Разработка и освоение промышленного производства проката из огнестойкой стали для строительных конструкций

• Автор: Муратов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.05, 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 204 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава I. Литературный обзор

1.1. Механизмы упрочнения стали

1.1.1 Предел текучести и твердорастворное упрочнение

1.1.2 Дисперсионное упрочнение

1.1.3 Границы зерен и прочность стали.

1.1.4 Эффективность различных механизмов упрочнения при

повышенных температурах.

1.2. Исследования в области разработки огнестойких

строительных сталей

1.2.1 Методы испытаний и исследований образцов при
повышенных температурах
1.2.2 Изменение прочностных свойств строительных сталей при
повышении температуры.
1.2.3 Влияние легирующих элементов на механические свойства
стали при повышенных температурах
1.2.4 Влияние микроструктуры на прочностные свойства стали при
повышенных температурах
1.3 Состояние вопроса создания строительных сталей
повышенной огнестойкости и требования к ним
1.3.1 Некоторые типы огнестойких сталей, применяемых за
рубежом
1.3.2 Требования, предъявляемые к огнестойким строительным
сталям.
1.4 Заключение и постановка задачи
Глава II. Материал и методики исследования.
Глава III. Разработка стали повышенной огнестойкости.
3.1 Металловедческое обоснование системы легирования для
создания огнестойкой стали при температурах 00С
3.1.1 Исследование огнестойкости некоторых промышленных
строительных сталей
3.1.2. Обоснование и разработка базового состава огнестойкой
3.2 Исследование влияния химического состава и технологических схем термодеформационной обработки на структуру и комплекс механических свойств лабораторных сталей
3.2.1 Исследование механических свойств опытных плавок при
комнатной и повышенных температурах
3.2.2 Металлографическое исследование структуры.
3.2.3 Исследование тонкой структуры и е изменения при
нагреве.
3.2.4 Исследование критических точек фазовых переходов
3.3 Анализ взаимосвязи химического состава, технологических
параметров, микроструктуры и свойств огнестойких сталей .
3.3.1 Стали системы СгМоУМ
3.3.2 Стали с повышенным содержанием азота
3.3.3 Стали с повышенным содержанием кремния
3.3.4 Стали, микролегированные бором
3.3.5 Влияние температуры конца прокатки
3.3.6 Влияние скорости последеформационного охлаждения
4 3.3.7 Влияние отпуска
Выводы по главе III.
Глава IV. Разработка состава и требований к технологии производства огнестойкой стали, оценка технологических
свойств
Ь 4.1 Оценка склонности к деформационному старению
4.2 Оценка свариваемости
4.3 Исследование фазовых превращений
4.4 Разработка состава и технологии промышленного
производства огнестойкой стали.
Выводы по главе IV.
Глава V. Промышленное опробование производства огнестойкой стали на комбинате УралСталь
5.1 Выплавка, внепечная обработка и разливка стали
5.2 Прокатка стали марок БФ и МБФ на блюминге и на стане
5.3 Исследование механических свойств листового проката из
стали БФ и МБФ и разработка режимов термической
обработки
Выводы по главе V
Глава VI. Исследование служебных свойств огнестойкой стали.
6.1 Оценка свариваемости
6.2 Испытания на огнестойкость конструкций из огнестойкой
Выводы по главе VI.
Общие выводы.
Литература


В настоящее время установлено, что деформационное старение развивается лишь при наличии в твердом растворе атомов углерода и азота. Достаточно чистое железо, содержащее менее "3 % указанных элементов, не склонно к деформационному старению [-]. Деформационное старение не развивается также в тех случаях, когда углерод и азот связаны в виде прочных карбидов и нитридов (например, титана) или выделились в результате длительного старения в виде цементита и нитридов []. На основании этих факторов влияние деформационного старения объясняли образованием выделений карбидов и нитридов. Однако частицы выделений удалось наблюдать только в перестаренных образцах. В связи с этим для объяснения процессов, протекающих на ранних стадиях старения, стали привлекать представления о взаимодействии атомов, растворенных по типу внедрения, с дислокациями [,-]. Преимущественное расположение атомов внедрения около дислокаций приводит к снижению энергии упругой деформации всего кристалла, вследствие чего имеется стимул для повышения концентрации атомов внедрения около дислокаций (образования «облаков Коттрелла»). Взаимодействие между полем напряжений дислокации и полем напряжений расположенного около нее атома внедрения приводит к закреплению дислокации. Для перемещения закрепленной дислокации по сравнению со свободной требуется дополнительное напряжение, связанное с необходимостью «оторвать» ее от «атмосферы» атомов внедрения. В процессе старения после деформации атомы углерода и азота закрепляют «свежие» дислокации, образовавшиеся в результате деформации. В результате предел текучести должен увеличиться. Весьма полезным для изучения взаимодействия дислокаций с атомами примесей оказался метод измерения амплитудной зависимости внутреннего трения []. Повышение амплитуды колебаний при измерении внутреннего трения выше некоторого значения вызывает движение дислокационных линий, которое приводит к дополнительному рассеянию энергии. Движение дислокаций под действием переменных напряжений, а, следовательно, и рассеяние энергии, связанное с движением дислокаций, зависят от степени закрепления дислокаций атомами примесей. Таким образом, по амплитудной зависимости внутреннего трения можно, очевидно, судить о степени закрепления дислокаций. Одной из наиболее развитых теорий внутреннего трения является теория Гранато и Люке []. В ней принимается, что под действием переменного напряжения дислокации в металле колеблются подобно натянутой струне. Дислокации закреплены атомами примеси и узлами дислокационной сетки; в большинстве случаев точки закрепления примесями расположены чаще, чем узлы сетки. При малых напряжениях происходит колебание отрезков между точками закрепления атомами примеси (со средней длиной Ьс, рис. Ь*. Рис. Схема, показывающая выгибание и разблокировку дислокаций под действием увеличивающегося приложенного напряжения. Точки -места закрепления дислокаций атомами примесей. Крестики - узлы дислокационной сетки. В процессе старения происходит также заметное увеличение предела текучести (рис. Рис. Таким образом, увеличение предела текучести наблюдается на разных стадиях старения и, следовательно, происходит как в результате процесса закрепления дислокаций атомами внедрения, так и процесса образования выделений. Поскольку основной структурной составляющей конструкционных сталей является феррит, то свойства стали в основном определяются его свойствами. Количественная оценка упрочнения железа (феррита) при легировании производится в предположении аддитивности вкладов в упрочнение отдельных легирующих элементов. Атомы внедрения на два порядка сильнее упрочняют феррит, чем атомы замещения. Отмеченное влияние различных легирующих элементов на упрочнение феррита характеризуется также данными рис. Эти данные также показывают, что в области малых концентраций наибольшее упрочняющее влияние оказывает фосфор, тогда как хром, находящийся в феррите, в наименьшей степени упрочняет железо. Однако, следует иметь ввиду, что практически все легирующие элементы, за исключением марганца, никеля и кобальта снижают сопротивление стали хрупкому разрушению [].