Вплив термічної обробки на фізико-механічні властивості високодемпфірувальних марганцево-мідних сплавів - Автореферат

До одних із таких матеріалів відносяться марганцево-мідні сплави, що мають хороші демпфірувальні та механічні властивості, високий електроопір, низьку теплопровідність, а деякі і ефект памяті форми. Дослідженню фазових перетворень і властивостей марганцево-мідних сплавів присвячено багато робот, які дозволили встановити закономірності структурних і фазових перетворень у цих сплавах, вплив їх на зміну фізичних і технологічних властивостей та розробити ряд промислових сплавів, які застосовуються як матеріал високого демпфірування й у пристроях, де використовується ефект памяті форми. Незважаючи на наявні приклади використання таких матеріалів при виготовлені зварних рам фундаментів, корпусів компресорів, шестерень, зубчатих коліс та деяких деталей двигунів, широкого промислового застосування марганцево-мідні сплави в цей час ще не отримали. На наш погляд, це пояснюється тим, що недостатньо вивчено технічно важливі фізичні й технологічні властивості таких сплавів, на основі яких конструктор міг би обґрунтовано робити їх вибір, особливо це стосується багатих на марганець марганцево-мідних сплавів, що зазнають оборотного мартенситного перетворення. Для досягнення мети було поставлено та вирішено наступні задачі: - дослідити вплив термічної обробки на структуру, демпфірувальну здатність, модуль пружності й твердість марганцево-мідних сплавів;Марганець має ряд специфічних особливостей, які ускладнюють отримання злитків і виливків зі сплавів на його основі. Сюди відноситься велика хімічна активність розплаву при високих температурах, висока пружність пари марганцю близько температури плавлення сплавів, велика обємна усадка та схильність до утворення усадочної пористості. У цілому аналіз літературних даних дозволив визначити та сформулювати основні завдання досліджень, що включають закономірності впливу термічної обробки і нагрівання на демпфірувальну здатність, модуль пружності, коефіцієнт лінійного розширення і електроопір марганцево-мідних сплавів, особливості протікання мартенситного перетворення та можливість отримання якісних зварних зєднань. Максимум демпфірувальної здатності сплаву Г80Д16ХЗН спостерігається після гартування з температури 850 ЄС, а також після старіння при температурі 415 °С (y = 30 %). Для сплаву з вмістом марганцю 60 % підвищення температури старіння призводить до зростання модуля пружності, який набуває свого максимального значення після старіння при температурі 575 ЄС.На основі проведеного огляду та аналізу літератури показано, що властивості марганцево-мідних сплавів вивчено недостатньо, внаслідок чого є дуже обмеженим їх застосування в якості конструкційних матеріалів для різних галузей промисловості. Для сплаву з вмістом марганцю 60 % встановлено, що збільшення часу витримки при температурі гартування призводить до підвищення температури старіння, після якого демпфірувальна здатність максимальна. Виявлено аномальну поведінку модуля нормальної пружності при нагріванні, що характерно для сплавів з антиферомагнітним перетворенням, яка проявляється в різкому падінні модуля пружності в інтервалі температур зворотного мартенситного перетворення. Встановлено вплив температури нагрівання зі швидкістю 65 °С/с і охолодження на повітрі зі швидкістю приблизно 2 °С/с на величину обємних змін при прямому і зворотному термопружному мартенситному перетворенні в марганцево-мідному сплаві з вмістом марганцю 80 %. Встановлено, що при нагріванні в інтервалі температур зворотного мартенситного перетворення у сплаві з вмістом марганцю 80 % відбувається майже стрибкоподібна зміна коефіцієнта лінійного розширення від 14·10-6 до 29·10-6 1/°С, що дозволяє встановити причину неповної зворотності мартенситного перетворення: утворення г-фази з більшим значенням коефіцієнта лінійного розширення в процесі нагрівання при зворотному мартенситному перетворені призводить до зриву когерентності міжфазних границь, а отож до припинення перетворення.Исследование целесообразности применения демпфирующих марганцево-медных сплавов в сварных конструкциях // Технология судостроения и сварочного производства: Сб. науч. тр. (Здобувачем проведено металографічні дослідження зварних зєднань марганцево-мідного сплаву з вмістом марганцю 60 %.) Исследование демпфирующей способности марганцево-медных сплавов // Технология судостроения и сварочного производства: Сб. науч. тр. Влияние термической обработки и температур нагрева на демпфирующие свойства марганцево-медных сплавов // Зб. наук. пр. Демпфирующий композит сталь-марганец-медь и особенности его сварки // V Научно-техническая конференция "Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий". Тезисы докладов.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО У РОБОТАХ

1. На основі проведеного огляду та аналізу літератури показано, що властивості марганцево-мідних сплавів вивчено недостатньо, внаслідок чого є дуже обмеженим їх застосування в якості конструкційних матеріалів для різних галузей промисловості.

2. Досліджено вплив термічної обробки на демпфірувальну здатність, модуль пружності й твердість марганцево-мідних сплавів. Встановлено режими термічної обробки, які дозволяють отримати максимальний рівень демпфірування. Для сплаву з вмістом марганцю 60 % встановлено, що збільшення часу витримки при температурі гартування призводить до підвищення температури старіння, після якого демпфірувальна здатність максимальна. Показано, що нагрівання призводить до зниження демпфірувальної здатності. Виявлено аномальну поведінку модуля нормальної пружності при нагріванні, що характерно для сплавів з антиферомагнітним перетворенням, яка проявляється в різкому падінні модуля пружності в інтервалі температур зворотного мартенситного перетворення.

3. Встановлено вплив температури нагрівання зі швидкістю 65 °С/с і охолодження на повітрі зі швидкістю приблизно 2 °С/с на величину обємних змін при прямому і зворотному термопружному мартенситному перетворенні в марганцево-мідному сплаві з вмістом марганцю 80 %. Пряме перетворення супроводжується збільшенням лінійних розмірів сплаву на 0,14 %, що приблизно в пять разів менше, ніж збільшення розмірів при мартенситному перетворенні в сталях. Встановлено, що зворотне мартенситне перетворення відбувається неповністю. Збільшення на порядок швидкості охолодження не впливає на температурний інтервал мартенситного перетворення, але зменшує кількість утвореного мартенситу.

4. Встановлено, що при нагріванні в інтервалі температур зворотного мартенситного перетворення у сплаві з вмістом марганцю 80 % відбувається майже стрибкоподібна зміна коефіцієнта лінійного розширення від 14·10-6 до 29·10-6 1/°С, що дозволяє встановити причину неповної зворотності мартенситного перетворення: утворення г-фази з більшим значенням коефіцієнта лінійного розширення в процесі нагрівання при зворотному мартенситному перетворені призводить до зриву когерентності міжфазних границь, а отож до припинення перетворення. При прямому перетворені ефект прямо протилежний. Характер зміни питомого електроопору і його температурного коефіцієнта являється таким же, як і в інших сплавах з антиферомагнітним перетворенням.

5. Встановлено, що сплави Г80Д16Х3Н і Г60Д37Х3 мають задовільну зварюваність при їх аргонодуговому зварюванні, а також задовільну зварюваність з низьковуглецевими сталями.

6. Показано доцільність промислового використання біметалічних зварних зєднань високомарганцевих марганцево-мідних сплавів з низьковуглецевими сталями. Біметал сталь Ст.3-Г80Д16Х3Н є хорошим вібропоглинальним конструкційним матеріалом і має достатню стабільність розмірів при нагріванні до температури зворотного мартенситного перетворення 140 °С.