Дослідження закономірностей впливу структуроутворення, фазових переходів і ліквацій при твердінні і термічній обробці на експлуатаційні властивості теплостійких сталей. Розробка технологічних рекомендацій з їх виплавки і обробки для підвищення надійності.
Аннотация к работе
Національна металургійна академія України Структура, фазові переходи і ліквації при твердінні та термічній обробці теплостійких СТАЛЕЙ з підвищенням експлуатаційних властивостейРобота виконана в Національній металургійній академії України Міністерства освіти і науки України. Науковий керівник: доктор технічних наук, професор КАЛІНУШКІН Євген Павлович, Національна металургійна академія України, м. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Шаповалова Оксана Михайлівна, Дніпропетровський Національний університет, завідувач лабораторії нових матеріалів і безвідходних технологій кафедри безпеки життєдіяльності;Застосування в якості матеріалу конструкцій теплостійких сталей типів 3Х3М3 і 4Х5МФС сприяє підвищенню надійності роботи виробів в умовах різких змін температур від - 60 до 700 0С. Актуальність роботи визначається мінімізацією хімічної і структурної неоднорідностей в процесі твердіння та підвищення механічних властивостей теплостійких сталей для виробів відповідального призначення за рахунок корегування хімічного складу сталі, розробки технологічних рекомендацій параметрів ЕШП і застосування прогресивних режимів термічної обробки. У роботі поставлені і вирішені такі задачі: - визначити закономірності структуроутворення при твердінні теплостійких сталей типів 3Х3М3 і 4Х5МФС в умовах високотемпературних фазових перетворень; здійснити керування структуроутворенням при охолодженні з рідкого стану шляхом варіювання умовами виплавки та твердіння на лабораторному і промисловому рівні з метою підвищення однорідності структури теплостійких сталей; Для детального дослідження теплостійких сталей використовували такі сучасні методи і методики дослідження: спектральний, термодинамічний, металографічний та мікрорентгеноспектральний (якісні та кількісні), фрактографічний, аналіз мікротвердості, визначення механічних властивостей при різних температурах за стандартними методиками, кореляційно-регресійний аналіз, множинний кореляційний аналіз і статистична обробка даних з використанням компютерної техніки.Фундаментальні дослідження, що були проведені К.П.Буніним, Ю.М.Тараном, В.І.Мазуром, Є.П.Калинушкіним та іншими, дозволили встановити значний внесок термокінетичних умов виплавки і твердіння у формування структури та властивостей сплавів, який у найбільшій мірі виявляється в інтервалі температур перитектичного і евтектичного перетворень. Схожість складів сталі Р6М5 і теплостійких сталей (відносно співвідношення концентрацій ферито-і аустенітостабілізуючих елементів), а також присутність у схемах твердіння перитектичного перетворення, викликає інтерес до механізму їх кристалізації. У роботах Патона Б.Е., Медовара Б.И., Лагаша ю.В., Матяха В.Н. та інших відзначено сильний вплив умов виробництва на процес твердіння металу та можливість підвищення однорідності структури при ЕШП за рахунок регламентації термокінетичних умов виплавки і кристалізації, але відсутній аналіз впливу цих параметрів на структуроутворення, фазові переходи і ліквації теплостійких сталей типів 3Х3М3 і 4Х5МФС. При охолодженні нижче температури початку перитектичного перетворення, внаслідок поліморфізму заліза і концентраційного пересичення рідини аустенітостабілізуючими елементами, у рідині на межі з d-феритом виникають перші дендрити аустеніту. Збільшення швидкості твердіння сталі 4Х5МФС сприяє: 1) формуванню більш насиченого легуючими елементами d-фериту та, як наслідок, аустеніту, але лише до певної границі, бо розчинність феритостабілізуючих елементів в аустеніті обмежена; 2) розширенню інтервалу перитектичного перетворення, але невелика (порівняно зі сталями типу 3Х3М3) кількість розплаву в міжфазових прошарках на фронті перетворення (не більше 1,5 %) дозволяє у дослідженому інтервалі швидкостей охолодження збільшувати його лише до швидкості твердіння 90 0/хв., а далі ступінь переохолодження рідини у прошарках на фронті реакції та її насиченість легуючими елементами ініціює формування тонкого конгломерату фаз за евтектичним механізмом, що перериває перитектичну реакцію; 3) збільшенню залишкового d-фериту, що розпадається при подальшому охолодженні на аустеніт і дрібнодисперсні карбіди і формує більш грубу зеренну структуру аустеніту.У дисертації наведено теоретичне узагальнення і запропоновано нове вирішення актуальної науково-технічної задачі підвищення структурної однорідності та, як наслідок, механічних властивостей теплостійких сталей типів 3Х3М3 і 4Х5МФСА на основі дослідження закономірностей структуроутворення під час твердіння та термічної обробки. d-ферит і розплав перетворюються в аустеніт і розплав надлишковий (для сталей типу 3Х3М3) або надлишковий d-ферит (для сталі типу 4Х5МФС); Вперше показано етапи по яким відбувається перитектичне перетворення у сталях типу 3Х3М3: - утворення переривчастого обідка аустеніту на межі d-фериту і рідини; Характер перитектичної кристалізації сталей типу 3Х3М3 залежить від співвідношення вмісту вуглецю, кремнію і сильних карбідоутворюючих елементів (хрому, молібдену, ванадію і ніобію).