Применение модифицирования для повышения качества сердечников протяжек из сплава ЖС6У

• Автор: Филиппов, Юрий Олегович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 258 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение
1 Анализ путей повышения качества протяжек трубных отводов
1.1 Характеристика протяжек трубных отводов
1.2 Обоснование выбора материала для изготовления сердечника протяжки
1.3 Перспективы использования технологии электрошлакового литья в производстве роговых сердечников
1.4 Основные аспекты модифицирования литого металла
1.5 Оценка свойств литейных жаропрочных сплавов
1.6 Анализ применения модифицирования в электрошлаковых технологических процессах
1.7 Выводы и постановка цели работы и задач исследований
2. Исследования влияния модифицирования на процесс
зародышеобразования
2.1 Анализ влияния дисперсности частиц на упрочнение литого металла
2.2 Исследования особенностей взаимодействия между твердой и жидкой фазами в процессе зародышеобразования
2.3 Формулировка условий выбора компонентов модифицирующих комплексов
2.4 Особенности взаимодействия инокулирующих частиц с расплавом вещества плакирующего слоя
2.5 Выводы
3. Разработка состава комплексного модификатора и способа его ввода при электрошлаковой тигельной плавке
3.1 Описание оборудования, использованного для отливки образцов
3.2 Описание оборудования, использованного для выполнения исследований
3.3 Выбор инокуляторов и активирующих добавок модифицирующих комплексов
3.4 Исследования свойств порошков модифицирующих комплексов

3.5 Предварительная подготовка порошков модифицирующего комплекса!
3.6 Разработка состава комплексного модификатора
3.7 Выбор способа ввода модификаторов при электрошлаковой тигельной плавке
3.8 Выводы
4 Исследование взаимосвязи изменений структуры с кинетикой кристаллизационных процессов жаропрочного сплава при его модифицировании
4.1 Влияние модифицирования на макро и микроструктуру жаропрочного сплава
4.2. Исследование влияния модифицирования на дендритную структуру и ликвацию легирующих элементов
4.3 Исследование влияния инокулирующего модифицирования на кинетику кристаллизационных процессов
4.4. Выводы
5 Исследование взаимосвязи изменений свойств сплава с его тонкой структурой при модифицировании
5.1 Влияние модифицирования на механические свойства сплава
5.2 Исследование изменений топографии поверхности и распределения фазового контраста сплава при его модифицировании
5.3 Влияние модифицирования на жаропрочность и жаростойкость сплава
5.4 Промышленная апробация технологии модифицирования жаропрочных никелевых сплавов
5.5. Выводы
Основные выводы и полученные результаты по работе
Библиографический список
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
В химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности большое распространение нашли трубные отводы диаметром от 40 до 600 мм, изготавливаемые из углеродистой стали 20, низколегированных сталей 09Г2С, 10Г2, 20Ю4 и др. В крупносерийном производстве широкое применение нашел способ изготовления крутоизогнутых отводов горячей протяжкой труб по рого-образному сердечнику. Для предприятий-изготовителей трубных отводов большое значение имеет долговечность основного технологического инструмента - рогообразного сердечника, входящего в состав протяжки.
Выход сердечника из строя приводит к длительной остановке производства, трудоемкой операции его замены, что существенно снижает производительность труда на предприятии и обуславливает расход большого количества высоколегированной стали, идущей на изготовление новых сердечников.
Поэтому проблема повышения стойкости инструмента весьма актуальна. Одним из путей повышения ресурса работы роговых сердечников является применение для их изготовления сплавов с высокой жаропрочностью. Однако, заготовки из таких сплавов изготавливают вакуумно-индукционным литьем, что предполагает наличие уникального, дорогостоящего специализированного оборудования и обуславливает высокую трудоемкость самого технологического процесса изготовления отливок.
Для получения таких заготовок целесообразно применение электрошлако-вого кокильного литья. Однако, несмотря на явные технико-экономические преимущества технологии электрошлакового кокильного литья, разработанной в Институте электросварки им. Е.О. Патона АН Украины, информация о которой широко опубликована в монографиях и статьях Б.Е. Патона, Б.И. Медовара, Г.А. Бойко, М.М. Клюева, Ю.А. Башнина, Ю.В. Лагаша, В.Г. Радченко, В.Л. Шевцова, В.И. Махненко, Д.А. Дудко, Г.С. Маринского и др., она не нашла достаточно широкого применения в производстве ответственных заготовок из жаропрочных сплавов. Это связано с тем, что литой электрошлаковый металл

ратур, который распределился бы в пределах интервала кристаллизации сплава. При этом зарождение кристаллов происходило бы одновременно по всему объему ванны. Наиболее перспективный путь создания подобных центров кристаллизации - это ввод в расплав небольшого количества добавок, вызывающих гетерогенное образование зародышей кристаллов, т.е. суспензионное модифицирование [27].
Таким образом, модифицирование продолжает оставаться универсальным способом уменьшения химической и структурной неоднородности, а также управления кристаллическим строением литого металла.
1.4 Основные аспекты модифицирования литого металла
Многочисленные исследования в области модифицирования сталей и сплавов, обобщенные в работах [28-33], не раскрывают в полной мере механизмы модифицирования, несмотря на то, что общая теория кристаллизации металлов в достаточной степени разработана [34-36].
Одним из наиболее перспективных способов модифицирования является ввод в расплав дисперсных частиц тугоплавких элементов и соединений, получаемых искусственным путем [28, 37]. Они не имеют ориентационного и размерного соответствия с кристаллической фазой основы сплава, но обладают способностью к адсорбции и к удерживанию на своей поверхности металлических пленок, изоморфных с кристаллами основы сплава [28]. Такие частицы могут служить центрами кристаллизации одновременно для двух кристаллизующихся фаз сплава. Для более тугоплавкой фазы - за счет гетерогенизации расплава и химической реакции, а для легкоплавкой - за счет металлической пленки на поверхности частицы. Дополнительным признаком этого типа модифицирования является высокая устойчивость суспензий, а также сохранение эффекта модифицирования после нескольких переплавов. Химические элементы, образующие на поверхности тугоплавкой частицы устойчивые химические соединения, предохраняющие вещество частиц от растворения, препятствую-