Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из важнейших задач современного машиностроения является повышение надежности и долговечности деталей и узлов машин.Эта задача решается в первую очередь путем применения легированных сталей для наиболее нагруженных и ответственных деталей. Однако, в связи с дефицитом на Украине эффективных легирующих элементов (меди,никеля,молибдена, вольфрама,кобальта и др.) приобретает актуальность задача создания эхономнолегированных сталей с минимальным содержанием дефицитных элементов.Наиболее перспективными в этом плане являются марганцовистые стали (в отдельных случаях, хромомарганцовистые или хромомарганцевохремнистые), обладающие удовлетворительным комплексом механических и служебных свойств. Дальнейшее повышение качества этих сталей может быть достигнуто в результате оптимизации их состава, совершенствования процессов конечного раскисления (модифицирования) и термической обработки.
Следует особо отметить, что для марганцовистых- и хромо-марганцовистых сталей не приемлема традиционная технология раскисления алюминием в связи с тем, что марганец и хром расширяют интервал "критических" концентраций алюминия и способствуют выделению пленочных эвтектических сульфидов на границах зерен.В связи с этим актуальной является задача разработки процессов конечного раскисления (модифицирования) марганцовистых и хромомарганцовистых сталей, обеспечивающих получение дезориентированных включений благоприятной формы и, как следствие, требуемого уровня механических и служебных свойств. В тех случаях, когда из металла одной плавки получают отливхи и слитки, технология конечного раскисления (модифицирования) должна обеспечивать получение благоприятных неметаллических включений как в литом металле, так и после обработки его давлением.
Цепь и задачи наследования. Цель работы заключалась в выборе и разработке составов сталей и технологии их производства,
обеспечивающих повышение надежности и долговечности изделий, работающих в условиях абразивного износа, контактных и знакопеременных нагрузок (мелющие шары,крановые колеса, рессоры).
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Изучено влияние алюминия на формирование трех типов неметаллических включений в марганцовистых сталях.
2.Изучена деформируемость неметаллических включений различного состава в процессе горячей обработки давлением (ковка).
3.Методами феноменологического'анализа, растровой электронной микроскопии и Оже-спектроскопии изучен микромеханизм разрушения литой и деформированной стали с различными типами неметаллических включений; количественно оценена роль включений в процессах зарождения и распространения трещин.
4. Предложена технология модифицирования марганцовистых и
хромомарганцовистых сталей,обеспечивающая получение глобулярных,
не деформирующихся при горячей обработхе давлением,неметаллических
включений, в минимальной мере снижающих свойства литой и деформи
рованной стали.
5. С применением методов математического планирования экспе
римента разработан состав стали для мелющих шаров.
б.С использованием результатов работы внесены коррективы в технологию производства крановых колес и однолистовых рессор.
7.Результаты работы прошли опытно-промышленное опробование и внедрение на ряде предприятий Украины.
Научная новизна. Получены данные о влиянии углерода, марганца, хрома, алюминия, кальция, церия и стронция на формирование неметаллических включений в марганцовистых и хромомарганцовистых сталях и на их деформирование в процессе горячей обработки давлением. С применением количественной металлографии, оптической электронной
микроскопии и Оже-спектроскопии получены количественные характеристики роли неметаллических включений в процессах разрушения стали.
Получены уравнения регрессий, описывающие влияние химического состава (углерода, марганца, хрома,меди) на вязкость разрушения К,с, сопротивление хрупкому михросколу R^. .ударную вязкость KCV и износ ДР стали для мелющих шаров.
Практическая ценность в реализация результатов работы. На основании результатов исследования предложены составы зконо-мнолегированных сталей для мелющих шаров, однолистовых рессор и крановых колес. Внесены коррективы в технологию конечного раскисления и термической обработхи, что позволило повысить качество и снизить брак изделий.
Экономический эффехт от внедрения результатов работы составит 6521 млн.крб.
Личный вклад соискателя.
-
С применением современных средств исследований изучена деформируемость неметаллических включений различной природы и оценена их роль в процессах разрушения литой и хованой стали,
-
Изучено влияние алюминия на образование трех типов неметаллических вхлючений в марганцовистых и хроыомарганцовистых стапях; предложена технология раскисления, обеспечивающая необходимое качество отливок и поковок.
-
Получена зависимость оптимального содержания алюминия в углеродистых и марганцовистых сталях в зависимости от содержания углерода.
-
Проведена обработка экспериментальных данных, получены графические и регрессионные зависимости, описывающие влияние химсостава стали и природы неметаллических включений на механические и служебные свойства отливок и поковок.
-
Проведены опытно-промышленные испытания и внедрение результатов работы.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на V республиканской научно-технической конференции "Неметаллические вхлючения и газы в литейных сплавах", Запорожье, 1988; на V научно-технической конференции "Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий", Запорожье, 1992; на III научно-технической конференции "Неметаллические включения и газы в литейных сплавах", Запорожье,1994; на международном семинаре "Проблемы современного материаловедения", Днепропетровск, 1995; на VI Международной научно-технической конференции" Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий", Запорожье,1995 .
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 53 рисунка. Список литературы
