Повышение эксплуатационных свойств стальных проволок с покрытиями из алюминия и коррозионностойкой стали

• Автор: Булаева, Светлана Александровна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 212 с. : ил.

Булаева С.А.

Кандидатская диссертация

Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. Особенности трансформации структуры в биметаллической проволоке

1.1. Основные способы получения биметаллической проволоки

1.2. Получение сталеалюминиевой проволоки

1.3. Получение биметаллической проволоки с покрытием из коррозионностойкой стали

1.4. Волочение биметаллической и многослойной проволоки

1.5. Моделирование процессов деформирования и обработки давлением композиционных материалов методом конечных элементов
1.6. Задачи исследования
Глава II. Материалы, оборудование и методы исследования
2.1. Исследуемые материалы
2.2. Технология получения образцов биметаллических проволок
2.3. Методики проведения исследований
2.4. Моделирование процессов деформирования биметаллической проволоки
2.5. Обработка результатов экспериментов
2.6. Выводы ко второй главе
Глава III. Исследование влияния термо-деформационных воздействий на трансформацию структуры сталеалюминиевой проволоки
3.1. Формирование покрытия на стальном сердечнике в процессе жидкостного алитирования
3.2. Формирование структуры и микромеханических свойств сталеалюминиевой проволоки после алитирования и волочения
3.3. Исследование влияния нагревов на микромеханические свойства сталеалюминиевой проволоки
3.4. Кинетика диффузионных процессов в сталеалюминиевой проволоке
3.5. Установление латентного периода образования алюминидов
3.6. Рентгенографический анализ
3.7. Исследование влияния деформации изгиба на микротвердость сталеалюминиевой проволоки исходного образца
3.8. Влияние нагревов на распределение микротвердости в деформированной изгибом сталеалюминиевой проволоке
3.9. Влияние деформации изгиба на кинетику диффузионных процессов на границе сталь-алюминий в сталеалюминиевой проволоке после термической обработки
3.10. Химический состав диффузионной прослойки
3.11. Выводы к третьей главе
Глава IV. Исследование влияния термо-деформационного воздействия на трансформацию структурно-механической неоднородности
биметаллической проволоки сталь 45+сталь 12Х18Н10Т
4.1. Исследование неоднородности толщины коррозионностойкого

Булаева С.А.
Кандидатская диссертация
Содержание
покрытия в биметаллической проволоке сталь 45+ сталь 12Х18Н10Т после прокатки и волочения
4.2. Исследование структурной и микромеханической неоднородности биметаллической проволоки сталь 45+сталь 12Х18Н10Т после патентирования и волочения
4.3. Рентгеноструктурные исследования биметаллической проволоки
сталь 45 + сталь 12Х18Н10Т после патентирования и волочения
4.4. Исследование микроструктурной и микромеханической неоднородности биметаллической проволоки сталь 45+сталь 12Х18Н10Т после изотермического отжига и закалки
4.5. Влияние деформации изгиба на микромеханические свойства проволоки сталь 45+сталь 12Х18Н10Т
4.6. Влияния деформации растяжения на микроструктуру и
} микромеханические свойства проволоки сталь 45+сталь 12Х18Н10Т
4.7. Исследование влияния ТО на микроструктуру и микромеханические свойства деформированной растяжением биметаллической проволоки сталь 45+сталь 12Х18Н10Т
4.8. О механизме совместной деформации и разрушения биметалла углеродистая сталь+коррозионностойкая сталь
, 4.9. Выводы по четвертой главе
Глава V. Оптимизация методов получения и применение биметаллических проволок
5.1. Оптимизация методов получения биметаллических заготовок для производства проволоки
5.2. Использование эффекта сверхпластичности при производстве биметаллической катанки сталь 45+сталь 12Х18Н10Т
5.3. Практическое использование биметаллической проволоки
сталь 45+сталь 12Х18Н10Т
5.4.Технологический процесс получения стальной проволоки, плакированной алюминием
5.5. Коррозионная стойкость биметаллической проволоки с покрытием
из алюминия в агрессивных средах
5.6. Выводы по пятой главе
Заключение
Список литературы
Приложение

