Введение к работе
Актуальность работы На современном этапе развития автомобилестроения особо актуальной задачей является снижение материалоемкости современного автомобиля, что позволит уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду, как на стадии производства, так и его эксплуатации. Ее реализация осуществляется в рамках общеевропейских программ, таких как ULSAB - ультралегкий кузов, а также программ по повышению доли высокопрочных крепежных деталей в современном автомобиле. Последняя про-ірамма особенно актуальна для отечественного автомобилестроения, для которого доля высокопрочных крепежных деталей (уровня прочности от 800 до 1200 МПа, что соответствует классам прочности 8.8, 10.9 и 12.9) не превышает 45% Реализация программ снижения материалоемкости производства крепежных деталей, сопровождается стремлением автопроизводителей снизить также и его энергоемкость, так как существующая технология изготовления предполагает существенные энергозатраты как на стадии подготовки металлопроката, так и на стадии термообработки готовых изделий. В этой связи, весьма актуальной является задача данной работы - разработка и реализация комплексного технологического решения по созданию ресурсосберегающей технологии производства высокопрочных стержневых крепежных деталей из экономнолегированных сталей со специально подготовленной перед холодной высадкой структурой, обеспечивающей формирование заданного комплекса потребительских свойств только за счет деформационного упрочнения (исключая завершающее термоупрочнение готовых деталей) Использование в этой связи термоупрочненного проката, либо проката из микролегированных сильными карбидообразующими элементами сталей, из-за сильпого деформационного упрочнения стали, позволяет получать только детали простой формы. Применение сталей с двухфазной структурой, обладающих хорошим сочетанием характеристик прочности и пластичности при холодной деформации, хотя и позволяет получить детали сложной формы, но ограничено необходимостью обеспечения высокоточного режима термической обработки. Нагрев проката токами высокой частоты (ТВЧ) в узком температурном интервале и интенсивное спреиерное охлаждение позволяет использовать экономнолегированные, и, в частности, новые, низкоуглеродистыс, микролегированные бором стали Это обеспечивает при холодной объемной штамповке в процессе производства стержневых крепежных деталей оптимальное соотношение прочностных и пластических характеристик.
Цель и задачи исследования На основе установления количественных закономерностей влияния исходной структуры, степени предварительной пластической деформации, температуры закалки из межкритического интервала температур (МКИ) на морфологию упрочняющей фазы и ее трансформацию при последующей холодной пластической деформации разработать новые (и оптимизировать существующие) маруи ничтгпугпрргши-
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА I
SngUU
4 низкоуглеродистых борсодержащих сталей и сквозную ресурсосберегающую технологию производства из них высокопрочных стержневых крепежных деталей Научная новизна
1. На основе установленных количественных закономерностей влияния:
- содержания титана (0,01-0,03% масс), азота (0,005-^),015% масс), алюминия
(0,020% и 0,050% масс) и бора (0,0О05-Ю,ОО5О % масс) на концентрацию «эффективного»,
не связанного в нитриды, бора;
- содержания углерода (0,05-0,21% масс), марганца (0,30-1,30% масс)
«эффективного» бора (0,0005-0,0050% масс) на прокаливаемость исследуемых сталей;
предложены (и запатентованы) новые системы экономного легирования и раскисления
сталей типа 12Г1Р и 08Р, исключающие связывание бора в нитриды и обеспечивающие
повышенные характеристики прокаливаемости.
2. Выявлена зависимость между величиной исходного зерна аустенита (15-65
мкм), степенью предварительной деформации калибровкой (0-30%), температурой
закалки из МКИ температур (740^760С) и морфологией упрочняющей фазы в сортовом
прокате из стали 10, 08Р и 12Г1Р, а также ее трансформацией при холодной пластической
деформации калибровкой в интервале 0-50%.
Практическая ценность
1. Предложена и опробована в условиях ОАО «БЕЛЗАН» сквозная ресурсосберегающая технология производства высокопрочных стержневых крепежных деталей (болты M10xl,25-M14xl,25 и шпильки M8xl,25-M16xl,25) из круглого сортового проката низкоуглеродистых борсодержащих сталей, позволяющая получить требуемый комплекс потребительских свойств деталей только за счет деформационного упрочнения, исключая операции их завершающего термоупрочнения и заменяя длительную (до 40 часов) операцию сфероидизирующего отжига проката на его закалку из МКИ (нагрев ТВЧ) круглого сортового проката в мотках, продолжительностью не более 1,5 часа.
2 Результаты работы использованы при оптимизации состава борсодержащих сталей и включены в нормативно- техническую документацию (ТС 00187895-028-2002, ТС 00187895-026-2002, ТС 00187895-031-2003, ТС 00187895-062-2004) на производство из них сортового проката в мотках. Полученные результаты защищены 4-мя патентами РФ.
3. Разработана и освоена на ОЭМК ресурсосберегающая технология производства
сортового проката 012-032 мм из борсодержащих сталей типа 12Г1Р и 08Р. Опытные
партии стали 08Р (500 т) и 12ПР (10000 т) успешно переработаны в условиях ОАО
«БЕЛЗАН».
Апробация работы Результаты проведенных исследований докладывались на I и
5 апрель 2002 и 2004 г.г, Москва, МГИСиС; на П Международной научно-практической конференции «Материалы в автомобилестроении», июль 2003 г., Тольятти, ОАО «АВТОВАЗ»; I Международной школе «Физическое материаловедение», ноябрь 2004 г., Тольятти, Россия; на Научно-техническом семинаре «Научно-техническое обеспечение инновационной деятельности предприятий, институтов, фирм в металлургии», 17 ноября 2004 г., Москва, МГИСиС.
Публикации По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе получено 4 патента РФ. Публикации отражают основное содержание работы
Структура работы и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения. Общий объем 148 машинописных страниц, в том числе 46 рисунков, 19 таблиц, библиография 183 источника.
