Выбор и обоснование химического состава жароизносостойкого чугуна для отливок специального назначения

• Автор: Гольцов, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Анализ условий работы отливок из жароизносостойких сплавов. Требования, предъявляемые к сплавам

1.2 Анализ факторов влияющих на окисление железоуглеродистых сплвов

1.3 Влияние химического состава сплава на жаростойкость.

1.4 Роль поверхности оксидного слоя в жаростойкости сплавов

1.5 Влияние химического состава сплава на структуру и износостойкость.

Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ.

2.1 Шихтовые материалы, использованные в работе.

2.2 Методика определения эксплуатационных свойств железоуглеродистых сплав

2.3 Определение механических свойств опытных сплавов
2.4 Определение специальных свойств оксидного слоя
2.5 Исследование литейных свойств железоуглеродистых сплавов.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ХРОМА.
3.1 Исследование свойств высокохромистых сталей
3.1.1. Изучение первичной литой структуры и свойств высокохромистых сталей
3.1.2 Исследование механических и эксплуатационных свойств сталей
после испытаний на жаростойкость
3.1.3. Исследование оксидного слоя, образующегося после испытаний
на жаростойкость на поверхности отливок.
3.1.4 Выводы по исследованным маркам сталей.
3.2 Исследование свойств комплексно легированных белых чугунов
3.2.1 Изучение первичной литой структуры и свойств КЛБЧ.
3.2.2.Исследование механических и эксплуатационных свойств КЛБЧ
после испытаний на жаростойкость
3.2.3 Исследование состояния поверхности оксидного слоя, образующегося после испытаний на жаростойкость на поверхности отливок из КЛБЧ
3.2.4. Влияние первичной литой структуры жароизносостойких железоуглеродистых сплавов на их коррозионную стойкость.
3.2.5. Выводы и рекомендации по третьей главе
ГЛАВА 4. ВЗАИМОСВЯЗЬ ПЕРВИЧНОЙ ЛИТОЙ СТРУКТУРЫ И КИНЕТИКИ ОКИСЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ
4.1 Термогравиметрические исследования железоуглеродистых сплавов
4.2 Исследование линейного расширения железоуглеродистых сплавов в процессе термоциклирования.
4.3 Разработка нового состава КЛБЧ, способствующего одновременному повышению изученных эксплуатационных свойств
ГЛАВА 5. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕВ ПРОИЗВОДСТВО ОТЛИВОК ИЗ ЧУГУНОВ НОВОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
5.1 Исследование литейных свойств сплавов
5.2 Выводы по работе.
Библиографический список.
Приложение
Введение
Актуальность


Повышение жаростойкости металлов достигается различными методами: легированием твердого раствора; образованием дисперсных фаз интерметалли-дов, карбидов и нитридов; пластической деформацией; термической обработкой и другими способами [, ]. Факторы, от которых зависит жаростойкость, можно разделить на две группы. Внешние факторы согласно источникам [ - ]: температура, характер среды, время, характер и скорость нагрева. Внутренние факторы: химический состав, характер металлической основы (окисляемость, положение критических точек, степень однородности), склонность к возникновению внутренних напряжений, плотность и газонасыщен-ность, обезуглероживание [ - ]. Сроки службы условно делят на: кратковременный — до 0 ч; ограниченный — от 0 до ч; длительный — от до 0 ч; весьма длительный — от 0 до ч и выше. Сплавы, работающие при повышенных температурах, делятся на группы: а) теплоустойчивые для отливок, работающих в нагруженном состоянии при температурах до 0 °С в течение длительного времени; б) жаропрочные для отливок, работающих в нагруженном состоянии при высоких температурах (> 0 °С) в течение заданного времени и сохраняющие при этом достаточную прочность; в) жаростойкие для отливок, работающих в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при температуре выше 0 °С и обладающих стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах []. Согласно ГОСТ - жаростойкие сплавы на основе железа должны увеличивать массу в результате окисления не более 0,5 г/(м2ч) и иметь рост не более 0,2 % при температуре эксплуатации в течение 0 ч. Высоконикелсвые коррозионно-стойкие и жаропрочные стали обладают высокой жаростойкостью, хотя их применение в качестве жаростойких ограничивается из-за высокой цены и дефицитности никеля. Жаростойкие легированные чугуны классифицируют по химическому составу - как хромистые, никелевые, кремнистые, алюминиевые, комплексно-легированные [ - ]. Кроме стандартных марок жаростойких чугунов для изготовления жаростойких отливок часто используют комплексно-легированные белые хромистые чугуны, которые одновременно являются жаростойкими, коррозионно-стойкими, износостойкими [,]. Отличительной особенностью данных чугунов является наличие однофазной структуры (аустенитной или мартенситной), не испытывающей фазовых превращений, и образование на поверхности устойчивой защитной пленки, легко восстанавливающей свои пассивирующие характеристики в процессе износа при повышенных температурах []. Температура является одним из наиболее мощных внешних факторов, влияющих на окисление и обезуглероживание как чугуна, так и стали. Как следует из соотношений, приведенных в работе [], между интенсивностью окисления и температурой существует экспоненциальная зависимость. В области температур более 0° -0 °С в железоуглеродистых сплавах в зависимости от химического состава отмечается критическая температура, выше которой процессы окисления протекают с огромной скоростью, она в основном связана с образованием значительного количества вюстита в окалине []. Зависимость интенсивности обезуглероживания от температуры имеет аналогичный вид, однако оно интенсифицируется при более низких, чем окисление, температурах в интервале 0° - 0 °С []. Во многих случаях обнаруживается неравномерный рост отливок. В большей мере, чем во всей отливке, рост происходит в поверхностных слоях, выступающих частях и углах с острой кромкой. При температурах более 0° - 0 °С агрессивность газовой среды очень сильно возрастает и скорость окисления резко увеличивается []. Т - температура, К. Экспериментально установлено, что существуют различные законы изменения скорости окисления, главными из которых являются: линейный, параболический и логарифмический []. Наибольшие скорости окисления в общем случае наблюдаются в системах, в которых оксиды обладают наибольшими концентрациями дефектов. При этом толщина пленок продуктов окисления, образующихся на металлах, изменяется в широких пределах. А и достигает во многих случаях значительной величины []. Линейный закон, при котором скорость реакции не зависит от времени, относится преимущественно к реакциям, скорость которых определяется стадией поверхностной реакции или диффузией через газовую фазу [].