Разработка и исследование высокостойких литейных хромистых сталей для пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов

• Автор: Немтырев, Олег Вячеславович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 236 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ.

1.1 Условия эксплуатации прессформ литья под давлением .

1.2 Материалы для прессформ литья под давлением

Требования, предъявляемые к этим материалам.

1.3 Пути и способы повышения эксплуатационной стойкости прессформ ЛПД

1.4 Выводы и постановка задач исследований.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Химический состав исследуемых сталей.

2.2 Основные принципы обеспечения
требуемой совокупности свойств
2.3 Методы исследования структуры, физикомеханических и эксплуатационных свойств
2.4 Методы исследования и оценки термостойкости и коррозионной стойкости
2.4.1 Метод оценки термостойкости по принципу нагрева проходящим током
2.4.2 Метод исследования коррозионной стойкости в условиях эксплуатации прессформ ЛПД.
2.5 Методы оценки тепловой структурной стабильности
2.6 Метод главных компонент
2.7 Методы многофакторного статистического анализа
2.8 Выводы по главе 2
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА И РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ
3.1 Исследование влияния легирующего комплекса на структуру
и свойства сталей в литом состоянии.
3.2 Влияние режимов термической обработки на структуру и
свойства
3.2.1 Исследование изменений структуры и свойств при закалке
3.2.2 Изменение структуры и свойств сталей в процессе отпуска .
3.2.3 Изменение структурно чувствительных свойств в процессе отпуска
3.3 Выводы по главе 3
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУРНОСИЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ
4.1 Изменение структуры и свойств сталей в процессе термоциклических воздействий.
4.2 Исследование процессов физикохимического взаимодействия сталей с алюминиевым расплавом
4.3 Анализ поведения прессформ ЛПД в условиях эксплуатации
4.4 Исследование тепловой структурной стабильности с использованием универсального комплекса показателей
4.5 Использование метода главных компонент для выбора наилучшего состава сталей.
4.6 Построение регрессионных моделей для прогноза свойств
4.7 Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При этом интенсивность теплового удара при повышении температуры заливки алюминиевого сплава от 0 до 0 °С возрастает почти в два раза от 5 до 0 °С/(мм-с) [8]. Именно в этом слое в результате механического, термического и химического воздействия жидкого расплава возникает сложнонапряженное состояние, которое усугубляется неблагоприятными изменениями химического состава, структуры и свойств материала матрицы пресс-формы [, ]. По мнению многих исследователей [, , , , ] основным фактором, обуславливающим снижение эксплуатационной стойкости пресс-форм, является циклическое тепловое воздействие, которое вызывает в поверхностном рабочем слое матрицы циклические температурные напряжения и деформации противоположных знаков. В результате многократных термоциклических воздействий происходит неравномерная тепловая деформация отдельных слоев формы, что приводит к неоднородному напряженно-деформированному состоянию материала. После определенного количества запрессовок (термоциклов) в наиболее нагруженном поверхностном слое матрицы происходит зарождение и дальнейшее развитие трещин термической усталости. Механизм термоусталостного разрушения является достаточно сложным. Таким образом, явление термической усталости включает в себя не только сложности, связанные с циклическим механическим нагружением, но и сложности, связанные с воздействием температур. О}>О происходит вязкое термоусталостное разрушение после достаточно большого числа термоциклов в результате микропластических деформаций и накопления повреждаемости, приводящих к образованию сетки трещин разгара 3-го рода, которые при дальнейшей эксплуатации развиваются в более глубокие трещины 2-го рода. Не менее важным фактором, определяющим эксплуатационную стойкость и работоспособность пресс-форм, является тепловая деформация (смятие) отдельных формообразующих элементов пресс-форм [, , ], что обусловлено недостаточной теплостойкостью. В процессе эксплуатации пресс-форм тепловая деформация смятия от цикла к циклу суммируется, что приводит к образованию зазоров в местах стыков отдельных элементов пресс-формы, формированию облоя на отливках. Основными причинами снижения теплостойкости является перегрев отдельных элементов пресс-формы до температур пластической деформации, а также структурные и фазовые превращения, происходящие в материале в процессе эксплуатации и приводящие к снижению предела текучести и твердости. При Кд> пластическая деформация не возникает и смятия, формоизменения элементов пресс-формы происходить не будет. При Кд< 1 возникает пластическая деформация, что приводит к формоизменению элементов пресс-форм. И- количество циклов теплосмен. Учитывая, что по физическому смыслу коэффициент смятия соответствует пластической деформации е,т возникающей при каждом литейном термоцикле, в работе [] приводятся зависимости для расчета количества термосмен в зависимости от величины сг,, физико-механических свойств материала и толщины облоя. Е - модуль упругости Юнга, МПа. В результате экспериментально-теоретической оценки установлено, что для стали ЗХ2В8Ф усл,«0, мм/цикл. В настоящее время отсутствует общепринятая методика экспериментального определения теплостойкости. Большинство исследователей [, , , , ] оценивают теплостойкость по сохранению исходной твердости при выдержке в течении 4-х часов при определенной температуре нагрева. К примеру, по условиям эксплуатации пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов тсплостойкос'гь после выдержки в течение 4-х часов при 1=0 °С должна быть не ниже - НИС [, ]. В настоящей диссертационной работе предлагается оценивать теплостойкость в процессе ЦТСВ по изменению исходной твердости после различного количества термой^щш^^^^еседр^пшк меиздиш тшрефеления теплостойкости. В работе [] предлагается для оценки теплостойкости использовать уменьшение длины рабочей части образца в результате ЦТСВ. Экспериментально установлено, что коэффициент смятия усм для стали 5ХНМА в зависимости от величины термических напряжений сжатия сг™ =0 МПа и <7^=0 МПа составляет (1. Т0'3 мм/цикл в начальной стадии термоциклирования до 0 циклов и (1 . Т0‘3 мм/цикл при последующем термоциклировании до циклов.