Главная » 2014»Июль»29 » Скачать Формирование структуры и повышение конструкционной прочности низкоуглеродистых мартенситных сталей. Ларинин, Данил Михайлович бесплатно
23:43
Скачать Формирование структуры и повышение конструкционной прочности низкоуглеродистых мартенситных сталей. Ларинин, Данил Михайлович бесплатно
Формирование структуры и повышение конструкционной прочности низкоуглеродистых мартенситных сталей
Диссертация
Автор: Ларинин, Данил Михайлович
Название: Формирование структуры и повышение конструкционной прочности низкоуглеродистых мартенситных сталей
Справка: Ларинин, Данил Михайлович. Формирование структуры и повышение конструкционной прочности низкоуглеродистых мартенситных сталей : диссертация кандидата технических наук : 05.16.01 / Ларинин Данил Михайлович; [Место защиты: ГОУВПО "Нижегородский государственный технический университет"] - Нижний Новгород, 2010 - Количество страниц: 110 с. 33 ил. Нижний Новгород, 2010 143 c. :
Объем: 143 стр.
Информация: Нижний Новгород, 2010
Содержание:
Введение
1 Формирование структуры при мартенситном превращении, конструкционная прочность и упрочнение поверхности сталей
11 Формирование структуры и свойства низкоуглеродистых мартенситных сталей
12 Упрочнение поверхности сталей при диффузионном насыщении азотом и углеродом
13 Постановка задачи
2 Материалы и методики исследований
21 Методики приготовления опытных образцов и проведения экспериментов
22 Изучение микроструктуры
23 Электронно-микроскопические исследования 38"
24 Дилатометрические исследования
25 Магнитометрические исследования
26 Дифференциальная сканирующая калориметрия
27 Методика рентгеноструктурного анализа
28 Методика испытаний на одноосное растяжение
29 Методика определения ударной вязкости и трещиностойкости
210 Методика дюрометрических исследований
211 Методика послойного химического анализа
212 Методика определения эффективного коэффициента диффузии и энергии активации
3 Структура и свойства термоупрочненной низкоуглеродистой мартенситной стали
31 Состав, фазовые и структурные превращения в низкоуглеродистых мартенситных сталях
32 Конструкционная прочность низкоуглеродистой мартенситной стали 12Х2Г2НМФБ после закалки и отпуска
4 Карбонитрирование низкоуглеродистой мартенситной стали 12Х2Г2НМФБ в расплавах солей
41 Низкотемпературное насыщение стали со структурой низкоуглеродистого мартенсита азотом и углеродом
42 Высокотемпературное карбонитрирование низкоуглеродистой мартенситной стали 12Х2Г2НМФБ в экологически безопасных расплавах солей
5 Практическая реализация исследований и проведение натурных испытаний деталей винтовых забойных двигателей из низкоуглеродистой мартенситной стали
51 Разработка технического задания на состав и технологию термической обработки заготовок валов винтовых забойных двигателей из стали 12Х2Г2НМФБ
52 Результаты натурных испытаний валов винтовых забойных двигателей из стали 12Х2Г2НМФБ
53 Результаты натурных испытаний ответственных конструкционных деталей винтовых забойных двигателей относительно небольших габаритов из НМС12Х2Г2НМФБ
Введение:
Одним из наиболее значительных достижений материаловедения конца XX столетия стало создание мартенситных конструкционных сталей. К классу мартенситных относят мартенситостареющие и низкоуглеродистые мартенсит-ные стали (НМС). До последнего времени мартенситостареющие обеспечивали рекордные показатели конструкционной прочности, а НМС - наилучшее отношение цена/качество. Одно из направлений дальнейшего прогресса мартенситных сталей связано с повышением конструкционной прочности рационально легированных НМС. Альтернативой мартенситным являются улучшаемые стали. Стали со структурой низкоуглеродистого пакетного мартенсита (в сравнении со сталями со структурой сорбита отпуска) обеспечивают более высокую конструкционную прочность в сложных условиях нагружения (сложнонапря-женное состояние, динамический характер нагружения, низкие температуры эксплуатации) и обладают существенными преимуществами при химико-термическом воздействии. Легирование низкоуглеродистых мартенситных сталей позволяет реализовать мартенситное превращение в крупногабаритных изделиях при замедленном охлаждении на спокойном воздухе и, в результате, отказаться от использования экологически опасных закалочных сред.
Традиционно для большинства используемых в машиностроении конструкционных сталей после закалки на мартенсит проводят высокий отпуск, целью которого является получение структуры сорбита отпуска с характерным комплексом свойств, обеспечивающим работоспособность. Для сталей со структурой низкоуглеродистого пакетного мартенсита характерна высокая конструкционная прочность в свежезакаленном и низкоотпущенном состоянии.
Сохранение субструктуры пакетного мартенсита при нагреве до критических температур обеспечивает отпускоустойчивость НМС. Это оказывает существенное влияние на механизм а—>у превращения, структуру и свойства ау-стенита.
