Формирование и эволюция структуры, фазового состава и свойств сталей и сплавов в современных упрочняющих технологиях при прокатке

• Автор: Ефимов, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 322 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ И ДЕФЕКТНОЙ СУБСТРУКТУРЫ ПРИ
УПРОЧНЕНИИ ПРОКАТА И ВАЛКОВ
1.1 Термомеханическое упрочнение сталей: структура, свойства, физическая природа и механизмы
1.1.1 Структурно-масштабные уровни пластической деформации
1.1.2 Термомеханическое упрочнение прокатной продукции
1.2. Плазменное упрочнение чугунных валков: природа формирования повышенных эксплуатационных свойств
1.2.1 Модифицирование поверхности сталей и сплавов концентрированными потоками энергии
1.2.2 Поверхностное упрочнение валков горячей прокатки
1.3 Формирование наноструктурных состояний при упрочнении сталей и
сплавов - новый этап развития металлургии
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материалы исследования
2.2 Методики исследований
2.2.1 Методика металлографических исследований
2.2.2 Методика измерения микротвердости
2.2.3 Методики исследования просвечивающей электронной
микроскопии
2.2.4 Методика сканирующей электронной микроскопии
2.2.5 Методика рентгеновского микроанализа
2.2.6 Методика исследования механических свойств
ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИИ ПЛАЗМЕННОГО УПРОЧНЕНИЯ ЧУГУННЫХ ВАЛКОВ И ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ АРМАТУРЫ И ФАСОННОГО ПРОКАТА
3.1 Физико-технологические особенности и оборудование плазменной поверхностной обработки
3.2 Термомеханическое упрочнение арматуры большого диаметра: технология и оборудование
3.3 Особенности технологии термомеханического упрочнения фасонного
проката
ГЛАВА 4. СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ И ДЕФЕКТНАЯ СУБСТРУКТУРА ВАЛКОВ ИЗ ЧУГУНА МАРКИ СШХНФ ПОСЛЕ ПЛАЗМЕННОГО УПРОЧНЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
4.1 Исследование структуры и свойств валкового чугуна
4.4.1 Состояние литого чугуна
4.1.2 Состояние чугуна после плазменной обработки
4.2 Макромасштабный уровень эволюции структуры
4.2.1 Структура валка после плазменной обработки
4.2.2 Структура упрочненного валка после эксплуатации на прокатном стане
4.3 Мезомасштабный уровень эволюции структуры
4.3.1 Фрактография поверхности разрушения упрочненного валка
4.4 Микромасштабный уровень эволюции структуры
4.4.1 Структура чугунного валка после плазменной обработки
4.4.2 Кривизна-кручение кристаллической решетки и дально-действующие поля напряжений после плазменной обработки
4.4.3 Градиент структурно-фазового состава, формирующийся при плазменном упрочнении поверхности
Выводы по главе
ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ, ФАЗОВОГО СОСТАВА И ДЕФЕКТНОЙ СУБСТРУКТУРЫ ВАЛКОВ ИЗ ЧУГУНА МАРКИ СПХН ПОСЛЕ УПРОЧНЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
5.1 Эволюция структурно-фазовых состояний и дефектной субструктуры валков при плазменном упрочнении и эксплуатации
5.1.1 Электронномикроскопические исследования структуры по сечению калибра плазменноупрочненных валков
5.2 Наномасштабный уровень формирования и эволюции структурнофазовых состояний
5.3 Электронномикроскопические исследования элементного состава по сечению калибра валков
5.4 Структурно-фазовые состояния поверхностных слоев плазменноупрочненных чугунных валков после прокатки 300 т арматуры
5.5 Анализ структурно-фазовых состояний упрочненного валка после
эксплуатации методами тонких фольг
Выводы по главе
ГЛАВА 6. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ И ДЕФЕКТНОЙ СУБСТРУКТУРЫ АРМАТУРЫ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА ИЗ СТАЛИ 18Г2С ПРИ
ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОМ УПРОЧНЕНИИ
6.1 Макромасштабный уровень организации структурно-фазового состава
6.2. Мезомасштабный уровень
6.2.1 Организация структурно-фазового состава арматурного прутка
6.2.2. Фрактография поверхности разрушения стержня
6.3. Микромасштабный уровень организации структурно-фазового состава
арматуры
6.4 Градиент структуры, формирующейся при термомеханическом упрочнении арматуры

особенности плазменной закалки способствуют фиксации дисперсионного упрочнения в начальной стадии [114]: выделяющиеся частицы имеют субмикроскопические размеры, не успевают коагулировать и равномерно распределены в высокодисперсной мартенситной матрице. Твердость стали 150ХНМ после плазменного упрочнения выше, чем после объемной закалки.
Технология микроплазменной закалки калибров прокатных валков разработана довольно детально и внедрена на некоторых металлургических предприятиях [115-120]. В качестве источника нагрева используется микроплазменная дуга, что обеспечивает достижение технического результата, близкого к получаемому при лазерном или электронно-лучевом методах, но со значительно меньшими экономическими и производственными затратами.
В патенте [121] предлагается схема микроплазменного упрочнения калибра прокатных валков, которая заключается в термической обработке ручьев по спиральной линии в определенной последовательности. Увеличение наработки на упрочненный по новому способу калибр, по сравнению с типовой закалкой, составляет 1,3-1,5 раза.
Высокоэнергетическая электронно-лучевая обработка (ЭЛО) используется для упрочнения сталей и сплавов [122, 123]. Этот способ получил название радиационно-термической обработки (РТО). Варьируя мощность излучения, диаметр электронного пучка и скорость его сканирования, можно в широких пределах изменять структурное состояние и механические свойства приповерхностных слоев. В рамках модели объемного теплового источника проведены аналитические расчеты температурных полей и полей термоупругих напряжений, возникающих в металлах при электронно-лучевой обработке. При воздействии неподвижным электронным пучком (стационарный режим ЭЛО) в центральной зоне пятна облучения возникают сжимающие напряжения. Максимальные напряжения в центре очага воздействия обратно пропорциональны эффективной глубине пробега электронов и скорости сканирования пучка.