Введение к работе
».' ^4 I.
> тдел І
кертафМТуахьцдстц теод. Необходимость повышения качества выпускаемой продукции бвз дополнительных затрат на ее производство выдвигает в число первостепенных задач, стоящих' перед металлургической и машиностроительными отраслями промышленности, расширение выпуска и применения ономяолэгишваншк и, в том числа, микролегированних сталей. Микролегирование бором не только позволяет снизить экономические затраты на производство высококачественных сталей, по одновременно способствует повышению прокалиааемости, вязкости, свари-, ваемости. Мировая промышленная практика свидетельствует о перспективности применения борсодержащих сталей 'для изготовления деталей методом холодной штамповки.
Несмотря на технологические преимущества борсодержащих сталей, их внедрение в массовое производство солряяено с определенными трудностями, к числу которых относятся сложности металлургического характера (необходимость получения- строго нормированных малых концентраций бора в процессе выплавки стали, поддержание на заданном уровне содержания азота, титана и алюминия) и отсутствие научно обоснованных рекомендаций по выбору режима термической обработки бореодержащкх сталей в зависимости от технологических особенностей изготовления и содержания бора и углерода.
, ІІ настоящее время благодаря исследованиям советских и зарубежных учених Архарова, Вишрова, Гсльдшгейна, Праданцева, Николсона, iteK Брайда, Майтреяьерра, Ито, Ераунригга и др. накоплен большой экспериментальный и теоретический материал о поведении бора в сталях и особенностях их применения. Тем не менее такие важные аспекты, как механизм влияния бора на ирокаливаемость, природа твердого раствора бора в альфа-железе, термодошамичеїтае условия образования сегрегации бора, влияние технологии металлургического производства я параметров термической обработки бореодержащих 'сталей на их про-каливаемость до сегодняшнего дня не нашли однозначного толкования. Поскольку от знания этих вопросов зависит эффективность применения-бора как микралзгирующзго элемента в низколегированных сталях, указанные проблемы представляют научный интерес и имеют практическое значение.
Диссертационная работа выполнена в Тульском политехническом институте в рамках тематического плана Ш? ТулШІ, координируемого ійшвузом РСФСР (тема 28-81, номер гос.регистрации 80065420), и Программы ГхОГГ .0.16.05 "Создание и освоение прогрессивннх ста.чнй для.холодной штамповки".
Автор ?,ачища№
'- положение о воздействия опережающей сегрегации бора на распределение углерода и шкромеханическле характеристики сплавов системы Fe - С - В ;
установленные закономерности влияния температурно-вреыен-ных параметров термической обработки на распределение бора, структуру и свойства низколегированных борсодержащих сталей;
механизм влияния микродобавок бора на прокаливаемость углеродистых и низколегированных конструкционных сталей и данные о дрокаллваемостн шрганцевоборцсгнх сталей конверторной выплавки;
методики определения подуиартенсигной прокаливаемости и лрокаливаешсти на 90 % мартенсита;
рекомендации по выбору режимов закалки конструкционных борсодержащпх сталей.
Цель работы.'Установление закономерностей и механизма воздействия ьшкродобавок бора на прокаливаемость углеродистых и низко- ' легированных конструкционных сталей и разработка режимов термической обработки, обеспечивающих повышение их эксплуатационных характеристик.
О&дия методика исследование. Для изучения влияния температур-но-временных параметров тарішческой обработки на распределение бора и углерода з структуре сталей использовали мэтода трековой и актявациояной авторадиографии. Измерения внутреннего трения проводили на установках РлМ-ТулШ-3 и РУВЭДУ-ТулШ. Микроструктуру исследовали на оптическом микроскопе " Neophot - 21" и электронном шкроскоде ЭлВ-1001. РенггеноструктурныЙ анализ выполняли о помощью дифракгометра "ДРОН-2.0". Измерения макро- и шкротвердооти осуществляли в соотвегствші с ГОСТ 9450-76 и S0I3-59 на приборах ТК-2М и ШТ-3. Механические испытания проводили на универсальной машине Р-5 в соответствии о ГОСТ 1497-84 и на копре Ж-30 по ГОСТ 9454-78.
Обработку экспериментальных результатов и оценку их достоверности выполняли на „основе ГОСТ 8.207-76.
Научная новизна: - '
с использованием двухэлементной активационной авторадаогра-фии выявлена опережающая по сравнению с углеродом неравновесная сегрегация бора на структурных несовершенствах в аустените при закалочном охлаждении, обуславливающая повышение равномерности распределения и содержания углерода в объеме твердого раствора;
устаювлены основные закономерности, и механизм влияния
микродобавок бора на прокаливаемость углеродистых и низколегированных сгалей, учитывающий опережающую сегрегацию бора на структурных дефектах при ускоренном охлавдении, повышение плотности дислокаций в аустениге и уменьшение его механической стабильности
в интервала «ін-iJx;
разработаны и оооснованы метод определения подумартенсит-ной прокалнваемости, базирующийся на экстремальном характере изменения дисперсии твердости в зависимости от соотношения структурных составляющих, и экспрессный метод определения прокаливавшем на 90 % мартенсита, основанный на изменении отраяатальной способности механически обработанной поверхности торцового образца в зависимости от твердости;
предложены математические модели определения продолжительности изотермической выдержки при ауствнитизацин низкоуглеродистых борсодерхащих сталей.
Практическая ценность и ..реализация, результатов работы. Результаты исследований позволили разработать рекомендации по выбору режимов нагрева под закалку конструкционных низколегированных сталей в зависимости от содеряания бора, углерода и размера аустениг-ного зерна, обеспечивающие максимальные значения бор-фактора, мар-тенсигной прокалиоаемости и вязкости стали в низкоотпущенном состоянии. Совместно с ILiiUTri и ЦНЛШ разработан руководящий документ Рд 37.0L2.G27-S0 "Борсодеряащиа стали для холодной объемной штамповки", рзгламентирующий использование данных сталей на предприятиях ІЛинавтосельхозмаша. В результате совместной работы с МЛлЫ по замене сталей ЗдАк, 40Х на сталь 20Г2Р при изготовлении высокопрочного крепека на заводах "Красная Этна", "Автонормаль", ПО "ЗИЛ" подучен годовой экономический эффект 505 тыс.руб.(доля ТулІН - 100 тыс.руб.). Разработаны и аттестованы Госстандартом СССР таблицы стандартній; справочных данных ГСССД 144-89 "Борсодер-жавде стали для холодной штамповки 05ЇГР, І2ГІР, 20КР, 30ГІР. Упругие свойства. Модуль нормальной упругости при теглературах -80...300 С",
Апробация; рдбдтц. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на II Всесоюзном совещании по жаропрочным покрытиям (Тула, 1983), Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "интенсификация металлургических процессов и повышение качества металлов и сплавов" (Тула, IS90), представлены на Совещании по механизмам внутреннего трения в твердых телах (Тбилиси, 1989), а также на XXIII» ХХУ, ХХ7І научно-технических
конференциях профессорско-преподавательского состава ТулИЛ.
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 4 публикациях .
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа выполнена на 165 страницах и включает введение, обзор литературы, методическую главу, 2, исследовательские главы, заключение, список литературы и приложения; содеркшт!40 страниц печатного текста, 35 рисунков, 15 таблиц, библиографический список иэ 225 наименований.
