Підвищення термостійкості графітизованої сталі для виливниць відцентрового лиття - Автореферат

Внаслідок цього вони, як буде показано нижче, перевершують за теплопровідністю й опором жолобленню низьковуглецеві сталі, а за механічними властивостями і термостійкістю - чавуни з кулястим графітом. Головні етапи роботи виконувалися відповідно до планів науково-дослідних робіт ЗНТУ за темами: ГБ 01316 «Структура та опір руйнуванню залізовуглецевих та алюмінієвих сплавів», 2006…2009, № державної реєстрації 0106U008617; ДБ 01317 «Дослідження процесів кристалізації та структуроутворення графітизованих сталей», 2006…2009, № державної реєстрації 0107U000439, ГД1317 «Дослідження і розробка технології виробництва чавуну та графітизованих сталей», 2007, № державної реєстрації 0107U003902. Мета роботи полягала в розробці складу термостійкої графітизованої сталі, яка б перевершувала за головними експлуатаційними характеристиками (механічні властивості при високих температурах, термостійкість, витривалість, опір окалиноутворюванню й ін.) аналогічні властивості чавунів із кулястим графітом та графітизованих сталей відомих марок. Із застосуванням наближених моделей теорії теплопровідності й термопружньопластичності визначити зміни в часі термічних напружень у стінках виливниць, порівняти величину термічних напружень з величинами границь текучості при розтягуванні та стисканні чавуну із кулястим графітом та графітизованої сталі. Із застосуванням методів математичного планування експерименту одержати регресійні залежності, що описують вплив вуглецю, кремнію та міді на механічні властивості, параметр теплових напружень, критерій стійкості при термоциклічному навантаженні, теплопровідність і термостійкість графітизованої сталі; оптимізувати її склад за вмістом зазначених елементів.У першому розділі, ґрунтуючись на результатах проведеного літературного аналізу, показано, що металеві форми працюють в умовах циклічних нагрівань та охолоджень, які призводять до перепаду температур і виникненню термічних напружень, що сягають границь витривалості та текучості матеріалу форм. У розділі розглянуті склади та властивості графітизованих сталей і чавунів, які застосовуються для виготовлення металевих форм, а також методи підвищення їх стійкості при експлуатації. Показано, що термостійкість матеріалу підвищується із збільшенням теплопровідності, міцності та пластичності, а також із зменшенням коефіцієнта термічного розширення a і модуля пружності E. Границю міцності при розтяганні, відносне видовження та модуль пружності визначали на циліндричних пятикратних зразках діаметром 5 мм із розрахунковою довжиною 25мм за ГОСТ 1497-73 на випробувальній розривній машині УМЭ-10ТМ. Випробування на розрив та стиск при температурах від 20 до 800°С проводили на машині ТМС-20 відповідно на зразках ?5 з розрахунковою довжиною 25 мм і на зразках ?10 з розрахунковою довжиною 10 мм.Аналіз умов роботи виливниць із різних матеріалів показав, що виливниці, які виготовлені із сталі 20, виходили з ладу внаслідок жолоблення у звязку з недостатньою теплопровідністю конструкційного матеріалу, а виливниці, що із чавуну з кулястим графітом - через ерозію робочих поверхонь і термовтомні тріщини у звязку з недостатнім рівнем міцності та пластичності. Результати термометрирування також показали, що температурні поля у виливницях, які виготовлені із чавуну з кулястим графітом та графітизованої сталі, мало відрізнялися один від одного, що пояснюється близькими значеннями теплопровідності цих матеріалів (35 і 32 Вт/м?С° відповідно). У цілому результати випробуваннь та розрахунків показали, що матеріал виливниці працює в умовах високотемпературної малоциклової витривалості та що на робочих поверхнях величина j графітизованої сталі в 1,75 рази менше j чавуну. У якості незалежних змінних були прийняті вміст вуглецю (0,7...1,7%), як елемента, що визначає кількість графітної фази та який впливає на рівень теплофізичних, механічних і службових властивостей сталі; кремнію (0,66...2,34%), як елемента, що впливає на кількість і форму графітових включень, а також на механічні властивості; і міді (0,33...1,67%), як елемента, що підвищує міцність і теплопровідність сталі, а, отже, і довговічність металевих форм. При цьому вміст одного з елементів задавався сталим і відповідав нульовому рівню (Х = 0), вміст другого елемента відповідав трьом значенням (нижній, нульовий і верхній рівні за табл.1), вміст третього елемента монотонно змінювався в межах проведених досліджень.Графітизовані сталі - заевтектоїдні сплави із структурою, яка містить включення графіту, знаходять обмежене застосування у машинобудуванні, у тому числі і для деталей, які працюють при термоциклічних навантаженнях (виливниці, кокілі, прес-форми, деталі пічної арматури та ін.). У звязку з цим є перспективною розробка складу графітизованої сталі, яка б перевершувала за термостійкістю чавуни з кулястим графітом, що традиційно застосовуються для виготовлення вказаних вище деталей, а також відомі марки графітизованих сталей. Із застосуванням методів теорії теплопровідності і термопружньопластичності на підставі експеримен

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