Семеновський Олександр Євгенович. Комплексно-легована цементувальна сталь з мінімальними поводками при термічній обробці

Короткий опис

Семеновський Олександр Євгенович. Комплексно-легована цементувальна сталь з мінімальними поводками при термічній обробці : дис... канд. техн. наук: 05.16.01 / Національний аграрний ун- т. — К., 2006. — 161арк. — Бібліогр.: арк. 140-154.

Семеновський О.Є. Комплексно-легована цементувальна сталь з мінімальними поводками при термічній обробці. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.01 Металознавство та термічна обробка металів. Національний технічний університет України, Київський політехнічний інститут Київ, 2007 р.
Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми розробки комлексно-легованих сталей з заданим комплексом технологічних і службових характеристик. Теоретично обгрунтовано комплекс легуючих елементів для цементувальних сталей. Встановлено, що комплексне легування титаном, ніобієм і церієм дає можливість отримати сталь, яка має фізико-механічні властивості вищі ніж у сталі 12ХН3А. При цьому зберігається достатній рівень технологічних властивостей, а зміцнення відбувається за рахунок отримання більш дисперсної структури. Показано, що форма карбідної та карбонітридної фаз залежить від концентрації в ній титану і ніобію. Встановлена залежність між розмірами, концентрацією та відстанню між включеннями карбідної та карбонітридної фаз. Виведене рівняння дає можливість зв’язати концентрацію легуючого елемента через структуру сталі з її властивостями. Внесені доповнення в математичну модель, що безпосередньо пов’язує властивості і хімічний склад сталей, в частині визначених оптимальних концентрацій титану, ніобію та церію. В процесі дослідження технологічних властивостей сталей виведена характеристика, що вперше дозволяє кількісно оцінити схильність сталі до короблення в процесі хіміко-термічної обробки. Встановлені закономірності утворення мікротріщини при контактній втомі сталі. Розроблена комплексно-легована сталь 15ХГНБТЧ. Її впровадження у виробництво дозволило знизити в десять разів кількість браку при виготовленні шестерень. Ресурс роботи деталей, виготовлених із цієї сталі, підвищився в 1,3-1,6 рази, в порівнянні зі сталлю 12ХН3А.

1. Встановлено, що сталь 12ХН3А, має недостатній рівень фізико-механічних і технологічних властивостей, якого вимагають умови роботи і виготовлення шестерень редукторів гідромеханічних передач.
2. Доведено, що комплексне легування титаном, ніобієм і церієм дає можливість отримати фізико-механічні властивості вищі ніж у сталі 12ХН3А. При цьому зберігається достатній рівень технологічних властивостей, а зміцнення відбувається за рахунок отримання більш дисперсної структури. У роботі вперше встановлено, що в комплексних карбідах вміст ніобію повинен в два рази перевищувати вміст титану. При цьому частинки карбідної фази мають максимально дисперговану глобулярну форму.
3. З метою вдосконалення існуючих математичних моделей вперше встановлена залежність між розмірами, концентрацією та відстанню між включеннями карбідної та карбонітридної фаз. Виведене рівняння дає можливість зв’язати концентрацію легуючого елемента через структуру сталі з її властивостями. Для визначених оптимальних концентрацій титану, ніобію та церію уточнена математична модель, що безпосередньо пов’язує властивості і хімічний склад сталей.
4. Вперше виведена характеристика (коефіцієнт деформованості сталі - Ro), яка дозволяє кількісно оцінити схильність сталі до короблення в процесі хіміко-термічної обробки і встановлено, що її величина знаходиться в прямій залежності від функції, що характеризує схильність сталі до росту аустенітного зерна.
5. Комплексне легування титаном і ніобієм, які утворюють карбідну фазу, стійку до високих температур, знижує схильність сталі до росту аустенітного зерна. Зменшення деформації деталей в процесі гартування, виготовлених із сталі 15ХГНБТЧ, дозволило знизити в десять разів кількість браку в порівнянні з серійною сталлю 12ХН3А.
6. При дослідженні характеру руйнування деталей в роботі вперше дана відповідь на спірне серед дослідників питання про місце утворення первинної мікротріщини при пітингу. Встановлено, що в залежності від режимів навантаження і фізико-механічних властивостей випробовуваних матеріалів, вона може мати як поверхневий, так і підповерхневий характер.
7. На основі результатів проведених досліджень розроблений оптимальний склад комплексно-легованої сталі 15ХГНБТЧ. Ресурс роботи деталей, виготовлених з цієї сталі, підвищився в 1,3-1,6 рази, в порівнянні зі сталлю 12ХН3А.
8. Високі технологічні властивості сталі 15ХГНБТЧ дозволили розробити промислову технологію виготовлення шестерень для редукторів гідромеханічних передач на Львівському автобусному заводі. Відповідна технологія була розроблена у співпраці з Фізико-механічним інститутом НАН України і інженерними службами заводу ЛАЗ.
Впровадження у виробництво розробленої сталі 15ХГНБТЧ забезпечило зниження ціни на сталь до 12.602.350 крб. за тонну (замість 16.640.650 крб.- ціна сталі 12ХН3А) при потребі 130 тон сталі на рік економічний ефект склав 524.149.000 крб., в цінах 1994 року (або 75 660 тис. грн.).