Досліджено розподіл легуючих елементів у структурних складових двофазних ферито-мартенситних сталей.

Вивчено питання підвищення корозійної стійкості литих аустенітних сталей мікролегуванням та модифікуванням. Визначено кількісні закономірності впливу параметрів структури на корозійну стійкість сталей типу 12Х18Н9ТЛ та 12Х18Н12М3ТЛ, які показують механізм комплексного впливу церію, бору, ванадію та міді.

Дослідження впливу азоту на структуру та деформаційне зміцнення аустенітних сталей Cr18Ni16Mn10 та Cr15Mn17 проведено з використанням трансмісійної електронної мікроскопії та механічних випробувань. Ці сталі мали різні значення енергії дефекту пакування (ЕПД) та, відповідно, різну стабільність до деформаційно-стимульованих фазових перетворень. Як засіб пластичної деформації застосовувалась прокатка за кімнатної температури. Сталь Cr18Ni16Mn10 стабільна до gamma -> epsilon-перетворення, у той час як у сталі Cr15Mn17 відбувається утворення деформаційно-стимульованого epsilon-мартенситу. Легування азотом стабілізує gamma-фазу. Показано, що ЕПД немонотонно залежить від концентрації азоту. Максимальну величину ЕПД спостережено у разі вмісту азоту 0,4 мас. % в сталі Cr18Ni16Mn10, а мінімальну - коли вміст азоту 0,48 мас. % в сталі Cr15Mn17. Пластична деформація реалізується двома конкуруючими процесами - ковзанням і двійникуванням в усьому досліджуваному інтервалі ступенів деформації. Двійникування сильніше виражене в сталях із більш низьким значенням ЕПД. Однак зі збільшенням ступеня деформації відбувається руйнування сформованих раніше двійників. На відміну від попередніх досліджень ніякого суттєвого впливу азоту на величину деформаційного зміцнення в обох сталях не виявлено. Показано, що зі збільшенням вмісту азоту відбувається зменшення вкладу двійникування в пластичну деформацію в сталі Cr18Ni16Mn10 та зміна співвідношення між двійникуванням і деформаційно-стимульованим epsilon-мартенситом в сталі Cr15Mn17.

Рассмотрено влияние легирования элементами внедрения (углеродом, азотом) и параметров гидроэкструзии на фазовый состав и демпфирующие свойства метастабильных аустенитных сталей на основе Fe - Mn - Cr-твердого раствора. Показано, что оптимальная (~ 0,3 вес. %) концентрация азота и применение гидроэкструзии существенно повышают уровень вибропоглощения в сталях данного класса.

Визначено умови одержання тонкостінних виливків із заевтектоїдної сталі з кулястим графітом без утворення евтектичного та вторинного цементиту в ході двоступеневого модифікування нікель-магнієвою лігатурою та феросиліцієм.

За даними аналітичних розрахунків та експериментальних досліджень показано, що термодинамічна стійкість нітридів титану не змінюється, а нітридів ванадію знижується у разі заміни нікелю на марганець в аустенітних сталях. У ферито-аустенітних сталях легування марганцем підвищує розчинність нітридів ванадію в аустенітній фазі та практично не змінює у феритній.

Проанализирована концепция легирования аустенитных сталей углеродом + азотом в терминах атомного распределения, термодинамической стабильности аустенита, механических и коррозионных свойств. Основываясь на экспериментальных данных, показано, что Fe - C - N-аустенит характеризуется сильным отталкивательным взаимодействием между атомами внедрения в первой и второй координационных сферах. Благодаря этому, не происходит кластерообразование атомов углерода (азота) и обеспечивается стабильность аустенита к выделениям и фазовым превращениям. Расчетами с помощью ThermoCalc подтверждено, что легирование углеродом + азотом увеличивает аустенитную область по сравнению с легированием отдельно углеродом и отдельно азотом. Этот результат позволяет предложить концепцию создания нержавеющих сталей с низкой себестоимостью на основе легирования С + N. Концепция была проверена при создании коррозионностойкого аналога стали Гадфильда. Цель заключалась в улучшении коррозионных свойств за счет легирования хромом, поскольку для стали Гадфильда это невозможно из-за выделения карбидов хрома. Получена стойкая к выделениям сталь на основе CrMnCN, характеризующаяся высокими показателями прочности, вязкости и коррозионной стойкости. В то же время показатели износостойкости не хуже, чем для стали Гадфильда.

За умов розчинності азоту в розплаві та твердіючому металі, термодинамічних, кінетичних і морфологічних параметрів розчинення та виділення нітридів визначено допустимі межі комплексного й економічного легувань N, V, Nb, Ti мартенситних штампових і 13 % хромистих, однофазних феритних хромистих та аустенітних хромонікелевих ливарних і деформівних сталей. Оптимальні межі легування визначено шляхом досліджень закономірностей впливу азоту, нітридних фаз і температурно-часових умов твердіння, гарячого деформування та термічних обробок на процеси кристалізації, формування дендритної структури, мартенситного перетворення, кінетику розпаду перенасичених твердих alpha і gamma розчинів, морфологію фаз виділення у мартенситних, феритних і аустенітних сталях, механізми релаксації структурно-термічних напружень у однофазних феритних та аустенітних сталях, рівень їх механічних, службових та технологічних властивостей. Внаслідок цього розроблено наукові та технологічні засади ефективного комплексного легування N, V, Nb, Ti спеціальних сталей мартенситного, феритного та аустенітного класів, що забезпечують зменшення витрат нікелю, молібдену, вольфраму, ванадію, ніобію та інших дефіцитних і з високою вартістю елементів за умов зниження їх вмісту у сталях і підвищення довговічності експлуатації виробів.

