Совершенствование технологии производства конструкционной легированной стали для крупных поковок

• Автор: Фоминых, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 206 с. : ил.

Введение.

1. Литературный обзор

1.1. Водород в жидком и твердом железе.

1.2. Диффузия водорода в железе и его сплавах.

1.2.1. Теоретические основы диффузии водорода в металлах.

1.2.2. Диффузия водорода в сплавах на основе железа

1.3. Влияние легирующих элементов на коэффициент диффузии водорода. .

1.4. Флокены и механизм их образования

1.4.1. Температура образования флокенов

1.4.2. Влияние термической обработки на содержание и перераспределение водорода в изделиях больших сечений

1.5. Методы уменьшения содержания водорода в стали

1.5.1. Предотвращение попадания водорода в металл
1.5.2. Удаление водорода из жидкого и твердого металла.
1.5.2.1. Продувка инертным газом.
1.5.2.2. Вакуумирование стали
1.5.2.2.1. Термодинамика дегазации стали
1.5.2.2.2. Кинетика вакуумирования жидкого металла
1.5.2.2.3. Способы вакуумирования.
1.5.2.2.4. Вакуумирование в струе.
1.5.2.2.5. Порционное вакуумирование
1.5.2.2.6. Циркуляционное вакуумирование
1.5.2.3. Изолирование струи металла при разливке.
1.5.2.4. Использование гидридообразующих элементов.
1.5.2.5. Термическая противофлокенная обработка
1.6. Задачи исследования
2. Исследование морфологии сульфидов и строения флокенов в поковках конструкционной стали.
2.1. Структура, ударная вязкость и растворимость сульфидов в стали ХГМ при противофлокенной обработке.
2.2. Исследование морфологии сульфидов в поковках стали ХГМ
2.3. Исследование строения флокенов в поковках конструкционной стал и
2.4. Выводы по 2 главе
3. Исследование динамики выделения водорода из стали ХГМ.
3.1. Оценка влияния легирующих элементов на коэффициент диффузии водорода
3.2. Влияние серы на кинетику выделения водорода из стали ХГМ.
3.3. Исследование динамики выделения водорода из образцов поковок стали ХГМ при комнатной температуре.
3.4. Выводы по 3 главе
4. Совершенствование технологических режимов производства конструкционной стали и термической противофлокенной обработки крупных поковок.
4.1. Исследование поведения водорода при выплавке легированных сталей
4.2. Вакуумная обработка нераскисленного металла
4.3. Совершенствование режимов термической противофлокенной обработки крупных поковок на базе информации о содержании водорода в жидкой стали.
4.4. Выводы по 4 главе
5. Общие выводы
Библиографический список.
Приложения.
Введение


Однако различия в численных значениях Д и Ео незначительны и показывают очень небольшие энергетические барьеры, которые необходимо преодолеть атомам водорода при диффузии в о. Для определения коэффициентов диффузии используют также динамический метод, предложенный Дайнесом и развитый Бэррером . В основе этого метода лежит изучение кинетики процесса проникновения водорода через мембрану, с одной стороны которой имеется повышенная концентрация водорода, а с другой вакуум. Коэффициент диффузии определяют по уравнению 6, где коэффициент диффузии толщина мембраны отрезок, отсекаемый асимптотой зависимости давления на выходной стороне мембраны от времени. В рассматриваемом случае определение сводится к изучению времени установления стационарного потока водорода через мембрану или времени установления термодинамически равновесного насыщения образцов водородом. Динамический метод определения коэффициента диффузии и некоторые его разновидности, позволяющие использовать экспериментальные данные по кинетике насыщения стали водородом, широко используются в работах. Дж моль Т см2с. Сопоставление температурных параметров для ужелеза и хромоникелевой нержавеющей стали показывает близкие значения и резкое различие с данными для железа, то есть тип кристаллической решетки металла оказывает сильное влияние на подвижность водорода в металлах. При расчете режима термической противофлокенной обработки ряда ответственных изделий из стали и сплавов необходима информация о коэффициенте диффузии водорода в железе, легированном различными компонентами. С, когда твердый раствор сталей имеет ОЦК решетку. Однако при использовании их для оценки коэффициента нужны поправки на содержание легирующих элементов, так как растворенные атомы этих элементов существенно влияют на скорость диффузии. К сожалению, систематические данные о влиянии легирующих элементов на коэффициент диффузии водорода отсутствуют, а в опубликованных данных имеются противоречия. Гельду Рябову
по Швецову Гельду
1. Введение легирующих элементов приводит к изменению внутреннего строения металла, его структуры и фазового состава, состояния поверхности, дефектности и т. Сложность изучения влияния легирующих элементов на диффузию водорода осложняется тем, что введение легирующего элемента в сталь, приводит к изменению ряда факторов, каждый из которых оказывает влияние на подвижность водорода тип кристаллической решетки, структура, фазовый состав и т. Подробный обзор влияния легирующих элементов на диффузионную подвижность водорода в сталях приведен в монографии П. В. Гельда и Рябова 4. На поверхности входа и выхода водорода из металла могут образовываться слои, которые существенно влияют на диффузионные процессы. В зависимости от режима термической обработки железоуглеродистых сплавов может изменяться их фазовый состав, дисперсность и форма выделений цементита. Все эти факторы тоже оказывают влияние на подвижность водорода в металлах. Элементы внедрения углерод, азот, кислород снижают подвижность водорода в металле, так как образуют соединения менее проницаемые для водорода. Кроме того, занимая междоузлия в кристаллической решетке железа, они препятствуют перемещению атомов водорода. Таким образом, на основании анализа имеющихся данных можно отметить, что элементы внедрения при введении их в железо снижают диффузионную подвижность водорода. В то же время не удается обнаружить заметного влияния повышенных концентраций водорода в железе на его диффузионную подвижность. Легирование железа хромом оказывает замедляющее действие на диффузионную подвижность водорода в металле. Наиболее заметно это действие проявляется при введении до хрома. По данным водородопроницаемости и растворимости , при повышенных температурах и давлениях водорода были вычислены коэффициенты диффузии. Наиболее существенное снижение коэффициента диффузии водорода в сплавах наблюдается при введении до 6 хрома, затем наблюдается более монотонное снижение при увеличении содержания хрома до . Аналогичный характер имеет концентрационная зависимость 0 и .