Применение наноматериалов и высокотемпературной обработки никельхромовых сплавов при электрошлаковом литье

• Автор: Жеребцов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.04, 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 213 с. : ил.

Введение

1. Анализ путей повышения качества отливок из никельхромовых сплавов.

1.1. Влияние химического состава и структуры на физикомеханические свойства жаропрочных сплавов.

1.2. Специфика изготовления изделий из жаропрочных никельхромовых сплавов

1.3. Технические особенности применения электрошлаковых процессов.

1.4. Основные факторы определяющие качество металла полученного электрошлаковыми технологическими процессами.

1.5. Выводы и постановка цели работы и задач исследований

2. Теоретические исследования условий образования устойчивых нанокомплексов, определяющие принципы модифицирования
2.1. Научные положения, определяющие методы комплексного наномодифицирования направленные на улучшение физикомеханических свойств отливок.

2.2. Анализ влияния модифицирования наночастицами на свойства

литого металла

2.3. Образование центров кристаллизации, определящие активность наночастиц.
2.4. Особенности взаимодействия нанокомплексов в жидком металле с материалом плакирующего слоя.
2.5. Выводы и задачи исследования.
3. Методика и материалы исследования.
3.1. Лабораторное оборудование и средства обеспечения научного исследования электрошлаковых технологических процессов.
3.2. Методика определения химического состава испытуемых сплавов
3.3. Методика исследования физикомеханических свойств отливаемых изделий из никельхромовых сплавов
3.4. Методика исследования макро и микроструктуры никельхромовых сплавов
4. Исследование модифицирования нанокомплексами i макромикроструктуры и физикомеханических свойств жаропрочных сплавов
4.1. Влияние наномодифицирования на структуру иикельхромовых сплавов.
4.2. Физикомеханические свойства жаропрочных иикельхромовых сплавов, подвергнутых наномодифицированию
4.3. Исследование технологических параметров процесса наномодифирования сплава ЖС6У.
4.4. Влияние наномодифицирования на химический состав переплавляемых иикельхромовых сплавов
4.5. Повышение эффективности воздействия нанокомплексов на никельхромовые сплавы с внедрением технологии высокотемпературной обработки расплава в процессе электрошлакового литья.
4.6. Выводы по главе
5. Промышленное внедрение разработок ЭШП и ЭШС изделий из иикельхромовых сплавов
5.1. Оборудование и технология для осуществления процесса электрошлакового литья изделий из иикельхромовых сплавов.
5.2. Теоретические предпосылки и экспериментальные разработки гарнисажной водоохлаждаемой плавильной емкости.
5.3. Технологический процесс электрошлакового кокильного литья изделий из иикельхромовых сплавов
5.4. Технологический процесс электрошлаковой заплавки внутренней полости изделия Сердечник рогообразный.
5.5. Технологический процесс изготовления изделия Протяжка
5.6. Влияние наномодифицирования на повышение качества сварных соединений полученных электрошлаковой сваркой
5.7. Производственные испытания изделий.
Основные выводы.
Литература


Если в структуре наряду с мелким зерном присутствует крупное, то вследствие воздействия напряжений при высоких температурах на крупнозернистые участки, как на менее пластичные, накладываются большие напряжения, что приводит к быстрому растрескиванию металла по границам зерен. В связи с этим рекомендуется контролировать не только средний размер зерен, но и соотношение между крупными и мелкими зернами. В ряде работ ,, измельчения макроструктуры добивались объемным модифицированием различными способами и в результате получили, что измельчение макроструктуры не только не снижает жаропрочности, но в некоторых случаях повышает ее наряду с другими характеристиками . В работе этот факт объясняется уменьшением углов разориентировки зерен, в результате изменения характера кристаллизации. При этом причины уменьшения углов разориентировки остались невыясненными. Противоречивость данных о влиянии размеров зерна на свойства металла кроется во взаимодействии этой структурной составляющей с другими. При его изменении меняется химия и структура границ зерен и выделяющихся фаз, и поэтому вопрос о влиянии макроструктуры на свойства сплавов необходимо рассматривать учитывая особенности их строения. Разнозернистость металла отливки в любом случае должна быть минимальной. Литейные никелевые жаропрочные сплавы легированы большим количеством карбидообразующих элементов У, Мо, 6, И, Ът, Сг и т. Значительное содержание углерода 0,. Роль этих карбидов сложна и динамична. Попытки снижения содержания углерода до 0, и ниже привели к резкому падению термической усталости. Поэтому принято считать, что карбиды, в основном, полезны. Наиболее распространенным является карбид МеС, имеющий в никелевых сплавах обычно скелетообразную или строчечную морфологию. В настоящее время недостаточно данных для установления точной корреляции между морфологией карбида МеС и служебными свойствами сплава, однако многие исследователи , отмечают значительное повышение пластичности у сплавов типа ЖС с компактной формой монокарбида. Причем авторы 8,, неоднократно подчеркивают, что структура, обеспечивающая высокую прочность и пластичность, обеспечивает и высокую термическую усталость. Существуют некоторые разногласия по вопросу образования карбидов МеС в никелевых сплавах. Предполагается, что карбиды образуются при температурах, несколько ниже температуры затвердевания сплава, причем, образуются повсеместно и по границам зерен и внутри их, чаще в междендритных промежутках ,. Исследования фазовых превращений в жаропрочных сплавах методом ДТА показало ,, что карбиды МеС в сплаве ЖС6У, ЖС6К, ЖСЗДК, ЖС, образуются в двухфазной области, в конечной стадии кристаллизации. Причина образования карбидов той или иной морфологии осталась невыясненной. Карбиды МеС в сплаве ЖС6У очень устойчивы и не растворяются при термообработке вплоть до С, тогда как температура начала плавления сплава составляет гС. С матрицей сплава эти карбиды ориентированы слабо и характеризуются простой комбинацией углерода с карбидообразующими элементами. Методом микрорентгеноспектрального анализа установлено ,, что карбиды МеС обогащены вольфрамом, ниобием и титаном, а также содержат около 3г5 никеля, что относят на счет вклада матрицы ,. Приблизительный состав монокарбида следующий ТЮ,, ,, У0,, С. После длительной эксплуатации в литых никелевых сплавах образуются карбиды типа Ме6С типа iзз и МеС6 типа Сг2зСб, которые выделяются в виде пластинок по границам зерен и резко снижают пластичность. При температурах около С карбиды СгС6 растворяются, в то время как 3УзС являются очень устойчивыми. Таким образом, краткий анализ структурных особенностей высоколегированных сталей и жаропрочных сплавов показал, что закономерности изменения механических и эксплуатационных свойств, повышающие качество литого металла связаны с формированием дисперсной первичной структуры, уменьшением химической, физической и структурной неоднородности, изменением термодинамических и кинетических параметров процессов фазовых превращений и дисперсионным фазовым упрочнением.