Применение мартенситностареющих сталей для повышения надежности высокопрочных крепежных элементов, работающих в морских условиях при низких климатических температурах

• Автор: Пескишев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Состояние вопроса

1.1 Анализ видов разрушения резьбовых крепежных элементов.

1.2 Требования к материалам для крепежных элементов работающих в морских условиях

1.3 Сопоставление свойств сталей

1.4 Заключение по состоянию вопроса и задачи исследования.

Глава 2. Материалы и методика исследования.

2.1 Материалы и их термическая обработка

2.2 Методика исследования физикомеханических свойств

2.3 Определение коррозионной стойкости

2.4 Методика определения предельной несущей способности крепежа в условиях растяжения и изгиба
2.5 Методика фазового и рентгеноструктурного анализов.
2.6 Методика металлографической оценки структуры стали ДИВД
Глава 3. Исследование стали XН8М2ФВД ДИВД
для крепежа.
3.1 Исследование влияния термической обработки
на механические свойства стали ДИВД
3.2 Исследование коррозионной стойкости
стали ДИВД.
3.3 Исследование циклической релаксационной стойкости стали ДИВД
3.4 Определение склонности к замедленному
разрушению
3.5 Комплексные прочностные испытания болтов и гаек
3.6 Выводы по главе 3.
Глава 4. Исследование влияния добавок бора и титана на физикомеханические свойства стали ДИВД
4.1 Исследование влияния термообработки на физикомеханические свойства стали ДИВД, содержащей бор
4.2 Рентгеноструктурные исследования и выбор оптимального режима термообработки стали ДИВД с бором.
4.3 Исследование сопротивления малоцикловому усталостному разрушению
4.4 Исследование коррозионной стойкости
4.5 Выводы по главе 4
Глава 5. Исследование влияния технологических параметров
на сохранение надежности крепежа из стали ДИ.
5.1 Влияние точности изготовления резьбы на деформацию нагруженных витков
5.1.1 Влияние отклонения основных параметров на формирование осевого зазора между витками резьбы.
5.1.2 Влияние осевого зазора на деформацию поверхности витков резьбы при затяжке
5.2 Влияние термообработки на деформацию нагруженных витков резьбы из стали ДИВД
5.2.1. Влияние режима нагрева до температуры закалки
с изотермическими выдержками на деформацию витков
5.2.2.Влияние старения
5.3 Влияние повторного предельного нагружения.
5.4 Результат оценки испытаний предельной нагрузкой узла с крепежом из стали ДИВД.
5.5 Выводы по главе 5
Выводы.
Литература


В свою очередь эти характеристики следует базировать на комплексе традиционных механических характеристик крепежных сталей при статическом разрыве, ударных испытаниях, которые определяются структурным их состоянием, зависящим от химического состава и режима термической обработки. Наиболее распространенными материалами крепежных деталей являются углеродистые и низколегированные стали. С целью защиты этих сталей от общей коррозии применяют смазки и покрытия различного вида. Однако использование покрытий (например, фосфата с пропиткой лаком БФ-2 или смазок типа СТМ) малоэффективно, так как в местах контактных поверхностей материал защитных покрытий быстро истирается. Применение металлических защитных покрытий типа кадмиевого может привести к наводораживанию поверхностей и являться локальным концентратором напряжений. Изготовление крепежных деталей из коррозионностойких сталей типа ХН4Б (ЭП) ОХН5АГМФ (ДИ8) более перспективно. Но и здесь имеется ряд трудностей: для коррозионностойкой стали мартенситного класса ЭП (а0,2>0 МПа, ав> МПа) характерно развитие коррозии по механизмам МКК (межкристаллит-ной) и КРН (коррозионного растрескивания под напряжением). МПа), к тому же производство ее затруднено, потому что находится^; ^ ^ на территории Украины. XН8М2Ф-ВД (ДИ-ВД)/ ' которая обеспечивает механические свойств ао,2>0 МПа; ов> МПа; >%; Т > %; КСи>0 Дж/см2; КСУ> Дж/см2; является стойкой к МКК и КРН. Эта сталь широко применяется на предприятиях для изготовления тяжелонагруженных сварных и не сварных элементов конструкций с временным сопротивлением ов> МПа. Выпуск металлургического полуфабриката, поковок, раскатных колец освоен отечественными производителями в течение последних -ти лет. От ОАО «Конструкторское бюро специального машиностроения» получено техническое задание на разработку директивной технологии изго- 1 товления ответственных крепежных деталей из мартенситностарею-щих сталей для изделий, работающих в морских условиях. Целью настоящей работы является повышение работоспособности материала крепежных деталей, работающих в морских условиях при температурах климатического холода. Исследование физико-механических и коррозионных свойств стали ДИ-ВД стандартного состава. Исследование влияния дополнительного легирования Т и В на физико-механические и коррозионные свойства стали ДИ-ВД для крепежных деталей. Разработка режима термической обработки сталей на основе этих схем легирования для крепежных деталей, обеспечивающих высокую надежность и работоспособность. ГЛАВА 1. Разрушение углеродистых сталей. Разрушение резьбовых деталей, выполненных из углеродистых сталей, можно разделить на несколько видов. К ним относятся разрушения, связанные с наличием различных дефектов металлургического происхождения, другой вид - результат воздействия коррозионной среды с дальнейшим развитием по механизму коррозионного растрескивания, а также недостаточный запас прочности, связанный со структурной неоднородностью материала. На рис. На рис. На рис. Дефекты металлургического происхождения имеют скрытый характер и не могут быть обнаружены на стадии изготовления и по-' этому являются крайне опасными при эксплуатации. Наиболее широкое применение в качестве резьбовых деталей на Обуховском заводе нашла сталь XН4Б (ЭП-). Разрушениям по причине влияния металлургического фактора эта сталь мало подвержена, потому что проходит текущий контроль выполнения качества термической обработки по механическим свойствам и структуре. В процессе эксплуатации крепежные детали из этой стали разрушаются чаще всего по причине МКК и КРН. На рис. В связи с этим вопрос о гарантированной эксплуатационной надежности стали XН4Б является первостепенным. Рис. Виды дефектов крепежных элементов из углеродистой стали металлургического характера с неметаллическими включениями в виде волосовин (а), закалочных трещин (б), флокенов (в). Рис. Виды дефектов крепежных элементов из углеродистых сталей -смятие профиля из-за структурной неоднородности (а), поражение атмосферной коррозией (б). Рис. Виды разрушения крепежа в зоне опорных витков из стали ЭП- по причине МКК (а). Микроструктура (х0) зоны разрушения с развитой межзеренной сеткой (б).