Влияние микролегирования ванадием и ниобием на структуру, свойства и склонность к хрупкому разрушению малоуглеродистых и низколегированных сталей

• Автор: Мохамед Камаль, Мохамед Сами Халиль
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Львов
• Количество страниц: 190 c. : ил

1.1. Влияние микродобавок ванадия и ниобия на

фазовые и структурные превращения в сталях

1.1.1. Взаимодействие ванадия и ниобия с углеродом, железом и другими элементами

в сталях

1.1.2. Влияние микродобавок ванадия и ниобия

на величину зерна.

1.2. Влияние микродобавок ванадия и ниобия на механические свойства конструкционных сталей

1.2.1. Дисперсионное упрочнение конструкционных сталей.

1.2.2. Влияние ванадия на упрочнение сталей

1.2.3. Влияние ниобия на упрочнение сталей

1.3. Влияние микролегирования и термической обработки на характер разрушения малоуглеродистых сталей.
1.3.1. Критерии хладноломкости сталей
1.3.2. Ванадий и хладноломкость стали
1.3.3. Ниобий и хладноломкость стали
1.3.4. Развитие обратимой отпускной хрупкости в сталях, легированных ниобием и ванадием .
1.3.5. Задачи исследования.
Стр.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Выбор сталей для исследования, их выплавка
и термическая обработка .
2.2. Методика металлографического исследования
2.3. Методика механических испытаний
2.4. Методика оценки склонности сталей к обратимой отпускной хрупкости
2.5. Методика электронномикроскопических исследований .
2.5.1. Исследование микроструктуры
2.5.2. Фрактографические исследования
2.6. Методика карбидного анализа
2.7. Микрорентгеноспектральный анализ сталей
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ МЙКРОЛЕГИРОВАНИЯ НИОБИЕМ И ВАНАДИЕМ НА
МИКРОСТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ
И Х
3.1. Влияние микролегирования на микроструктуру исследуемых сталей .
3.2. Упрочняющее действие микродобавок ниобия и ванадия в сталях и Х.
3.2.1. Влияние ниобия .
3.2.2. Влияние ванадия.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МИКРОДОБАВОК НИОБИЯ И
ВАНАДИЯ НА ХЛАДОСТОЙКОСТЬ СТАЛЕЙ И Х
4.1. Влияние микролегирования на хладноломкость исследуемых сталей .
4.1.1. Влияние ниобия .
4.1.2. Влияние ванадия
4.2. Влияние микролегирования на характер разрушения сталей и Х в различных структурных состояниях .
венно. При дальнейшем увеличении ванадия с 0, до 0, происходит повышение временного сопротивления до 0 МПа и предела текучести до 0 МПа, т.е. соответственно на и МПа.
Таким образом, интенсивность влияния добавок ванадия при введении в сталь зависит от его количества.
При изучении влияния ванадия на механические свойства сталей после прокатки, содержащих около 0,С , до 0,, 0,,0Мли до 0,V , было установлено, что ванадий резко повышает предел прочности и еще в большей степени предел текучести, причем более эффективное влияние ванадия заметно на плавках, содержащих пониженное количество марганца, порядка до 0,3.
В нормализованном состоянии ванадий также приводит к повышению прочностных свойств, причем интенсивность влияния ванадия при этом намного меньше, чем в горячекатанном состоянии. Характеристики пластичности в нормализованном состоянии практически не изменяются. В этих работах также исследовалось влияние температуры отпуска от 0С и выдержке I ч после гомогенизации при С. Результаты показали значительное влияние присадок ванадия и температуры отпуска на механические свойства стали. Максимальный предел текучести и минимальная пластичность в сталях с ванадием наблюдались при температуре отпуска 0С. Упрочнение, достигаемое с помощью гомогенизации и дисперсионного твердения, оказалось значительно больше, чем эффекты, наблюдавшиеся в горячекатанной стали.
При исследовании литых сталей Л и Л установлено , что при введении ванадия в количестве 0,0,2 существенно повышаются прочностные свойства их, а именно в нормализованном состоянии на и на в улучшенном состоянии.
Аналогичные результаты также получены при исследовании малоуглеродистых сталей Ст Зкп и 6, где установлено, что при
микролегировании ванадием в количестве 0,0, после закалки с ЮС и последующего отпуска при температурах С предел текучести получается не менее 0 МПа. Таким образом при введении ванадия в количестве 0,0, значительно можно повысить прочностные характеристики сталей, особенно в термически обработанном состоянии.
1.2.3. Влияние ниобия на упрочнение сталей
Ниобий оказывает положительное влияние на комплекс технологических и эксплуатационных свойств различных сталей и сплавов, что нельзя достичь при введении других легирующих элементов , ,,. Это объясняется уникальными физикохимическими свойствами как самого ниобия, так и его соединений карбидов, нитридов и др
При исследовании низколегированной марганцовистой стали после прокатки, содержащей 0,С 0,,5вI 1,,5Мп 0,0,АГ 0,5Р 0, 0,5 установлено, что добавки ниобия в количестве до 0, значительно повышают прочностные свойства. Причем, влияние ниобия сильнее, чем ванадия. А именно, добавка 0, ниобия повышает временное сопротивление стали с 0 до 5 МПа и предел текучести с 5 до 0 МПа, т.е. увеличение происходит на 5 и 5 МПа соответственно. При повышении содержания ниобия более 0, интенсивность его влияния на прочностные свойства стали уменьшается. Следует также отметить, что общее упрочнение от совместного легирования ванадием и ниобием приближалось к сумме упрочнений от раздельного введения этих элементов в эталонной стали.
Введение


