Выбор и обоснование режима высокотемпературной обработки расплава литейной штамповой стали с целью улучшения ее структуры и свойств

• Автор: Михалкина, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1 Анализ условий работы штампов для горячего деформирования
1.2 Применение литого штампового инструмента
1.3 Влияние технологических факторов на структуру и свойства литейной инструментальной стали для штампов горячего деформирования
1.3.1 Легирование и микролегирование стали
1.3.2 Рафинирование и раскисление стали
1.3.3 Модифицирование стали
1.4 Наследственность структуры и свойств литой стали
1.5 Высокотемпературная обработка стали
1.6 Цели и задачи работы
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
2.1 Выплавка опытных сплавов и заливка форм
2.2 Определение износостойкости сплавов
2.3 Определение ударно — абразивной износостойкости образцов
2.4 Определение твердости образцов
2.5 Дилатометрические и дериватографические исследования
2.6 Металлографические исследования
2.7 Методика проведения экспериментов
2.7.1 Методика исследования кинетики затвердевания отливок
2.7.2 Методика измерения кинематической вязкости
2.7.3 Методика определения коэффициентов влияния легирующих добавок
2.7.4 Методика проведения количественного фазового рентгеноструктурного анализа
ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА СТАЛИ С ЦЕЛЬЮ ВЫЯВЛЕНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ
ФОРМИРОВАНИЯ МАКРОСТРУКТУРЫ ОТЛИВКИ
ГЛАВА 4 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕРВИЧНОЙ ЛИТОЙ СТРУКТУРЫ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ ДЛЯ ШТАМПОВ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
4Л Исследование структурообразования стали 4Х5В2ФСЛ методом вискозиметрии
4.2 Влияние высокотемпературной обработки расплава на формирование первичной литой структуры и свойств отливок штамповой стали для горячего деформирования
ГЛАВА 5 ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЛИТЕЙНОЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ ДЛЯ ШТАМПОВ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
5.1 Обоснование выбора базового состава литейной стали для штампов горячего деформирования
5.2 Выбор дополнительного легирующего комплекса литейной стали для штампов горячего деформирования
5.3 Металлографический, дериватографический и дилатометрический анализы литейной стали для штампов горячего деформирования
5.4 Термическая обработка
5.5 Опытно - промышленное опробование результатов работы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А
Приложение В
Приложение С
Приложение О

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Развитие современной машиностроительной отрасли связано с повышением качества используемой инструментальной базы. Вопросы повышения работоспособности штампового инструмента, несмотря на многочисленные исследования и многолетние поиски, до настоящего времени не имеют окончательного решения и являются актуальной проблемой, имеющей большое научно - техническое и практическое значение в нашей стране.
Научные исследования показывают, что литой штамп и свойства литого материала не уступают в работоспособности кованому инструменту, а в некоторых случаях и превосходят.
Перспективным материалом для изготовления литого инструмента для штампов горячего деформирования, работающего в условиях температурно - силового нагружения является сложнолегированная сталь, которая в виду особенностей структуры способна обеспечивать высокий уровень механических свойств (твердость, прочность) и нескольких эксплуатационных свойств (износостойкость, теплостойкость и разгаростойкость).
Основная причина, по которой сдерживается применение литых штамповых материалов, наличие грубой литой структуры и карбидной неоднородности отливок и, как следствие, анизотропия свойств. Это оказывает негативное влияние на работу инструмента.
За счет металлургических мер возможно улучшение структуры и эксплуатационных свойств литых штампов, получаемых из уже известных марок сталей. Большое внимание должно уделяться выбору способа приготовления исходного расплава стали, поиску оптимальных условий его кристаллизации в форме, устранению наследственной связи структуры и состава шихтовых материалов со свойствами и структурами расплавов.
Эффективным способом теплового воздействия, позволяющим устранить признаки наследственности структуры, сократить размеры и количество усадочных дефектов и получать высокий комплекс механических и эксплуатационных

2.4 Определение твердости образцов
Твердость образцов по Роквеллу (HRC) определяли на приборе Ernst АТ 130D. по ГОСТ 9013 - 59, вдавливанием алмазного конуса имеющего угол при вершине 120° и нагрузкой 1457 Н. Стандартный наконечник (индентер) вдавливается в испытуемый образец под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок: предварительной и общей. При этом измеряется остаточная глубина внедрения наконечника после снятия основной нагрузки. В качестве наконечника используется алмазный конус, имеющий угол при вершине 120°. Проводили от десяти до пятнадцати измерений.
Твердость по методу Бринелля (ГОСТ 9012 — 59) измеряли вдавливанием в испытываемый образец стального шарика определенного диаметра D под действием заданной нагрузки Р в течение определенного времени.
2.5 Дилатометрические и дериватографические исследования
Дилатометрические исследования проводились на приборе DIL 402 С. Дилатометрический анализ заключался в определении изменений длины образцов при нагреве и охлаждении и при изотермической выдержке. Дилатометрическую кривую получили при нагреве и охлаждении образца на воздухе со скоростью 20 град/мин. На дилатометрические исследования заливались образцы цилиндрической формы 5x10 мм в кварцевые трубки. Поверхности образцов готовились с особой тщательностью — они должны быть абсолютно параллельными и иметь минимально деформированный слой (без пористости, усадочных раковин и т. д.).
Изучение кинетики структурно - фазовых превращений сплавов проводилось на приборе синхронного термического анализа STA (lupiter 449 F3), фирмы «NETZSCH» (Германия). Этот анализ позволяет одновременно при одном измерении образца проводить дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК) и термогравиметрический анализ (ТГ). Методом ДСК фиксировали разность температур, которая пропорциональна разности теплового потока, возни-