Шейченко Галина Валентинівна. Створення економнолегованих корозійно-стійких метастабільних аустенітно- феритних сталей і керування їх властивостями

Короткий опис

Шейченко Галина Валентинівна. Створення економнолегованих корозійно-стійких метастабільних аустенітно- феритних сталей і керування їх властивостями: дис... канд. техн. наук: 05.02.01 / Запорізький національний технічний ун-т. - Запоріжжя, 2005.

Шейченко Г.В. Створення економнолегованих корозійно-стійких метастабільних аустенітно-феритних сталей і керування їх властивостями. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 Матеріалознавство. Запорізький національний технічний університет, 2005 р.
Дисертаційна робота присвячена розробці нових економнолегованих корозійно-стійких сталей аустенітно-феритного класу з підвищеним комплексом фізико-механічних, службових характеристик для заміни дорогих хромонікелевих дефіцитних сталей. Тема дисертації є актуальною, спрямованою на вирішення важливої для України науково-технічної та народногосподарської проблеми економії гостродефіцитного легуючого компоненту нікелю. Дисертація має наукову та практичну цінність.
У роботі розроблені оптимальні склади економнолегованих коррозійно-стійких сталей з підвищеними міцнісними і пластичними властивостями, ударною в'язкістю, у тому числі й у литому стані, що досягається певним фазовим співвідношенням фериту і метастабільного аустеніту, а також використанням деформаційного мартенситного'перетворення при випробуваннях та експлуатації. Запропоновані режими термічної обробки (температурно-тимчасові параметри гартування, ВТЦО, старіння, обробки холодом), які дозволяють регулювати фазове співвідношення між феритом та аустенітом, ступінь розвитку деформаційних мартенситних перетворень метастабільної аустенітної фази, підвищуючи комплекс механічних властивостей розроблених сталей.
Результати роботи впроваджені у ВАТ «Завод «Південьгідромаш» для виготовлення деталей насосів, які працюють в умовах морської води, розчинах середньої агресивності. Реалізація результатів роботи забезпечує надійність роботи насосів, економію матеріальних та енергетичних ресурсів.

1. У дисертації подано нове вирішення науково-технічної проблеми створення нових економнолегованих корозійно-стійких сталей наFe-Cr-Mnоснові, які самозміцнюються при експлуатації, і способів керування їх властивостями для заміни дефіцитних і дорогих хромонікелевих сталей.
2. Встановлено, що зміною вмісту хрому в нових сталях у межах 15-22 % і марганцю в межах 8-12 % можна регулювати кількість фериту та аустеніту (від 14 до 82 % кожної фази) і ступінь метастабільності- фази. Визначальний вплив на вміст феритної фази у сталях наFe-Cr-Mn основі надає хром. Використання марганцю, невеликих додатків міді, нікелю (< 0,8 %) є перспективним з погляду економії нікелю та отримання гарного комплексу механічних і антикорозійних властивостей.
3. Встановлено, що механічні властивості досліджених сталей суттєво залежать не тільки від початкової кількості аустеніту і фериту, але й від кінетикиgaДМПВ, яка визначає формування межі міцності, пластичних властивостей та ударної в'язкості нових сталей. КінетикаgaДМПВ аустенітної фази у сталях аустенітно-феритного класу залежить від складу сталі (вмісту марганцю, хрому та інших легуючих елементів) і початкового, перед випробуваннями, співвідношення між аустенітом і феритом.
4. Встановлено, що зміною температурно-тимчасових параметрів гартування, ВТЦО, старіння і обробки холодом можна в досить широких межах регулювати фазове співвідношення між феритом і аустенітом, впливати на ступінь деформаційної метастабільності останнього й керувати комплексом механічних властивостей хромомарганцевих сталей аустенітно-феритного класу.
5. Підвищений комплекс міцнісних, пластичних властивостей і опору крихкому руйнуванню розроблених економнолегованих сталей аустенітно-феритного класу досягається при оптимальному фазовому складі й кінетиціgaДМПВ. Метастабільность g-фази іgaДМПВ при динамічних випробуваннях суттєво змінюють характер мікроруйнування, забезпечуючи гальмування тріщини, яка розвивається і збільшує її протяжність, що обумовлює аномально високі значення ударної в'язкості розроблених сталей.
6. Порівняння корозійної стійкості розроблених економнолегованих і відомих хромонікелевих сталей показує, що сталі оптимальних складів, які містять 17-19 %Crі 9-10 %Mn(09Х17Г10НДСЛ, 09Х19Г10НДСЛ та ін.) у 25 % розчині моноетаноламіна, у морській воді Азовського моря, синтетичній морській воді Тихого океану перевершують аустенітну сталь 10Х18Н10Л.
7. Побудовані математичні моделі, які описують вплив легуючих елементів і параметрів термічної обробки, на фазовий склад, механічні характеристики і кінетикуgaДМПВ аустенітно-феритнихFe-Cr-Mn сталей, дозволяючи прогнозувати формування їх механічних та експлуатаційних властивостей.
8. Розроблена математична модель МСЕ дозволила оцінити розподіл напруг при крученні по перетину зразка і впливу їх розподілу на кінетикуgaДМПВ. За допомогою математичних моделей розподілу напруг визначені зони на робочих органах насосів, які піддаються максимальним навантаженням і руйнуванню. Встановлено, що застосування МСЕ в математичному моделюванні дозволяє точно прогнозувати локалізацію зон ДМПВ в матеріалі конструкції деталей.
9. Сталь оптимального складу 10Х17Г10НДСЛ показала підвищені експлуатаційні властивості, відповідні дорогим хромонікелевим сталям, що дозволило провести заміну дефіцитних хромонікелевих корозійно-стійких сталей (10Х18Н10Л) і впровадити її в виробництво з економічним ефектом понад 240 тис. грн.