Введение к работе
Актуальность тзаботы. В последние годы,наблюдается быстрое, развитие Сибири и Северо-Востока страны о целью, более широкого освоения богатейших источников полезных ископаемых и энергетических ресурсов. Возрастают объемы горных работ на предприятиях этих районов, добывающих ценные минералы и металлы, предъявляются более. жесткие требования к современным машинам в связи со значительным повышением интенсивности и скорости нагружения деталей, наряду, с увеличением периода работ в условиях низких температур. Одним, из главных условий повышения производительности труда является техническое перевооружение горно-обогатительных предприятий и создание мощной специализированной техники, в том числе драг,.для работы в условиях Крайнего Севера с суровыми климатическими условиями.
. В современной практике разработки россыпей наибольший удельный вес по объемам добычи занимают дражные работы. Это предопределяется тем, что в наиболее часто встречающихся условиях залегания россыпей драги обеспечивают наилучшие технико-экономические показатели.
Одним из ответственных и нагруженных агрегатов драги является черпающий аппарат, от качества которого.во многом' зависит повышение производительности действующих" драг. Анализ использования рабочего времени драг указывает на большие- цотери:из-за ремонтных работ, в связи с заменой преждевременно износившихся или-разрушившихся деталей черпающего аппарата драги (козырьки и черпаки), изготовленных из стали ІІСГІЗІ.
Повышение качества этих деталей, работающих в условияхнизких температур и абразивного износа,.может Сыть достигнуто на основе усовершенствования технологии их: производства, в'первую очередь изыскания оптимального химического состава высокомарганцевых сталей и режимов термической обработки, обеспечивающих высокие механические свойства при нормальных и низких температурах (хладостойкоеть), а также повышенную износостойкость.
В настоящей работе проведены поисковые исследования по изучению дополнительного легирования сталей ІІ0ГІЗЛ и 65ТІ0Х4Л хромом, никелем, молибденом, церием,ЩЗМ, ванадием и различным сочетанием их применительно к сложным толстостенным' отливкам типа дражных черпаков.
Были изучены механические свойства высокомарганцевых сталей
в толстостенных отливках при норлалышх,и:.низких .температурах, в зависимости от технологических факторов и химического'состава. Износостойкость;опытных; сталей изучаласьтв лабораторных и аксплуа-^ тационных; условиях, что .позволило' получить .достоверные данные .по - - влияниюгразрабашваемой технологии ..на эксплуатационные, характерир-тики стали. Влияние термической-обработки.на основные характерне-, тшщ исследовалось .в зависимости .от^олодаюсти; конструкции отливок... При. изуч9нии"свойств?.высокомарганцещх;.отал9й -ирпользрвались сов-;: рем9нвде;'МЄТ9Дн\иссдедованиягг;8лектррнная;-;ВДК^рвдщМі.--ивдокотвмпв-ратурная .металлография-, микртрентгенрструктурвнйг.анализ, которые позволили..-более .четксл выяснить влияние .отдельных.,элементов на;.пр-.;; ведение ;стали:В;Щироком тевдературной'.шітерв але..-;Значительное;мес~. то ;в работе -уделедр:; металлографическому -анализу ;-. -позволившему--; .;;' объяснить влияние целого ряда- технологичеоких факторов на- служеб- ,. ШЄ;.РВОЙС,ТВаіОТЛИВРК>: ус-.',:.-..; ; :\z.:;-.".:; г.- ґу.сс :,-. ;;-.;- -;;;;-"-о :
.-Цель^работы;и основные.-задачи:исследований* Повысить эксплуа
тационную стойкость ответственных-деталей, драг,.(дражные черпаки)
за счет дополнительного-легирования аустенитных и метастзбильшх
высокомарганцевых сталей. ;..:. :.-,-
..:-.:.-.ДлягРвализациилпрставлвіщойу.цели в работе;сформулированы
следующие ^основные ;задачи t --,1 К.постановка.комішексннх.іисследований,,
связанных;--0.: изменением;;хтіическргр;- сротава вырокомаргднцевой стали,
с цельгоіулучшегоія ее /свойств,применительно, к.деталям сложной форма .