Булаева C.A.
Кандидатская диссертация
Введение
Введение
Большое распространение в технике получила биметаллическая проволока, представляющая сочетание металлов или сплавов с различными физическими и механическими свойствами, например, сталь и медь, сталь и алюминий и др. Один из металлов этой пары расположен в центре в виде сердечника, а второй - на периферии в виде плотно прилегающей к сердечнику покрытия. Биметаллическую проволоку производят обычно прокаткой или прессованием с последующим волочением биметаллической заготовки. Получение биметаллической проволоки открывает новые возможности использования проволоки с повышенными свойствами по сравнению с однородной проволокой. Широко применяются биметаллические проволоки, имеющие стальной сердечник и медную, алюминиевую или латунную оболочку, что обеспечивает высокую прочность, хорошую электропроводность и повышенную коррозионную стойкость.
Основные требования к производству биметаллической проволоки можно сформулировать следующим образом:
1) технология изготовления исходной заготовки должна обеспечить прочную связь между компонентами биметалла, без которой невозможна последующая совместная пластическая деформация прокаткой и волочением;
2) изготовление исходной заготовки и дальнейшая переработка ее в проволоку должны проводиться в условиях, исключающих образование хрупких промежуточных слоев или снижение пластичности компонентов биметалла;
3) в процессе пластической деформации должны быть созданы условия, исключающие образование высоких остаточных напряжений.
Повышение требований к прочности и электропроводности биметаллической проволоки способствует использованию разнородных по механическим и физическим свойствам компонентов биметалла, что в свою очередь затрудняет выполнение этих требований.
Несмотря на накопленный значительный теоретический и экспериментальный материал, ряд вопросов, касающихся структурно-механической неоднородности, формирующейся при различных способах получения биметаллических проволок (твердофазная диффузия, взаимодействие стали с расплавом алюминия, процессы деформирования цилиндрической заготовки со значительным градиентом механических свойств слоев), недостаточно изучен. Так, вопросам влияния диффузии углерода в биметаллической проволоке углеродистая сталь-коррозионностойкая хромоникелевая аустенитная сталь в отечественных и зарубежных работах уделено незаслуженно мало внимания. В работах ряда отечественных ученых (Ватника JT.E, Гельмана A.C., Гохштейна Л.Г., Даненко В.Ф., Соннова А. П., Трыкова Ю. П., Явора A.A. и др.) было показано, что разность

Булаева С.А.
Кандидатская диссертация
Глава I
карбидообразующих элементов, входящих в состав составляющих биметалла. В таких композициях диффузия углерода из твердого слоя в мягкий начинается при температуре примерно 500°С [19]. Миграция углерода в плакирующий слой, в качестве которого часто используются хромоникелевые аустенитные стали, типа 12Х18Н10Т, приводит к изменению механических (повышению твердости, предела упругости и резкому снижению пластичности, вязкости) и снижению антикоррозионных свойств за счет образования карбидов хрома. Поэтому, в случае использования в качестве плакирующего материала аустенитной стали, необходимо избегать длительных выдержек в опасном интервале температур 500-900°С, например, следует отказаться от такой смягчающей операции для плакированной высокопрочной стали, как длительный отжиг при 720-760°С в пользу закалки и высокого отпуска. Миграция углерода приводит к более быстрому обезуглероживанию твердого слоя и снижению его прочности, чем в случае непосредственного контакта с атмосферой.
Диффузия углерода при заливке и последующих термических воздействиях приводит к трансформации структуры составляющих композита. Плакирующий слой биметалла СтЗ+сталь 12Х18Н10Т, полученного методом заливки, после нормализации при 980°С имел аустенитную структуру с карбонитридами по границе зерен, а около границы раздела со стороны стали 12Х18Н10Т наблюдалась зона с меньшей травимостью и максимальной твердостью по сравнению с основным металлом плакирующего слоя. В стали СтЗ вблизи границы раздела выявлялась обезуглероженная зона с пониженной микротвердостью. Максимум микротвердости (около 3,0 ГПа) на кривой распределения твердости вблизи границы раздела со стороны плакирующего слоя обусловлен образованием карбидов хрома в результате диффузии углерода из основного в плакирующий слой. Появление слоя с повышенным содержанием углерода было отмечено рядом исследователей [10]. Наличие твердой карбидной полоски оказывает влияние на прочность соединения слоев при длительной службе биметалла, особенно, если возможно развитие усталостных явлений.
Если учесть, что скорость диффузии углерода в у-железе значительно ниже, чем в а-железе, а растворимость углерода в у-железе во много раз больше, чем в а-железе, то механизм образования карбидной прослойки в примыкающей к границе раздела зоне углеродистой стали вполне объясним. В процессе охлаждения образцов после высокотемпературного нагрева при температуре, соответствующей точке Ас, в основной массе углеродистой стали происходит распад аустенита. Углерод, имеющий больший коэффициент диффузии в а-Ее, чем в у- Ее [10], мигрирует из прилегающих участков феррита, обогащая аустенитные участки. При этом по мере увеличения концентрации углерода в аустените его активность