Розроблено склад низьколегованих графітизованих сталей з високими показниками фізико-механічних та службових властивостей. Встановлено вплив хімічного складу та термічної обробки на показники, що визначають надійність та довговічність сталі за умов статичних, циклічних та термоциклічних навантажень. Виявлено, що опір руйнування за різних видів навантаження визначається, головним чином, за допомогою параметра форми графітових включень. Розроблено та рекомендовано для промислового впровадження три марки сталей. На підставі промислової апробації сталі 150СД2Л встановлено економічну й технічну доцільність її застосування. Даний вид сталі рекомендовано як конструкційний матеріал виливниць для лиття мідних та алюмінієвих сплавів.

  Скачати повний текст

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.108

Рубрики:

Вплив легувальних елементів і домішок на структуру і властивості сталей різних структурних класів

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Разработаны рациональные составы сталей аустенитного класса с повышенной кавитационно-коррозионно-абразивной стойкостью. Установлена формула для регулирования фазового состава сталей в зависимости от содержания в них основных легирующих компонентов.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.108-1 с3

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

С использованием современных методик обосновано рафинирующее, модифицирующее и легирующее влияние иттрия в литой стали 30. Уточнен механизм влияния иттрия на хладостойкость перлитных сталей и их сварных соединений.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.108

Рубрики:

Вплив легувальних елементів і домішок на структуру і властивості сталей різних структурних класів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.108 + К66-13

Рубрики:

Вплив легувальних елементів і домішок на структуру і властивості сталей різних структурних класів

Корозія металів. Захист металів від корозії

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Мета роботи - встановлення впливу вуглецю і марганцю, концентрацій модифікаторів, температури випробувань на фізико-механічні властивості і зносостійкість аустенітної високомарганцевої сталі Г13Л. Визначення ударної в'язкості проводили на маятниковому копрі МК-30А, мікротвердості - на приладі ПМТ-3. Для визначення щільності був застосований метод гідростатичного зважування. Мікроструктурний аналіз та дослідження неметалевих включень проводили на металографічному та електронному мікроскопах. Корозійну стійкість визначали в модельному середовищі з pH 9, що відповідало виробничим умовам збагачувальних процесів чорної і кольорової металургії. Встановлено, що найкращі показники властивостей сталі 110Г13Л забезпечуються при середніх значеннях концентрацій вуглецю і марганцю в межах стандарту. Для деталей, які працюють при низьких ударних навантаженнях, доцільним є застосування аустенітних зносостійких сталей з концентраціями марганцю на нижньому, а вуглецю на верхньому рівнях в межах стандартного хімічного складу. Уточнені і отримані нові залежності впливу вуглецю, модифікування на структуру, неметалеві включення і фізико-механічні властивості високомарганцевої сталі. Межа міцності сталі з підвищенням вмісту вуглецю монотонно зростає, а залежності, що описують змінення показників пластичності, ударної в'язкості і твердості мають екстремальний характер. Запропоновано раціональний метод модифікування для підвищення експлуатаційних характеристик сталей. Досліджено вплив температури випробувань на ударну в'язкість сталі при зміненнях концентрацій вуглецю, як основного показника надійності роботи деталей машин при низьких температурах.

Побудовано топографічні проекції поверхонь межі міцності і межі текучості при розтягуванні, і ударної в'язкості марганцевих сталей аустенітного класу. Проведено порівнювальний аналіз топографічних проекцій поверхонь межі міцності і межі текучості при розтягуванні, і ударної в'язкості марганцевих сталей аустенітного класу зі структурною діаграмою марганцевих сталей. А також, проведено порівнювальний аналіз концентраційної області сталі 110Г13Л, при вмісті марганцю і вуглецю регламентованих стандартом України, зі структурною діаграмою марганцевих сталей. Проведено аналіз якості металу (структури і властивостей) в литому траку зі сталі 110Г13Л, на зразках вирізаних з тіла серійного трака. Встановлено, що поверхні досліджених властивостей марганцевих сталей представлені площинами з підвищеними значеннями властивостей при підвищенні вмісту марганцю і зниженні вуглецю, в межах аустенитної області структурної діаграми. Встановлено, що концентраційна область сталі 110Г13Л, при вмісті марганцю і вуглецю регламентованих стандартом України, розташовується на трьох структурних зонах структурної діаграми марганцевих сталей. Встановлено, що в виливку трака спостерігаються дендритна неоднорідність і мікропористість. Рівень властивостей встановлений випробуваннями зразків вирізаних з виливка траку менший, ніж розрахунковий рівень цих же властивостей, за умови однакового складу сталі по марганцю і вуглецю. Ливарні дефекти (мікропористість і дендритна ліквація) обумовлюють зниження властивостей на зразках, порівняюючи з розрахунковим рівнем властивостей. Усереднений понижуючий коефіцієнт становить 0,65. Рекомендується встановити вміст вуглецю в сталі 110Г13Л в стандарті України на рівні від 0,95 до 1,25 %.