Потеря работоспособности подавляющего большинства конструкций связана с изнашиванием при трении. Повышение долговечности в этом случае достигают за счет упрочнения поверхности изделий. Химико-термическая обработка (ХТО) низкоуглеродистых мартенситных сталей в газообразных насыщающих средах исследована для процессов цементации, азотирования и нит-роцементации. Насыщение элементами внедрения в жидких расплавах позволяет интенсифицировать процесс обеспечить высокую скорость нагрева и равномерный нагрев, регулировать в широких пределах скорость охлаждения после обработки. Применяемые в настоящее время жидкие среды часто являются вредными для здоровья человека и окружающей среды. Поэтому представляется целесообразным использование для насыщения новых экологически безопасных расплавов солей, новые технологии имеют и значительные экономические преимущества.
Тематика диссертации соответствует Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ и Перечню критических технологий РФ. Работа выполнена при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, государственный контракт № 4293р/6718, гранта РФФИ 07-08- 96007 -рурала, гранта РФФИ 09-08-99001-рофи, аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы» (раздел «Проведение фундаментальных исследований в области технических наук», № 2.1.2/1225).
Целью данной работы является исследование закономерностей структуро-образования и формирования свойств при термической и химико-термической обработках низкоуглеродистых мартенситных сталей повышенной конструкционной прочности и технологичности.
Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи:
1 Исследовать фазовые превращения НМС при термическом воздействии в широких температурно-временных интервалах. Изучить структуру и механические свойства НМС 12Х2Г2НМФБ после термической обработки.
3 Провести апробацию разработанных технологических параметров в производственных условиях и испытания изделий.
Положения, выносимые на защиту:
1 Превращение а—>у в низкоуглеродистых сталях со структурой пакетного мартенсита происходит в два этапа: по сдвиговому, а затем по диффузионному механизмам при нагреве. Сдвиговое а—>у превращение реализуется в большей степени при аустенитизации отпускоустойчивых НМС.
2 Структура пакетного мартенсита, сформированная при охлаждении в широких интервалах скоростей, в том числе на воздухе, с температур горячей деформации НМС 12Х2Г2НМФБ обеспечивает высокую конструкционную прочность, характеристики вязкости в 1,5-2 раза превосходят аналогичные показатели сталей типа 40ХН2М, Э8ХНЗМФ со структурой сорбита отпуска.
3 Кинетические параметры процесса диффузионного насыщения элементами внедрения в расплавах на основе цианата калия низкоуглеродистого мартенсита с различной морфологией и размерами реек.
4 Структура и закономерности формирования градиентных слоев при высокотемпературном диффузионном насыщении низкоуглеродистого аусте-нита азотом, углеродом и кремнием в экологически безопасных расплавах солей на основе хлоридов и карбонатов калия и натрия с добавками азотсодержащих соединений.
5 Параметры технологических процессов термической и химико-термической обработок стали 12Х2Г2НМФБ.
Научная новизна:
3 Определены кинетические параметры процесса насыщения азотом низкоуглеродистого мартенсита. Сохранение в процессе низкотемпературного насыщения реечной и блочно-реечной субструктуры низкоуглеродистого мартенсита приводит к уменьшению энергии активации диффузии азота относительно других типов структур сталей. Уменьшение размеров зерен аустенита и элементов структуры мартенсита слабо влияет на протяженность градиентных слоев, но приводит к существенному диспергированию карбонитридной фазы в диффузионной зоне.
5 Экспериментально доказано увеличение в процессе насыщения (низко-и высокотемпературного) концентрации карбидообразующих элементов и никеля в подповерхностных слоях. Распределения легирующих элементов после проведения насыщения в аустените качественно повторяют зависимости, характерные для низкотемпературного карбонитрирования мартенсита при более широких интервалах выравнивания концентраций.
Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: II Международной школе «Физическое металловедение» и XVIII Уральской школе металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов», Тольятти, 2006 г; VII Международной научно-технической конференции «Уральская школа-семинар металловедов -молодых ученых», Екатеринбург, 2006 г; III Международной школы-конференции «Физическое материаловедение: «Наноматериалы технического и медицинского назначения», проходившей 24-28 сентября 2007 в городах Самаре, Тольятти, Ульяновске; XIX Уральской школе металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов», посвященной 100-летию со дня рождения академика В.Д. Садовского, г. Екатеринбург, 2008 г; Восьмой ежегодной международной Промышленной конференции «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях», п. Славское, Карпаты, 11-15 февраля 2008.
По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Автор выражает благодарность д.т.н., профессору Клейнеру JI.M., к.т.н. Иванову A.C., д.ф.-м.н., профессору Спиваку JI.B. и сотрудникам кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» Пермского государственного технического университета за помощь и поддержку, оказанные при выполнении работы.