и.больших: сечений,.раб и весь-
ма, значительных нагрудрк;-2);-эта;часгь;исследоБаний;.предусматрива-. ла изучение влияния основных компонентов сплава,-.а.также,широкого;: комплекса,различных-легируицих элементов.и модифицирувдих,добавок на тонкую структуруі-.фазошй срртав.и^сврйства^сплава. при;нормаль-; ной и пониженных.,тешературах --Особое внимание удалено изучению-:., влияния-,:щелочноземедьшх элементов -кальцияї -бария,.-стронция на - :; свойства.;аустенитшх:;.и; метастабильшх.щеокомарганцевнх сталей. ,; Применение природного .-минерала каотьцші-барий-гстро;нциевогр карбоната позволило разработать технологию,/,обеспечиващую повышенный комплекс-свойств. эз;их сталей; .3) ^создание, на этой-рснове.стали; .технологии и ее термической-обработки. Испытание стали iBjпроизводственных условиях и внедрение в практику производства ответственных крупных-,
ОТЛИВРК, - - .. о-,----;..:-. \; -. -у с.
Научная новизна. В целях увеличения ресурса металла исследо-^-вано влияние на стабильные, и. метастабильные высокомарганцевые ста-
ли легирования, модифицирования и мпкролегированля различными элементами (хромом, молибденом, ванадием, титаном, никелем, медью, бором, церием, ІЦЗЇЯ и их различными сочетаниями). При этом установлены оптимальные количества легирующих добавок с точки зрения' их влияния па механические и эксплуатационные свойства стали. Установлено смещение порога хладноломкости при легировании хромом, никелем, молибденом, медью в области низких температур (до -I20...I40C) вместо -50...60С для внсокомарганцевой стали.
Показана возможность применения кальциевс—бариево-стронцзевого карбон*-т? для микролагирования сталей. Микрорентгеноспектральным анализе:., установлены остаточные содержания кальция, бария, стронция з сталях. Термодинамнческши расчетами показано, что карбонаты барім и стронция легко восстанавливаются кремнием, алюминием при обычных их содержаниях (0,I...I,0#$i ; 0,01...0,03^ AI), а присутствующая, известь может участвовать в ошлакований AIoO* ж ^1 О2. Это позволяет использовать природную смесь карбонатов кальция, стронция и бария для обработки Щ3?,і, минуя процесс ее восстановления. Установлено положительное влияние кальциево-бариевс-сгронциевого карбоната на комплекс структурночувствительшх свойств аустенитных я метастабильшх высокомарганцевых сталей.
Практическая значимость. На основе проведенных исследований разработаны высокомарганцевые стали (на основе ІІ0ПЗЛ и 65ТІ0Х4Л), эбеспечивающие повышенную эксплуатационную стойкость в условиях інтенсивного гидроударно-абразивного износа в условиях Сибири и крайнего Севера.
Исследуемые стали отличаются повышеннт.1и прочноетнымн пласти-шекголн свойствами и особенно ударной вязкостью, выносливостью и ізносостойкостью. Из исследуемых сталей наилучшие результаты по жеплуатапдонной стойкости получили дражные черпаки кз сталэй ИОГГЗФЛ и 65ГІ0Х4ДФЛ с дополнительной обработкой жидкого металла ^льциево-бариево-стронциевшл карбонатом из расчета 2...3 кг/т. [оказана возможность использования Са-Ва- Ъъ карбоната в качестве юдификатора при производстве сталей разных классов. Эксшгуатапдон-гая стойкость дражных черпаков повышается в 2...2,5 раза, повышает-:я выносливость черпаков.
Годовой фактический экономический эффект от внедрения только тали ІІ0ГТЗФІ с обработкой Са-Ва- St, карбонатом составляет 30150 ублей-в ценах 1985'года.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работа
докладывались на зональной научной конференции. Структура и свойства материалов. Новокузнецк.- 1988. с.63. ХШ Всесоюзной научн.конф. по тепловой микроскопии "Структура и прочность материалов в широком диапазоне температур". Каунас, I989.-C.I30-I3I. Областной выставке достижений НТТМ-92. Высокомарганцевые метастабильные стали.-Иркутск, 1992.
Публикации. Основные- результаты исследований опубликованы в 10 статьях и сообщениях и 4 патентах на исследуемые стали.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Она содержит 18'6 страниц машинописного текста, '26 таблиц ж 42 рисунков, библиографический список из 167 наименований.
