Закономерности влияния температурно-деформационных параметров обработки стали на формирование равномерной МЕЛКОЗЕРНИСТОЙ структуры ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ОСЕЙ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета й задачі дослідження, наукова новизна та практична цінність отриманих результатів.

У першому розділі "Аналіз результатів досліджень формування структури осьових заготовок" сформульовані основні вимоги, що пред'являються до структури та властивостей залізничних осей з вуглецевої сталі. Виконано огляд науково-технічної літератури, який стосується причин виникнення дефектів і нерівномірності зеренної структури в сталі.

4

З аналізу досліджень, присвячених вивченню причин і механізмів утворення внутрішніх дефектів при деформації заготовок, витікає, що вони проведені переважно для умов деформації малопластичних легованих сталей при куванні.

Огляд літературних даних показав, що існує багато критеріїв оцінки деформації металу, однак вони не відображають характер проробки структури металу по перерізу прокату.

У відомих роботах не враховувався вплив інтенсивності режимів обтиснень злитків на блюмінгу на якість готового термообробленого прокату, зокрема на рівномірність одержуваної зеренної структури.

Проведений аналіз показав, що в існуючих роботах не визначені закономірності формування структури сталі в процесі деформації осьових заготовок і їх спадкоємний вплив на структуру термооброблених осей.

З аналізу досліджень, присвячених вивченню різнозернистості в заготовках осей, випливає, що закономірності й механізми її утворення вивчені недостатньо.

На підставі проведеного аналізу обгрунтовано постановку мети й основних задач дисертаційної роботи.

У другому розділі "Матеріал та методика проведення досліджень" наведені дані про матеріал і методики досліджень. Матеріалом досліджень були зразки з металу, відлитого в злиток і безперервнолитого металу, зі сталі марки ОС за ГОСТ 31334:2009 (C = 0,42-0,50 %; Mn = 0,60-0,90 %; Si = 0,15-0,35 %; P < 0,035%; S < 0,035%; Cr < 0,30%; Ni < 0,30%; Cu < 0,25%), а також заготовок і нормалізованих осей.

Вплив режимів деформації й термічної обробки заготовок на формування структури осьової сталі проводили в лабораторних і виробничих умовах.

Для оцінки проробки металу використовували методику, засновану на зміні щільності дендритної структури по перерізу прокату. Відбір проб для дослідження робили від промислових заготовок, отриманих з безперервнолитого металу й металу, відлитого в злиток. Первинну (дендритну) структуру виявляли травленням у гарячому розчині пікрата натрію.

Дослідження зростання аустенітного зерна залежно від температури нагрівання, проводили за допомогою гартівного методу. Зразки, відібрані від заготовок, отриманих зі злитка й безперервнолитого металу, нагрівалися від 1050 до 1250 ºС і витримувалися при кожній температурі від 1 до 5 годин з півгодинним інтервалом. Охолодження зразків здійснювали у воді. Границі аустенітного зерна виявляли спеціальним реактивом. Перлітно-феритну структуру виявляли травленням в 2% розчині азотної кислоти в етиловому спирті.

Для визначення температурного інтервалу структурної перекристалізації осьової сталі, з метою уточнення температури нормалізації, був проведений наступний експеримент. Зразки осьового металу нагрівали до температур 800-970 ºС, витримка при кожній температурі нагрівання становила 15 хв. З метою встановлення впливу температури нагрівання на величину аустенітного зерна одну частину зразків охолоджували у воді, а другу охолоджували з піччю (зі швидкістю, відповідною до охолодження на повітрі нормалізованих осей). Металографічні дослідження виконували на мікроскопі "Axiovert 200 M MAT", кількісний аналіз у програмі "Axiovision 4.6.3". Мікроструктуру зразків оцінювали відповідно до вимог стандартів ГОСТ 5639-71 і ASTM Е112.

5

Визначення критичних точок для дослідних сталей проводили на дилатометрі МД-83 конструкції Інституту чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України.

Розподіл легуючих елементів досліджували за допомогою електронно-зондового мікроаналізатора МС-46 фірми CAMECA, а також за допомогою растрового електронного мікроскопа EVO-60, оснащеного мікрозондом INKA ENERDGY 350 (розробка фірми "Карл Цейс"). Значення ударної в'язкості прокату визначали за допомогою маятникового копра ПСВ-30 за ГОСТ 9454-78. Мікротвердість вимірювали на приладі ПМТ-3 за ГОСТ 9450. Визначення механічних характеристик проводили за стандартною методикою випробувань на розтягання (ГОСТ 1497-84). Аналіз зламів ударних зразків виконували на растровому електронному мікроскопі РЕМ 200.

У третьому розділі "Дослідження впливу деформаційно-термічної обробки на формування структури осьових заготовок" наведені результати дослідження впливу ступеня деформації на формування структури осьової заготовки.

Встановлено, що характерні риси дендритної будови осьової заготовки, незважаючи на тривалі термічні обробки, практично повністю зберігаються в структурі готових осей.

Визначено, що із усього циклу деформаційно-термічних обробок на параметри дендритної структури переважний вплив надає прокатка злитка осьової сталі на початковому етапі деформаційної обробки, тобто на блюмінгу.

Показано, що мірою проробки металу, при пластичній деформації може слугувати щільність дендритної структури по перерізу заготовки.

Для дослідження зміни дендритної структури був проведений експеримент на зразках осьових заготовок, нагрітих до температур гарячої деформації (1000, 1100, 1140 і 1200 °С), потім прокатаних з різним ступенем деформації 5, 22,5 і 40 % та наступним уповільненим охолодженням.