Если же взять карбиды титана, то практически очень сложно получить их в дисперсном виде изза трудности растворения исходных крупных частиц. Следовательно, вышеуказанные фазы, также как и Тл и др. Лишь фазы, относительно легко растворяющиеся в аустените и выделяющиеся в виде дисперсных частиц размером от десятков до сотен ангстрем и мало склонные к коагуляции, способны производить эффективное упрочнение. К таким фазам относятся УС Ул гЛСМоС и комплексные фазы на их основе. Механизмы дисперсионного упрочнения можно подразделить на основные и косвенные. Все основные механизмы дисперсионного упрочнения связаны с тем, что дисперсные частицы являются препятствиями на пути движения дислокаций, вследствие чего повышается предел текучести стали. Оптимальное легирование и термическая обработка дисперсионноупрочненных сталей должны обеспечивать не только увеличение прочностных свойств, но и сохранение у них на необходимом уровне пластических свойств, т. Так, содержание легирующего элемента, определяющего эффект дисперсионного упрочнения, в большинстве случаев должно быть таким, чтобы максимум вторичной твер
дости не наблюдался. Это можно достигать путем микролегирования определенными элементами. Особый интерес представляет упрочнение малоуглеродистых сталей перлитного класса, как строительных так и других конструкционных сталей, путем микролегирования ванадием и ниобием . Свойства стали в значительной степени определяются составом, размером, формой и характером распределения карбидной фазы. Ванадий существенно влияет на карбидные превращения в стали и тем самым может значительно изменять ее свойства. Причем наиболее эффективно ванадий оказывает влияние на упрочнение конструкционных сталей. В работах ,, было показано, что при легировании ряда конструкционных сталей небольшим количеством ванадия до 0, после нормализации и прокатки прочностные свойства их повышаются в среднем на и в некоторых случаях при небольшом снижении пластичности и вязкости. По данным автора 6 введение в сталь 0,1 ванадия повышает предел текучести в среднем на МПа, а предел прочности на МПа. Пластические характеристики стали при указанном содержании ванадия снижаются незначительно как например, относительное удлинение уменьшается на 1, а относительное сужение на 4. Ванадий в указанных пределах почти не оказывает влияния и на ударную вязкость. Но при большем содержания ванадия 0,,2 уже происходит заметное падение ударной вязкости. Интенсивность упрочнения ванадием углеродистых и низколегированных сталей практически одинаковая. Вследствие того, что ванадий сильнее повышает предел текучести, чем предел прочности, отношение с0. Установлено , что легирование стали Л ванадием в пределах 0,0, после нормализации при 0С, затем отпуска 0С, приводит к увеличению средних значений предела текучести, предела прочности и ударной вязкости на , 4, 4,2 соответственно по сравнению со сталью без ванадия. Пластические характеристики практически не изменяются. Следует отметить, что с увеличением содержания ванадия в стали предел текучести растет больше, чем предел прочности. При этом бобь для стали, содержащей 0,0, ванадия в среднем составляет 0,, а для стали без ванадия 0,. Показано также, что комплексно легированная сталь ХГСФЛ, содержащая 0,С 0,, 1,,5Мя 0,,5Сг и 0,0,У, после нормализации и отпуска при 0С имеет более высокие прочностные и пластические свойства по сравнению со сталью без ванадия. Эти стали могут успешно подвергаться улучшению и практически не уступают сталям, легированнымМ и Мо . Следует отметить, что легирование литых конструкционных сталей небольшими добавками ванадия , повышает прочностные свойства стали и ударную вязкость при незначительном снижении пластичности. Также ряд других авторов , отмечают, что стали, легированные ванадием, обладают более высокими механическими свойствами, т. При изучении влияния микродобавок ванадия в количестве 0,0,1 на свойства стали с 0,1С , 1,5Мл, 0,в горячекатанном состоянии установлено, что при содержании ванадия до 0, повышается временное сопротивление до 0 МПа, а предел текучести до 5 МПа по сравнению с 0 МПа и 0 МПа в эталонной плавке, т.