Визначення допустимих меж комплексного легування N, V, Nb, Ті мартенситних штампових однофазних феритних хромистих та аустенітних хромонікелевих ливарних та деформівних сталей за умов розчинності азоту в розплаві та металі, а також виділення нітридів.
Аннотация к работе
механізм та закономірності впливу легування азотом i нітридоутворюючими елементами на процеси кристалізації, твердіння, формування дендритної структури сталей, які твердіють в d(a)-i g-модифікаціях кристалічної гратки; Вперше експериментально підтверджено, що при комплексному легуванні азотом та нітридоутворюючими елементами вирішальний модифікуючий вплив на дендритну структуру обумовлюється концентраційним ущільненням азотом фронту кристалізації, повзаним з цим зменшенням лінійної швидкості кристалізації та зм1ною теплофізичних умов твердіння. Ефективність модифікування азотом зростає з підвищенням швидкості охолодження, розширенням інтервалу твердіння та зменшенням коефіцієнту його розподілу за рахунок легування, який в аустенітних сталях додатково визначається впливом легування на температуру d®g перетворення у інтервалі твердіння. Закономірне зменшення розміру аустенітного зерна та підвищення щільності первинних та вторинних дислокацій при збільшенні кількості нітридів ванадію, які не розчинились при аустенітизації, зниження температури Мн із збільшенням в твердому розчині вмісту азоту та ванадію, зниження ванадієм дифузійної рухливості вуглецю забезпечує ефективне диспергування мартенситу та продуктів його розпаду, зниження швидкості зростання та коагуляції фаз виділення, підвищення температури піку дисперсійного зміцнення та зменшення швидкості втрати міцності при високому відпуску мартенситних легованих спеціальних сталей. При наявних для умов виробництва сталей швидкостях охолодження металу після твердіння (5-300°С/хвил), після гарячого деформування від 1150-1200°С (0,3-80°С/хвил), при гартуванні мартенситних (50-400°С/хвил), після зварювальних нагрівів феритних (250-500°С/хвил) усунення появи сегрегаційних та лікваційних нітридів V та Nb розмірами більш як 5мкм досягається при легуванні V та Nb в кількостях не більш (% мас.долі): у мартенситних типу 5ХНМАФ(Л) - 0.15V, типу З0ХБМАФ(Л) - 1,5V; типу (20-40)Х13АФЛ-0,35V; однофазних феритних типу 08Х18А(Ф, Б)-0,9V та 0,7Nb, аустенітних типу З0Х24Н(12-24)С2А(Ф, Б)Л-1,4V та 0,6Nb.1.Створено наукові та технологічні засади розробки та виробництва економнолегованих штампових для інструменту гарячого деформування, нержавіючих мартенситних 13% хромистих, корозійностійких однофазних феритних хромистих та жароміцних хромонікелевих аустенітних сталей, які забезпечують зниження витрат на їх виробництво хрому, нікелю, молібдену, вольфраму, ванадію, ніобію та інших дефіцитних елементів, як за рахунок зниження їх вмісту в сталях, так і за рахунок підвищення довговічності виробів при експлуатації. Ефективне покращання фізико-механічних властивостей спеціальних сталей при комплексному легуванні азотом та нітридоутворюючими елементами (V, Nb, Ті) досягається при оптимальній кількості та переважно внутрішньозеренному, рівномірному дисперсійному виділенню нітридів розмірами тисячні та соті долі мікрона без наявності сегрегаційних та лікваційних нітридів та їх скупчень розмірами більш як 5мкм. Встановлено, що з метою зменшення витрат відносно більш дорогих та дефіцитних нітридоутворюючих елементів у порівнянні з азотом, вказані вимоги ефективного легування N, V, Nb, Ті при допустимих та наявних для промислових умов температурно-часових параметрах гарячого деформування, термічної обробки, швидкостях охолодження металу при і після твердіння, гарячого деформування, термічних обробок, високотемпературних технологічних нагрівань (зварювання) досягаються за слідуючих умов: - при максимальному легуванні азотом, котре в сталях, які твердіють в d(a) - кристалічній гратці, лімітується розчинністю азоту в твердіючому металі, а в аустенітних, які твердіють у g-кристалічній гратці, - розчинністю азоту у розплаві, і яке становить: для мартенситних сталей типу 5ХНМ - 0,025%N, типу З0Х6МФА-0,11%N; типу (20-40)Х13А - 0,12%N, для однофазних феритних типу 08Х18А - 0,16%N, для аустенітних із співвідношенням хромового та нікелевого еквівалентів ECR/ENI ? 1,27-0,17%N та з ECR/ENI <1,27 - більш як 0,25%N; при максимальному легуванні V і Nb, яке забезпечує можливість необхідного ступеню (90-95%) розчинності первинних нітридів при гарячому деформуванні, аустенітизації, гомогенізації, можливість високотемпературного виділення нітридів в однофазних феритних та аустенітних сталях і яке не супроводжується виділенням великих сегрегаційних та лікваційних нітридів, яке складає: для мартенситних сталей типу 5ХНМАФ(Л) - 0,15%V, типу З0ХБМАФ(Л) - 1,5%V, типу (20-40)Х13АФЛ - 0,35%V, для однофазних феритних типу 08Х18А(Ф, Б) - 0,9%V та 0,7%Nb; для аустенітних типу З0Х24Н(12-24)С2А(Ф, Б)Л - 1,4% V та 0,6%Nb; Встановлено, що при легуванні азотом і ванадієм у оптимальних межах досягається диспергування в 2-2,5 рази пакетного мартенситу штампових та 13% хромистих мартенситних сталей, підвищення на 3-13 HRC його твердості, зниження швидкості самовідпуску та відпуску мартенситу, які знаходять відображення у підвищенні на 80-100°С температури відпуску на однакову твердість та підвищенні до 20 HRC твердості при ві