LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення фізико-механічних властивостей графітизованих сталей

заэвтекоидного класса.

Цель работы заключалась в разработке составов низколегированных графитизированных сталей с высокими показателями физико-механических и служебных свойств на основе изучения процессов структурообразования и разрушения сталей при статических, циклических и термоциклических нагрузках.

В работе исследовали влияние химического состава (Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, Al) и термической обработки (графитизирующего и сфероидизирующего отжигов, нормализации с отпуском) на закономерности структурообразования, а так же на свойства, определяющие надежность и долговечность стали в различных условиях эксплуатации (прочность, пластичность, вязкость разрушения, сопротивление усталостному разрушению, теплопроводность и термостойкость).

По результатам исследований установлено, что в зависимости от содержания кремния кристаллизация сталей может происходить по метастабильной и стабильной схемам, что приводит к получению компактного (после отжига), либо пластинчатого графита, а также его промежуточных форм и, соответственно, к изменению в широких пределах показателей прочности, относительного удлинения, сопротивления усталостному разрушению, коэффициента интенсивности напряжений и теплопроводности сталей.

Исследование микромеханизма разрушения показало, что сопротивление разрушению при различных видах нагружения определяется, прежде всего, параметром формы графитовых включений. Оптимальная форма включений графита может быть достигнута в результате ограничения содержания кремния до 1,0%, легирования медью до 1,5% и алюминием до 0,25%.

В работе впервые получены кинетические диаграммы усталостного разрушения графитизированных сталей, показавшие, что по сопротивлению разрушению при циклическом нагружении они в среднем в 1,5 раза превосходят высокопрочные чугуны феррито-перлитного и перлитного классов.

Так же впервые получены данные о влиянии химического состава и термической обработки на коэффициент интенсивности напряжений К1С, показавшие, что по этому показателю графитизированные стали превосходят высокопрочные чугуны феррито-перлитного и перлитного классов в 1,3...1,6 раза.

Установлена прямолинейная зависимость теплопроводности стали от параметра формы включений графита, а так же от количества меди в стали.

Путем графоаналитической оптимизации состава на основе полученных корреляционных зависимостей установлено, что сталь типа 150СДЛ по основным показателям свойств (sВ500МПа; К1С55; Кfc70) существенно превосходит прототип – нелегированную графитизированную сталь типа 150СЛ (sB=336Mпa; К1с=36,6; ) и поэтому может найти применение для машиностроительных изделий общего назначения.

Дальнейшее увеличение в этой стали меди до 2,0...2,5% повысило термостойкость и теплопроводность соответственно на 25 и 27% и показало целесообразность ее применения для деталей, работающих в условиях термоциклических нагрузок.

Раздельное и совместное легирование марганцем, хромом и никелем привело к получению благоприятного сочетания свойств стали sB=700MПa; d=7,5% К1с=40,6; . По этим и другим показателям сталь типа 150СХНЛ в 1,5...2,0 раза превосходит серые чугуны и нелегированные графитизированные стали, что позволяет рекомендовать ее для ответственных деталей, работающих в условиях значительных статических и циклических нагрузок.

Проведена промышленная апробация стали 150СД2Л в качестве конструкционного материала изложниц для разливки медных и алюминиевых сплавов взамен высокопрочных чугунов марок ВЧ35 и ВЧ45, при этом достигнуто повышение стойкости изложниц в среднем на 20%. Установлена экономическая и техническая целесообразность применения данной стали.

Ключевые слова: графитизированная сталь, легирование, термическая обработка, структура, механизм разрушения, свойства.


АНОТАЦІЯ


Акімов І.В. Підвищення фізико-механічних властивостей графітизованих сталей. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 – "Матеріалознавство". – Запорізький національний технічний університет, Запоріжжя, 2004.

Дисертація присвячена розробці складів низьколегованих графітизованих сталей з високими показниками фізико-механічних та службових властивостей. У роботі показано вплив хімічного складу й термічної обробки на показники, що визначають надійність та довговічність сталі в умовах статичних, циклічних та термоциклічних навантажень. Встановлено, що опір руйнуванню при різних видах навантаження визначається, головним чином, параметром форми графітових включень. За результатами проведених досліджень розроблені і рекомендовані для промислового впровадження три марки сталей. Промислова апробація сталі 150СД2Л показала економічну й технічну доцільність її застосування, що дозволило рекомендувати її як конструкційний матеріал виливниць для лиття мідних та алюмінієвих сплавів.

Ключові слова: графітизована сталь, легування, термічна обробка, структура, механізм руйнування, властивості.


SUMMARY


Akimov I.V. "Increase of physical and mechanical properties graphitized steels". – Manuscript.

The dissertation on scientific degree of candidate technical sciences on a speciality 05.02.01 – "Material science". – Zaporіzhzhya national technical university, Zaporіzhzhya, 2004.

The dissertation is devoted to development low alloy graphitized steels with high parameters of physical, mechanical and service characteristics. The influence of a chemical compound and heat treatment processes on the properties determining reliability and durability of steel in static, cyclic and heat-cyclic loadings is studied. It is shown, that resistance to fracture at various kinds loadings is defined, mainly, by the shape parameter of graphite inclusions. By results of the investigations three grades of steels are developed and recommended for industrial introduction. Industrial approbation of one of the developed grade of steel 150CДЛ has shown economic and a technical feasibility of its application as a structural material of molds for casting copper and aluminium alloys.

Key words: graphitized steel, alloying, heat-treatment, structure, the mechanism of destruction, property.