Визначення впливу співвідношення бору й азоту на прогартовуваність прокату для холодної об’ємної штамповки (ХОШ). Режими знеміцнюючої термомеханічної обробки прокату для ХОШ з бористих сталей (їх хімічний склад), структура і властивості після обробки.
Аннотация к работе
ІНСТИТУТ ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ ІМ. З.І. НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ РОЗРОБКА ХІМІЧНОГО СКЛАДУ І РЕЖИМІВ ТЕРМОМЕХАНІЧНОЇ ОБРОБКИ БОРОВМІСНОЇ СТАЛІ ДЛЯ ХОЛОДНОЇ ОБЄМНОЇ ШТАМПОВКИНауковий керівник: доктор технічних наук, професор Парусов Володимир Васильович, Інститут чорної металургії ім. Некрасова НАН України, завідувач відділом термічної обробки металу для машинобудування Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Спиридонова Ірина Михайлівна, Дніпропетровський національний університет Міністерства освіти та науки України, кафедра металофізики кандидат технічних наук, доцент Чайковський Олег Олександрович, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури Міністерства освіти та науки України, кафедра матеріалознавства і обробки матеріалів Захист відбудеться ”26” травня 2006 р. о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 08.231.01 Інституту чорної металургії ім. З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту чорної металургії ім.Підвищення вимог до якості металопродукції для машинобудування обумовлює необхідність розробки нових і удосконалення існуючих складів економнолегованих сталей, що використовуються для виготовлення високоміцних кріпильних виробів методом холодної обємної штамповки (ХОШ). Відомі боровмісні сталі для ХОШ не містять твердорозчинний (вільний) азот, який звязується, наявними в сталі алюмінієм і титаном, і тому бор при концентраціях 0,001-0,005 % (по масі) забезпечує необхідну прогартовуваність сталі. В сталях, що не містять алюміній і титан, азот знаходиться у вільному стані (у твердому розчині). В звязку з цим розробка нових композицій хімічного складу боровмісної сталі для ХОШ, яка не містить алюміній та титан, та режимів термомеханічної обробки (ТМО) прокату зі сталі нового хімічного складу є актуальною науково-технічною задачею. Розвиток теоретичних уявлень з впливу мікролегування і режимів ТМО на структуру і властивості сталі для ХОШ і розробка на їх основі технологічних рішень, які спрямовані на підвищення якості прокату з боровмісних сталей, що не містять добавок алюмінію і титану.У першому розділі виконано аналіз науково-технічної і патентної літератури, присвяченої питанням виробництва прокату для ХОШ. Показано, що для виготовлення високоміцних кріпильних виробів традиційно використовується прокат з вуглецевих (30, 35, 40, 45) і низьколегованих (30Х-45Х, 40ХН, 30ХГСА, 30ХМА, 38ХГНМ і ін.) сталей. Перспективним є розвиток технології виробництва кріпильних виробів зі сталей, мікролегованих бором, технічні вимоги до яких регламентуються ДСТУ 3684 і технічними умовами. Виробничий досвід показав, що найбільш широке застосування для ХОШ мають сталі з відносним звуженням 50-60 %, проте з більш високою схильністю до холодної формозміни володіють сталі з відносним звуженням більше 60 %. Обєктивним критерієм деформованості металу при ХОШ вважається також відношення границі текучості до межі міцності, яке неповинно перевищувати 0,65 для деталей зі складною конфігурацією і 0,70 для деталей з порівняно простою конфігурацією.Бор, атомний діаметр якого лише ненабагато більше атомних діаметрів вуглецю й азоту, відрізняється високою дифузійною рухливістю в г-і б-залізі. Завдяки цьому виявляється його схильність до утворення сегрегаційна дислокаціях, субзеренних і зеренних границях, що приводить до зміни фазово-структурних перетворень у сталях при деформаційно-термічній обробці. Логічно припустити, що встановлене в ряді випадків зниження прогартовуваності боровмісних сталей може бути в першому наближенні пояснено діаграмою стану Fe-B: в інтервалі температур 910-1000ЄС бор має меншу розчинність у g-Fe, ніж в інтервалі температур 850-910ЄС у a-Fe; при зменшенні розчинності бору в g-Fe на границях аустенітних зерен виділяється Fe2B, у результаті чого прогартовуваність сталі знижується. На підставі зіставлення характеру розподілу надлишкових боридних фаз у структурі низьковуглецевої сталі, мікролегованої бором, і зміни вільної енергії Гібса показано, що боридні фази являють собою зєднання типу BN і Fe2B, а карбід бору не утвориться через більшу спорідненість бору до заліза, ніж до вуглецю. При відсутності поточного контролю й абразивного зачищення поверхні безперервнолитих заготовок (БЛЗ) малого перетину (125х125 мм) уявлялося доцільним розрахунко-аналітичними методами з урахуванням утрат металу в окалину при нагріванні під прокатку і витяжці його при прокатці на готовий розмір визначити припустиму глибину дефектів на вихідній заготовці.Бориста сталь для ХОШ нового покоління містить як основні компоненти наступні хімічні елементи: 0,10-0,45 % C; 0,50-1,40 % Mn; 0,10-0,30 % Si; 0,002-0,012 % N і 0,005-0,015 % В. При цьому встановлено співвідношення, яке визначає вміст бору й азоту в сталі, виду: B/N = (1 K / N), де К-перевищення вмісту бору над азотом, рівне 0,0025-0,0035 %.