Оптимизация состава литейной низкоуглеродистой стали с целью уменьшения хладноломкости отливок

• Автор: Добрынина, Анна Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Влияние химического состава на хладноломкость стали

1.2. Влияние легирующих элементов на механизмы упрочнения низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей
1.3. Модифицирование и рафинирование низколегированных сталей с целью повышения качества отливок
1.4. Влияние термической обработки на структуру и свойства высокопрочных низколегированных конструкционных
Глава 2. Исследование влияния легирующих элементов на механические свойства низколегированной стали ГЛ и выбор ее состава с целью наилучшего сочетании прочностных, пластических и вязких свойств
2.1. Основные положения при выборе состава стали для отливок с учетом условий их применения.

2.2. Исследование влияния элементов на механические характеристики стали ГЛ

2.2.1. Зависимость механических свойств от содержания углерода.

2.2.2. Зависимость механических свойств от содержания марганца.

2.2.3. Влияние кремния на механические характеристики стали
2.3. Критерии выбора элементов для микролегирования малоуглеродистых и низколегированных сталей с целью уменьшения их хладноломкости
2.4. Влияние микролегирования алюминием на механические свойства стали ГЛ.
Глава 3. Оптимизация состава стали и исследование ее литейнотехнологических свойств.
3.1. Определение оптимального состава стали методом математического анализа.
3.2. Сравнительная оценка температурного порога хрупкости базового и оптимизированного составов стали ГЛ
3.3. Исследование литейнотсхнологичсских свойств стали базового и оптимизированного состава.
3.3.1. Жидкотекучесть
3.3.2. Объемная и линейная усадки
3.3.3. Склонность к трсщинообразованию.
Глава 4. Исследование влияния режимов термической обработки стали ГЛ на свойства отливок.
4.1. Обоснование и выбор температуры нагрева сплава.
4.2. Скорость нагрева и время выдержки отливок по достижению заданной температуры.
4.3. Скорость охлаждения изделия и выбор среды охлаждения.
4.4. Выбор оптимального режима термообработки отливок.
4.4.1. Нормализация и закалка с отпуском.
4.4.2. Термоциклическая обработка отливок
4.4.3. Влияние скорости нагрева стали при различных режимах
нормализации на свойства отливок.
4.5. Ресурсные испытания отливок из стали ГЛ в сравнении с зарубежным аналогом
Основные результаты и выводы
Библиографический список
Приложения
Введение


Оптимизирован химический состав стали ГЛ на основе улучшения механических свойств. Разработаны и предложены рациональные технологические параметры термической обработки отливок из стали ГЛ. Реализация результатов работы. Разработанный технологический процесс изготовления вагонных отливок из стали 1 Л опробован в условиях ОАО Абаканвагонмаш и внедрен в литейном цехе контейнерного завода. Результаты работы внедрены в учебный процесс при чтении лекций и выполнении лабораторных работ по дисциплинам Литейные сплавы и плавка, Технология литейного производства на кафедре Литейное производство и обработка металлов давлением в ГОУ ВПО КГТУ. Апробация работы. Результаты работы доложены на VI Международной научнопрактической конференции Современные техника и технологии г. Томск, г. Международной научнопрактической конференции Проблемы и перспективы развития литейного производства, посвященной 0лстию города Барнаула, г. Барнаул, г. Межвузовской научнопрактической конференции, посвященной летию КГТУ, г. Красноярск, г. Международной научнотехнической конференции Литейное производство и металлургия качество и эффективность, Республика Беларусь, г. Минск, г. Литейное производство и ОМД КГТУ и Литейное производство КГАЦМиЗ. ГЛАВА 1. Проявлением хладноломкости является резкое падение вязкости и пластичности стали при понижении температуры. Механические свойства стали определяются ее структурой, которая в свою очередь зависит от действия различных факторов, из которых многие взаимосвязаны. К ним в первую очередь относятся химический состав стали, размер действительного зерна и состояние его границ. Главным элементом стали является углерод, который специально вводится в сталь. С повышением содержания углерода прочность стали существенно возрастает изза увеличения количества цементита в фазовом составе стали, который отличается высокой твердостью и хрупкостью. Значит можно сказать, что с повышением содержания углерода увеличиваются прочность и твердость, а пластичность и вязкость снижаются. Кроме снижения ударной вязкости углерод заметно повышает верхний порог хладноломкости, расширяя тем самым температурный интервал перехода стали в хрупкое состояние рисунок 1 9. Рисунок 1 Влияние углерода на хладноломкость стати. Каждая десятая процента углерода повышает температуру перехода приблизительно на С. С. При большей концентрации углерода температура хрупкости достигает С сталь менее используется в работе зз . Таким образом, чем ниже содержание перлита в структуре ферритноперлитных сталей, тем выше их хладостойкость. Поэтому перспективно использование малоперлитных сталей в конструкциях, работающих в условиях низких температур. Одновременно с увеличением содержания углерода ухудшается свариваемость стали. Отрицательное действие на механические свойства стали оказывают примеси фосфора и серы, а также растворенные газы азот, кислород, водород. Азот, находясь в твердом растворе в феррите, снижает сопротивление хрупкому разрушению и неблагоприятно сказывается на хладостойкосги стали. Его отрицательное влияние уменьшается при введении в сталь небольших количеств сильных нитридообразующих элементов, например, ванадия, ниобия, титана, и выделении азота из твердого раствора в виде нитридов. Вредное влияние кислорода наиболее заметно проявляется в кипящей стази, имеющей критическую температуру хрупкости примерно на С выше, чем спокойная сталь той же марки. Однако введение достаточных количеств кремния для раскисления приводит к образованию моноокиси кремния, также неблагоприятно сказывающейся на хладостойкосги. Особенно неблагоприятное действие на уровень пластических и вязких свойств при низких температурах оказывает водород, растворенный в стали. Водород в стали находится либо в твердом растворе внедрения в виде атомов или ионов, либо в молекулярной форме. В последнем случае он располагается в порах, иногда называемых коллекторами водорода, причем давление водорода в коллекторах может достигать значительных величин. При повышенных температуре и давлении может иметь место взаимодействие водорода с углеродом с образованием метана.