Масштабные уровни эволюции структурно-фазовых состояний при упрочнении стальной арматуры и чугунных валков

• Автор: Ефимов, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 182 с. : ил.

№ п.п. Наименование раздела

1 2
ВВЕДЕНИЕ

1 Структурно-фазовые изменения при упрочнении арматуры и валков

1.1 Упрочнение арматурного проката: проблемы и перспективы

1.2 Формирование градиентных структурно-фазовых состояний при внешних энергетических воздействиях

1.3 Структурно-масштабные уровни формоизменения и пластиче

ской деформации

1.4 Поверхностное упрочнение калибров прокатных валков

1.4.1 Физико-технологические основы тепловых процессов при воздействии концентрированных потоков энергии

1.4.2 Технологии плазменного поверхностного упрочнения валков

1.4.3 Технологические особенности поверхностного упрочнения сортопрокатных валков
1.5 Выводы из литературного обзора и постановка задачи исследования
2 Материал исследования, методы обработки и методики анализа
2.1 Материал и параметры плазменной обработки валков
2.2 Материал стержневой арматуры
2.3 Методики исследования
2.3.1 Механические испытания
2.3.2 Оптическая микроскопия
2.3.3 Сканирующая электронная микроскопия
2.3.4 Дифракционная электронная микроскопия тонких фольг
2.3.4.1 Метод препарирования образцов
2.3.4.2 Методики анализа фазового состава и дефектной субструктуры

Продолжение таблицы
1 2
3 Разработка технологии упрочнении чугунных валков и стальной арматуры
3.1 Оборудование и технология плазменной обработки
3.2 Исследование структуры и свойств валкового чугуна
3.2.1 Состояние литого чугуна
3.2.2 Состояние чугуна после плазменной обработки
3.3 Промышленные испытания валков чистовых клетей стана 450
3.4 Термическое упрочнение арматуры диаметром 50 мм
3.4.1 Оборудование для ведения процесса упрочнения
3.4.2 Разработка режимов термического упрочнения
3.4.3 Металлографические исследования
3.5 Выводы
4 Структурно-фазовое состояние поверхности валков из чугуна СШХНФ после плазменной закалки и эксплуатации
4.1 Макромасштабный уровень эволюции струкіурьі
4.1.1 Структура валка после плазменной обработки
4.1.2 Сгрукіура упрочненного валка после эксплуатации на прокатном стане
4.2 Мезомасштабный уровень эволюции структуры
4.2.1 Фрактография поверхности разрушения упрочненного валка
4.2.2 Фрактография поверхности разрушения после эксплуатации
4.3 Микромасштабный уровень эволюции структуры
4.3.1 Структура чугунного валка после плазменной обработки
4.3.1.1 Фазовый состав валкового чугуна
4.3.1.2 Морфология фаз
4.3.1.3 Кривизна-кручение кристаллической решетки и дальнодейст-вующие поля напряжений после плазменной обработки
4.3.1.4 Градиент структурно-фазового состава, формирующийся при плазменном упрочнении поверхности
4.3.2 Структура упрочненного чугунного валка после отработки на стане
4.3.2.1 Фазовый состав и дефектная субструктура чугуна

Продолжение таблицы
1 2
4.3.2.2 Кривизна-кручение кристаллической решетки и дальнодейст-вующие поля напряжений после эксплуатации
4.3.2.3 Градиент структурно-фазового состава чугуна после отработки валка на стане
4.4 Наномасштабный (атомарный) уровень эволюции структуры валков
4.4.1 Распределение элементов в структуре упрочненного чугуна
4.4.2 Структура чугуна после отработки валка на стане
4.5 Выводы
5 Закономерности структуро- и фазообразовання при термическом упрочнении арматуры из стали 18Г2С
5.1 Макромасштабный уровень организации структурно-фазового состава
5.1.1. Анализ профиля микротвердости прутка
5.1.2. Анализ поверхности поперечного шлифа
5.1.3. Фрактография поверхности разрушения
5.2. Мезомасштабный уровень организации структурно-фазового состава арматурного прутка
5.2.1. Зеренная структура стали 18Г2С
5.2.2. Фрактография поверхности разрушения стержня
5.3. Микромасштабный уровень организации структурно-фазового состава арматуры
5.4 Градиент структуры, формирующейся при термическом упрочнении арматуры
5.4.1 Фазовый состав и субструкгура поверхностного слоя (0,0-4,0 мм от поверхности прутка)
5.4.2 Структура слоев на расстоянии -4,2-6,5 мм от поверхности прутка
5.5 Структура осевой зоны прутка
5.6 Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
АКТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

3 Разработка технологии упрочнении чугунных валков и стальной арматуры
3.1 Оборудование и технология плазменной обработки
Опытно-промышленная установка для плазменного упрочнения калибров валков выполнена на базе установки закалки и наплавки УПН-303, преобразование которой заключалось в подключении силовой цепи к необходимому источнику питания АПР-403 и замене плазмотрона на тип ПУН-3.
В плазмотроне ПУН-3 плазменную струю получают вдуванием в электрическую дугу, возбужденную между электродами, плазмообразующего газа азота и его газодинамическим обжатием в канале охлаждаемого сопла. Электрическая дуга зажигается между вольфрамовым неплавящимся катодом и водоохлаждаемым медным анодом-соплом, через который непрерывно прокачивается плазмообразующий газ, выполняющий роль рабочей среды. Плазма горит непосредственно между катодом и анодом (плазма косвенного действия), достигая температуры 10000-12000°С, а обработка детали производится выводящейся из плазмотрона плазменной струей.
Основные технические характеристики установки плазменного упрочнения с дугой косвенного действия приведены в таблице 3.1. Используются системы: механизм перемещения плазмотрона, механизм перемещения детали, системы газо- и водоснабжения, вытяжная вентиляция, источник питания АПР-403, плазмотрон ПУН-3. При плазменной обработке цилиндрических поверхностей важной характеристикой является коэффициент перекрытия К,„ определяемый как Кп=8/с1п, где ф, - диаметр пятна (рис. 3.1). После наложения каждой полосы плазмотрон периодически смещают в поперечном направлении на расстояние, равное шагу Б. Как показано, при К„<1 пятна накладываются с перекрытием, а при К„ >1 пятна накладываются без перекрытия.
Во многих случаях расположение упрочненных полос на некотором расстоянии друг от друга такое, что их суммарная площадь составляет 20-