.- 1994.- С.77.

45. Мищенко В.Г., Рахманный В.Г., Губинова Е.И. Экономнолегированная нержавеющая сталь для столовых приборов // В сб. научн. трудов «Новые конструкционные материалы, эффективные методы их получения и обработки, повышения надежности и долговечности деталей машин и конструкций».- Киев.- 1991.- С.48-49.

46. Мищенко В.Г. Современные коррозионностойкие стали для товаров народного потребления // Нові конструкційні сталі та стопи і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів: Зб. наук. праць.- Запоріжжя: ЗНТУ.- 2005.- С.19-21.

47. Міщенко В.Г., Лазечний І.М., Капітан О.В. Структурна стабільність та механізм руйнування матеріалів реторт магнійтермічного виробництва титанової губки // Нові конструкційні сталі та стопи і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів: Зб. наук. праць.- Запоріжжя: ЗНТУ.- 2003.- С.89 - 91.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Класифікація сталей за хімічним складом, призначенням, якістю, степенем розкисленості, структурою. Механічні властивості якісних сталей та високоміцного чавуну, їх промислове застосування та вимоги до якості. Вміст хімічних елементів у чавуні та сталі.

    реферат [82,8 K], добавлен 21.10.2013

  • Підготовка та опис основних методик експерименту. Вплив водню на електронну структуру та пружні властивості заліза. Дослідження впливу легуючих елементів на міграцію атомів водню і впливу е-фази на механічні властивості наводнених аустенітних сталей.

    реферат [44,2 K], добавлен 10.07.2010

  • Исследование структурных составляющих легированных конструкционных сталей, которые классифицируются по назначению, составу, а также количеству легирующих элементов. Характеристика, область применения и отличительные черты хромистых и быстрорежущих сталей.

    практическая работа [28,7 K], добавлен 06.05.2010

  • Сравнительная характеристика быстрорежущих сталей марок: вольфрамомолибденовой Р6М5 и кобальтовой Р9М4К8 - различие в свойствах этих сталей и оптимальное назначение каждой из них. Разработка и обоснование режимов обработки изделий из этих сталей.

    практическая работа [1,8 M], добавлен 04.04.2008

  • Обзор результатов численного моделирования напряженно-деформированного состояния поверхности материала в условиях роста питтинга. Анализ контактной выносливости экономно-легированных сталей с поверхностно-упрочненным слоем и инструментальных сталей.

    реферат [936,0 K], добавлен 18.01.2016

  • Характеристика быстрорежущих сталей - легированных сталей, которые предназначены для изготовления металлорежущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания. Маркировка, химический состав, изготовление и термообработка быстрорежущих сталей.

    реферат [775,4 K], добавлен 21.12.2011

  • Классификация и маркировка сталей. Сопоставление марок стали типа Cт и Fe по международным стандартам. Легирующие элементы в сплавах железа. Правила маркировки легированных сталей. Характеристики и применение конструкционных и инструментальных сталей.

    презентация [149,9 K], добавлен 29.09.2013

  • Классификация сталей. Стали с особыми химическими свойствами. Маркировка сталей и области применения. Мартенситные и мартенсито-ферритные стали. Полимерные материалы на основе термопластичных матриц, их свойства. Примеры материалов. Особенности строения.

    контрольная работа [87,0 K], добавлен 24.07.2012

  • Классификация и применение различных марок сталей, их маркировка и химический состав. Механические характеристики, обработка и причины старения строительных сталей. Оборудование для автоматической сварки под флюсом, предъявляемые к ней требования.

    контрольная работа [73,8 K], добавлен 19.01.2014

  • Классификация углеродистых сталей по назначению и качеству. Направления исследования превращения в сплавах системы железо–цементит и сталей различного состава в равновесном состоянии. Определение содержания углерода в исследуемых сталях и их марки.

    лабораторная работа [1,3 M], добавлен 17.11.2013

  • Классификация инструментальных сталей. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства штамповых сталей. Химический состав стали 4Х5МФ1С. Влияние температуры закалки на структуру и твердость материала. Оценка аустенитного зерна и износостойкости.

    дипломная работа [492,5 K], добавлен 19.02.2011

  • Низкоуглеродистые и низколегированные стали: их состав и свойства, особенности свариваемости. Общие сведения об электродуговой, ручной дуговой, под флюсом и сварке сталей в защитных газах. Классификация и характеристика высоколегированных сталей.

    курсовая работа [101,4 K], добавлен 18.10.2011

  • Роль легирующих элементов в формировании свойств стали. Анализ и структура хромоникелевых сталей. Роль и влияние никеля на сопротивление коррозии. Коррозионные свойства хромоникелевых сталей. Характеристика ряда хромоникелевых сталей сложных систем.

    реферат [446,2 K], добавлен 09.02.2011

  • Классификация методов борирования сталей и сплавов. Марки сплавов, их основные свойства и области применения. Технологический процесс прокатки. Схема прокатного стана. Диффузионная сварка в вакууме. Сущность сверления, части и элементы спирального сверла.

    контрольная работа [745,5 K], добавлен 15.01.2012

  • Изменение механических, физических и химических свойств углеродистых конструкционных и инструментальных сталей в результате химико–термической обработки. Марки сталей, их назначение и свойства. Структурные превращения при нагреве и охлаждении стали.

    контрольная работа [769,1 K], добавлен 06.04.2015

  • Классификация, маркировка и области применения сталей. Сплавы с особыми физическими свойствами: прецизионные, магнитные, аустенитные. Химический состав электротехнических сталей. Натуральный и синтетический каучуки. Свойства резин специального назначения.

    контрольная работа [133,3 K], добавлен 10.01.2013

  • Загальна характеристика сталей, технологічний процес виготовлення штампу, режими термічної обробки. Перетворення під час нагрівання, охолодження та загартування. Удосконалення технологічних процесів на основі аналізу фазово-структурних перетворень сталі.

    курсовая работа [301,6 K], добавлен 08.11.2010

  • Характеристика и отличия, особенности применения различных видов сталей: рессорсно-пружинных, шарикоподшипниковых, автоматных, хромоникелевых, хромистых. Определение возможностей их взаимозаменяемости. Винтовые механизмы и резьбы. Червячные передачи.

    контрольная работа [20,1 K], добавлен 13.01.2011

  • Определение классификации конструкционных сталей. Свойства и сфера использования углеродистых, цементуемых, улучшаемых, высокопрочных, пружинных, шарикоподшипниковых, износостойких, автоматных сталей. Стали для изделий, работающих при низких температурах.

    презентация [1,8 M], добавлен 14.10.2013

  • Схема строения стального слитка. Влияние углерода и легирующих элементов на положение мартенситных точек. Достоинства углеродистых качественных сталей. Назначение синтетических защитных покрытий подвижного состава. Процесс закалки быстрорежущих сталей.

    контрольная работа [1,6 M], добавлен 29.03.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.