Введение к работе
Актуальность работы. Сплави железо-хром-углерод очень широ-іспространенн в технике. Обладая высокой коррозионной стой->о и жаропрочностью, они применяются в нефтяной й химическом юстроении, используются в электротехнической промышленнос-ірикеняются для изготовления медицинского оборудования и ин-іентов. Кроме этого, эти сплава служат основой целого ряда [пленных жаропрочных, керяавевиих и мартенситностареющих !й и сплавов. Поэтому фазовым превращениям, протекающим в зах келезо-хром-углерод уделялось большое внимание. Анализ литературных данных показывает, что исследователи їли в основном превращения, протекающие ниже температуры
Процессы, протекающие выше температуры Ас , практически не іатривались. Априорно принималось, что buss,этой темпорату-50ИСходит растворение карбидной фазы в аустените. При этом 'али, что чем выше температура или длительность аустенити-t. тем однороднее твердый раствор.
В настоящее время установлено, что однородное распределе-ігомов в твердом растворе возможно в том случае, если энер-івязей всех атомов, входящих в него, равны мехду-собой. Зс-> энергии взаимодействия различны, то однородного распреде-! атомов в твердом растворе во время аустенитизации не по-гь, а на диаграмме состояния долины бить линии, разделяющие :ти однофазных и двухфазных состояния. Известно, что знер-эзаимодействия атомов железа,хрома и углерода друг с другом шны. Поэтому в аустените, кроме растворения карбидной, фазы, т протекать процессы, обусловленные различием в энергиях «действия атомов друг с другом.
Закаливая сталь на различных стадиях развития этих процес-з аустените, можно! получить различное распределение хрома и зода в мартенсите. Это будет определять пути распада твар-
раствора при последуацзм отпуске и свойства стали после «еской обработка. Кроме этого,изучение процессов, протека-
в твердом растворе во время аустенитизации, будет'спссоб-зать совершенствованию теории термической обработки хрокис-;талей. Все это и определило направление данной работы.
Цель работы. Настоящая работа посвящена изучению влияния зрагуры и длительности аустенитизации на структуру и свой-
хромпстых сталей.
После анализа имеющихся литературных данных было решено остановиться на следующих вопросах:
-
Исследовать влияние температуры и длительности аусте; тиэации на распределение хрома в мартенсите хромистых сталей небольшим (менее 10$) содержанием хрома.
-
Изучить влияние хрома и углерода на распределение злі ментов в твердом растворе после различных режимов аустенитизі ции.
-
Рассмотреть влияние распределения элементов в твердої растворе на физико-механические свойства хромистых сталей.
-
На основании полученных результатов разработать рекомендации по оптимизации составов и режимов термической обраб< ки хромистых сталей.
Научная новизна. На основании проведенных исследования получены еледувщие новые данные:
1. Установлено, что в хромистых сталях (0,15 г- 0,35 уп
рода) при содержании хрома более Ъ% в процессе аустенитизации
происходит расслоение /"* -твердого раствора на два растаора
различной концентрацией хрома J*' a f" , где {-' - твердий
раствор, обедненный хромом; JT - твердий раствор, обогзщ вый xpoMcaJ
Перераспределение хрома сопровождается перераспределение углерода. При закалке неоднородность аустенита наследуется иа тенситом, в результате чего в последнем возникают зона, обедненные и обогащенные хромом (соответственно сі' и і." ).
2. Показано, что расслоение протекает в три стадии:
Первая стадия характеризуется образованием плоских зон с
повышенным содержанием хроиа, в которых плоскости, обогащении хромок, чередуются с плоскостями железа. Атома хрома расположена, главным образом, в плоскостях типа {Ш}^, .
На второй стадии происходит переход от плоских скоплений
к эллипсоидальным оболочкообраэнам зонам, снаружи и внутри которых находятся области с малым содержанием хрома. Ориентация
мартенсита внутри зоны и вне ее различна.
Дальнейшее увеличение длительности аустенигизации (треть стадия) сопровождается переходом от ободочкообразных зон к обычным сферическим.
3. Исследовано влияние хрома (0-M3J, углерода ( 0,15-0,35 ) и
йдиГ' расслоения на изменение своПств стале!5 при различных режи
ме аустенитизации и отпуска.
4. На основании проведенных экспериментов рассчитана и построе-
высокотемпературкая часть диаграммы состояния хромистих сталей,
аершащих 0,3а'-' углерода.
Практическая значимость. Изучено влияние температуры и длитель-:ти эустенизации на механические свойства закалеьных хромистых зле/ с содержанием хрома (0.. ,Ь% ) и углерода ( 0,15-..О,Зо^Х
доказано, что закалка хромистых сталей типа ЗЬХЬ от температур зтенитизации с наличием расслоения б У -фазе приводит к значитель-«у разбросу значений ударно? вязкости после отпуска на 600С.
изучено влияние содержания хрома в стали на ее механические іГ'ства. Определена концентрация хрома, при которой достигается зтаточно высокая хладостойкость.
Результаты исследований использовались при разработке рекомен-диГ" по замене импортных и отечественных стале-/, применяемых на зоперерабатывагадах заводах производственного объединения "Скбнеф-?азпереработка".
На основании проведенных исследований была рекомендована к при-«енип сталь ІоХЗ.
Использование стали 15X3 для изготовление шпилек трубы холо-іьника газа позволило сократить количество остановок оборудо--ІИ.Ч из-за хрупкого разрушения деталей.
На зашкту выносятся:
I. Результаты исследования по влиянию длительности и темпера-эы аустенитизации на распределение хрома в твердом раствор* за-іеннюс хромистых сталей.'
Z. Положение о том, что в процессе аустенитизации хромистые їли ( (к 73%, С-0,02...0,35Й ) находятся не в однофазной, а в двух--зноЯ ґ' + /*" области. При закатке неоднородность аустенита іледуется мартенситом, в результате чего в последнем возникают fti, обедненные и обогащенные хромом ( соответственно /J Ц оС).
- б -
3. Экспериментальные данные изменения структуры я механі
ческкх свойств хронистых сталей, подвергнутых различным режиі
аустенигизации.
4. Результаты исследований влияния хрома и углерода на х
стойкость легированной стали.
5. Уточненная диаграмма состояния аусгевитной области хр
мистых сталей с содеряанием углерода С~0,35J.
Апробация работы. Основные результаты работа доложены и обсуждены на научно-технической конференции по химии и технол гии (Темень, 193 IX и X Уральских сколах металловедов-терми тов (Свердловск, 1933, Устинов, 198 I, П и Ш Всесоюзних сов щаниях по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий (Москва, 1935; Грозный, 1937; Алма-Ата, I98SV, П Бсесосзной конференции "Структура и электронные свойства грі ниц зерен в металлах и полупроводниках" (Воронеж, 193 Всесо взном совещании "Прикладная мзесбауэровская спектроскопия" (Москва, 198$, Уральской научно-технической конференции "Приме) ние нессбауэровской спектроскопии в материаловедении" (йжевск, 1989).
' Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, список которых приводится в конце реферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из вве дения, шести глав, заключения, прилокения,_списка литературы і включает 192 страница, в ток числе 132 страница шизеошсного текста,60 рисунков, 8 таблиц и список литературы из 18 найма* ваний.
