Керування структурою, властивостями та спадковістю литих конструкційних сталей - Автореферат

Проте відомі результати досліджень, що свідчать про можливість активного та цілеспрямованого керування процесами кристалізації, структуроутворення і підвищення властивостей литих сталей за рахунок використання зовнішніх диференційованих схем впливу на рідкий метал під час кристалізації та охолодження виливків. Актуальність проведення таких досліджень ґрунтується також на необхідності підвищення якості та властивостей сталевих виливків, зниження металоємності, скорочення енерго-і трудовитрат, а також на необхідності створення нових литих матеріалів, які за своїми властивостями перевищували б комплекс властивостей виробів з прокату. Оскільки значну частину литих виробів піддають тепловій обробці, то вивчення процесів трансформації литих структур сталей при наступних операціях термічної та хіміко-термічної обробок є важливим, як у науковому так і в прикладному аспектах. Для досягнення зазначеної мети необхідно вирішити такі задачі: - дослідити вплив температурно-часових умов кристалізації і охолодження виливків на формування первинної литої структури, ліквацію елементів, характеристики дендритної будови, тонку кристалічну структуру, механічні властивості литих сталей; Методикою виконання роботи передбачено створення різних литих структур шляхом цілеспрямованого використання температурно-часових технологічних факторів і дослідження впливу структурної та фазової спадковості литих сталей на формування кінцевої структури, фазового складу і властивостей після різних операцій термічної і хіміко-термічної обробок.За матеріалами дисертації опубліковано 9 друкованих робіт, з яких 6 статей у наукових журналах, що входять до переліку ВАК України і тези 3-х доповідей на науково-технічних конференціях.Показано, що температурно-часові параметри кристалізації мають вирішальне значення для забезпечення оптимального фазово-структурного стану і властивостей литих сталей, визначають їх якість і можливість збереження, закладених при кристалізації, спадкових ознак під час наступних операцій теплової обробки. Оскільки спадковість в металевих матеріалах на рівні макро-, мікро-і субструктури має суттєвий вплив на характеристики кінцевої (вторинної) структури, поглиблення і узагальнення знань щодо її проявів має наукове і практичне значення, відкриває можливості керування структурою литих сталей з метою розробки нових ливарних технологій і одержання виливків з наперед заданим комплексом властивостей. Методикою передбачено проведення порівняльних досліджень впливу температурно-часових умов кристалізації і охолодження виливків на характеристики первинної і вторинної литої структури, розподіл легуючих елементів, розмір і кінетику росту зерна, тонку кристалічну будову, характеристики руйнування і механічні властивості сталей у вихідному стані і після різних режимів термічної обробки (гартування, відпуск, відпалювання), а також термічно зміцненого прокату аналогічних сталей. Так, ширина коркової зони сталі з вузьким інтервалом (сталь 25ХГСТФЛ) при зміні Vox від 5°С/с до 350°С/с зростає в середньому в 4,5 рази, стовбчастих дендритів - у 4,8-5,2 рази, зона розорієнтованого росту - у 1,5-2 рази. Оцінка ліквації елементів (Mn, Si, Cr, Ti, V) у структурі литих сталей з використанням скануючого електронного мікроскопу JEOL-840 та програми Image Pro Plus 4.5 дозволила одержати відповідні карти розподілу елементів та кількісно оцінити ступінь пригнічення лікваційних процесів у швидкоохолоджених сталях, показати підвищення рівномірності розподілу елементів у структурі і ступеня легованості твердого розчину (рис.Дослідження проведені на сталях 18ХГНЛ, 25ХГСТЛ і 30ХГСНЛ, які кристалізувались за різних умов тепловідбору (Vox = 2, 45 і 350°C/c), що зумовило одержання різних вихідних структур. Прямими експериментами показано, що висока дисперсність і розгалуженість дендритів, відмінність вмісту вуглецю в осних і міжосних ділянках, дрібне аустенітне зерно швидкоохолоджених сталей зумовлюють більшу ефективність дифузійних процесів під час хіміко-термічної обробки. Відповідно зростанню швидкості охолодження при кристалізації зростає глибина дифузійного шару протяжність евтектоїдної та перехідної зон, насиченість вуглецем і твердість при цементації (рис. Найбільшою глибиною дифузійного насичення вуглецем характеризується сталь 30ХГСНЛ, далі сталь 18ХГНЛ і сталь 25ХГСТЛ. При азотуванні литих сталей також спостерігається закономірне зростання глибини дифузійного насичення і збільшення мікротвердості шару при підвищенні швидкості охолодження від 2°С/с до 350°С/с (рис.На основі системних досліджень процесів кристалізації і структуроутворення вуглецевих і легованих конструкційних сталей в умовах регламентованого тепловідбору вперше встановлено кількісні закономірні зміни характеристик структури і механічних властивостей залежно від температурно-часових параметрів тверднення і охолодження виливків. Показано, що підвищення інтенсивності тепловідбору в інтервалі 10...103°С/с і створення значного градієнта температур у двофазній зоні дозволяє ефективно впливати на ф

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