Розвиток наукових основ і розробка технології виробництва нових низьколегованих азотовмісних сталей - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук РОЗВИТОК НАУКОВИХ ОСНОВ І РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА НОВИХ НИЗЬКОЛЕГОВАНИХ АЗОТОВМІСНИХ СТАЛЕЙНауковий консультант: Рабінович Олександр Вольфович, доктор технічних наук, професор, Національна металургійна академія України (м. Офіційні опоненти: Гаврилюк Валентин Геннадійович, доктор технічних наук, професор, Інститут металофізики (м. Рябцев Анатолій Данилович, доктор технічних наук, професор, Донецький національний технічний університет, професор кафедри електрометалургії; Захист відбудеться "23" грудня 2008 р. о 1230 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.084.03 при Національній металургійній академії України (49600, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національної металургійної академії України (49600, м.Постійна інтенсифікація умов експлуатації машин, агрегатів та будівельних конструкцій ставить перед металургами досить складну задачу створення нових сталей масового виробництва, які мали б комплекс високих споживчих властивостей - міцність та пластичність в широкому інтервалі температур, мінімальну температуру порога крихкості, втомну міцність при статичних та динамічних навантаженнях, у тому числі і знакозмінних, корозійну стійкість та ін. На цей час у низьколегованих сталях підвищеної міцності основними легуючими елементами є марганець та кремній (сталі типу Г 2 та Г 2С), рідше хром, нікель та мідь (типу ХСНД) та інші метали, що забезпечують, твердорозчинне зміцнення, яке має обмежені можливості. Принципово новий рівень властивостей досягається в сталях із карбонітридним зміцненням, мікролегованих азотом і, переважно, ванадієм, а іноді ніобієм. Однією з важливих причин, що стримують розширення виробництва сталей з карбонітридним зміцненням, є дефіцит і дуже висока вартість азотовмісних феросплавів. Дисертаційна робота виконувалася в Національній металургійній академії України згідно з планами науково-дослідних робіт у рамках тем: "Розробка теоретичних і технологічних основ одержання і застосування в сталеплавильній переробці комплексних азотовмісних легуючих композицій з утилізацією відходів феросплавного виробництва (1996-1998 р.р., № держрегістрації 0196U009294); "Розробка теоретичних основ асиміляції азоту рідким металом з нетрадиційних азотовмісних композицій" (1999-2002 р.р., № держрегістрації 0199U000458); "Розробка теоретичних основ і математичне моделювання процесу кристалізації спокійних низьколегованих азотовмісних сталей з метою одержання злитків з розосередженою усадочною раковиною" (2000-2002 р.р., № держрегістрації 0100U000775); "Розробка наукових основ легування азотом конструкційних сталей з метою підвищення їх механічних та експлуатаційних характеристик" (2003-2005 р.р., № держрегістрації 0103U003214); "Розробка теоретичних основ легування азотом литих сталей для підвищення їх експлуатаційних властивостей" (2006-2008 р.р., № держрегістрації 0106U002206).Методи легування сталей азотом безпосередньо з газової фази або дуже дорогі, або мають поки вкрай обмежене поширення і недоступні для масового виробництва вуглецевих та низьколегованих сталей з карбонітридним зміцненням. У другому розділі "Розробка складу нових конструкційних сталей, мікролегованих азотом, титаном та алюмінієм" теоретично обґрунтовано, що рівень властивостей, притаманних сталям типу Г 2 у гарячекатаному стані, може бути досягнутий і навіть поліпшений у сталях зі зниженим вмістом марганцю (0,20-1,00 %). Вивчено вплив різних концентрацій вуглецю (0,07-0,36 %), кремнію (0,70-1,20 %), марганцю (0,30-1,00 %), азоту (0,008-0,020 %), титану (0,005-0,093 %), алюмінію (0,02-0,12 %), церію (0-0,011 %), хрому (0-1,00 %) та міді (0-0,35 %) на комплекс властивостей сталей типу САТЮ. Установлено, що в залежності від умов кристалізації злитка глибоко розкисленої сталі, яка містить азот більше межі розчинності у твердому металі при температурі солідус, можливі пять типів його перерозподілу між фазами: - повна фіксація всього азоту у твердій фазі; На підставі математичного моделювання перерозподілу азоту між фазами при газоевтектичній кристалізації сталей типу САТЮ, дослідження процесу газовиділення та формування структури злитка глибоко розкисленої сталі з розосередженою усадочною раковиною одержані такі вирази для визначення оптимального початкового вмісту азоту в металі: Використання виразів (7)-(9) дозволяє на практиці активно керувати процесом формування оптимальної структури злитка з розосередженою усадочною раковиною та одержувати максимальне збільшення виходу придатного металу для різних складів сталей, технологічних і теплофізичних факторів розливання і кристалізації.У дисертації одержано нове вирішення актуальної наукової проблеми - покращення структури та властивостей низьколегованих сталей за рахунок їх комплексного мікролегування азотом, титаном та алюмінієм і розроблені теоретичні та технологічні основи створення та виробництва принципово нових економічних азо

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