Введение к работе
Актуальность работа. Перспективным направлением в развитии ономкки страны является создание автомобилей нового поколения, дичащихся повышенными требованиями по безопасности, грузе— дъемности, долговечности, стабильности технических характерис-к вплоть до пробега в несколько сот тысяч километров. Эта за-ча решается путем поиска новых материалов и технологий их об-іботки, обеспечивающих уменьшение металлоемкости узлов машин с довременным увеличением эксплуатационной стойкости.
Прикеняшаяся в настояпез время для шатуна большегрузного ітомобиля КамАЗ сталь 40ХН2МА обладает рядом недостатков: уро-;нь свойств не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к дета-гы двигателя перспективных машин, для упрочнения детали ислоль-гется закалка в масло, которая приводит к короблении и образо-шию закалочных трааип, а также является пожароопасной и эколо-ічески вредно» операцией.
В связи с этим представляется целесообразным разработка эенх высокопрочных сталей, обоспэчиЕаадих высокие прочностные зра^торнотЕки и оптимпзирустпх технологически;! процесс пропз-эдетва деталей.
Цель габотл. Выбор микролегировзння гасоколрочной стали, гпользуемей для изготовления патуяа осл-ызегрузных автомобилей замен серийной стали <ЮХН2НА с целы) получения высокого кодекса механических свойств за счот использования э^октя В'. .'.О ри горячей штамповке. Разработка р-.-г'.^оз тврмическе:" оор:=бот-и, обеспечиваюзих яовыиеппз прочносги на 2QJ при сохранении ровня пластичности и позволяющих исключить закалісу из техноло-
ического процесса.
3'
Научная новизна. Проведен выбор легирующих элементов, лозво-ляшшс максимально использовать процесс горячего деформирования для получения мелкозернистой, нерекристаллизованной структуры аустенита, т.е. добиться проявления эффекта ЕШО без изменения параметров горячей деформации. Установлено, что вариант присутствия в составе стали.одновременно ниобия, ванадия и азота для достижения выше отмеченного является необходимым.'
На основе исследований основных закономерностей формирования структуры горячадеформированной стали показано, что при невозможности получения мартенситно?. структуры, структуры нижнего бейнита может рассматриваться как благоприятное состояние стали, лозволяшее проводить дальнейшую термическую обработку без паре-кристаллизации.
Установлено, что формирование бейяитной структуры, а также присутствие ниобия в матрице горячедеформироваяной стали приводит к смещению процессов, протекавших при отпуске, в область более высоких температур. Проведение отпуска горячедеформировап-ной стали при 680С способствует достижению удовлетворительной пластичности при сохранении высоких прочностных характеристик.
Практическая ценность работы. Разработанная высокопрочная сталь АЦЗОХЗШАйБ, защищенная решением Госкомазобретений (J 4708402 от 05.10.89), обеспечивает высокий комплекс механических свойств, отвечающий требованиям, предъявляемым к деталям перспективных двигателей большегрузных автомобилей. Использование новой стали дает возможность повысить ресурс работы автомобиля до 350 тыс.км, а его грузоподъемность - до ІЗ т .
Предложенная технология обработки заготовок шатунов из стали АЦЗОХЗШАФБ по режиму термической обработки или ЕШО (контролируемой ковки) исключает операцию закалки в масло, что приводит к снижении коробления деталей, уменьшению энергоемкости, повышению экологической культуры производства. Разработанные в работе положения мсгут быть применены для широкого класса'машиностроительных деталей.
Реализация. ,работн в .промнтогекности. Сталь АЦЗОХЗШАФБ и технология ее обработки в заготовках деталей опробована в условиях Кузнечного завода АО "КамАЗ". Выпушена установочная партия шатунов в объеме 60 т на 1200 автомобилей. При.расширении производства до 7500 т экономический эффект от внедрения стали АЦЗОХЗНМАФБ составит 920 тысяч рублей в.год при сохранении термической обработки детали и 1020 тысяч рублей в год при обработке детали по режиму контролируемой ковки.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 печатных трудов. Подана заявка на изобретение, защищенная решением Госкомизобретений.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка использованной литературы из 91 наименования, 5 приложений. Работа изложена на 103 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц и 45 рисунков.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научно-техническом семинаре "Повышение свойств конструкционных.сталей легированием и термообработкой" (г.Киев, IS89), ХП Уральской школе металловедов-термистов (г.Кунгур, 1991), семинаре "Струк-турообразование при горячей деформации" (г.Москва, IS9I).
