Введение к работе
Актуальность работы. Для целенаправленного создания сталей с ребуемыми свойствами необходимо овладеть умением формирования заданной труктуры путем подбора химического состава, а также последующей ермической обработки. С помощью модельных представлений, в которых бобщен практический опыт, можно указать основные перспективные управления повышения качества материалов путем подбора режима ермической обработки с целью создания необходимой структуры, исследование структурообразования в хромоникельмолибденовых сталях при іроизвольном охлаждении особенно актуально в связи с их промышленным іспользованием для крупных поковок, в сечении которых возможно ібразование смешанных структур.
Для крупных поковок и отливок сечением до 1200 мм разработка ехнологии термообработки может быть осуществлена только на основе гасчетных методов определения распределения структурных составляющих по :ечению изделия и получаемых служебных свойств. Основным достоинством «счетного метода является количественная оценка закономерностей влияния щмического состава и режима термической обработки на кинетику фазовых тревращений и свойства сталей в различном структурном состоянии, что тозволяет осуществить научно обоснованный выбор стали для срупногабаритных деталей.
К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал и ;деланы существенные научные обобщения по описанию распада іереохлажденного аустенита и закономерностям структурообразования при гермической обработке конструкционных сталей. В основном это феноменологические подходы, основанные либо на эмпирических уравнениях.
либо на теории зарождения и роста центров кристаллизации. Практически нет единого количественного описания фазового превращения, позволяющего прогнозировать протекание распада переохлажденного аустенита при различных температурах.
В то же время очевидно, что для более полной реализации возможностей легирования и термической обработки необходимо детальное изучение особенностей распада переохлажденного аустенита с целью разработки аналитического описания фазового превращения для создания структур, обладающих высоким комплеком механических свойств.
Целью работы является изучение кинетики распада переохлажденного аустенита хромоникельмолибденовых сталей для оптимизации процессов термической обработки крупных поковок, благодаря чему можно обеспечить повышение уровня конструктивной прочности. В связи с этим в работе были поставлены следующие задачи:
- выявить кинетические особенности фазовых превращений при распаде
переохлажденного аустенита в конструкционных сталях в изотермических
условиях и при непрерывном охлаждении;
- изучить количественное влияние размера аустенитного зерна и
легирования среднеуглеродистых сталей типа 38ХНМ хромом и никелем нг
кинетику перлитного и бейпитного превращений;
провести анализ существующих расчетных методов количественногс описания процесса распада переохлажденного аустенита и разработан аналитическое выражение для кинетики фазовых превращений і среднеуглеродистых хромоникельмолибденовых сталях, позволяюще< расчетным путем оценить ее изменение в зависимости от температуры \ химического состава стали;
изучить кинетику бейнитного превращения в интервале температуї образования нижнего бейнита и начала мартенситного превращения каї
наиболее предпочтительных для формирования требуемых свойств и структуры фомоникельмолибденовых сталей;
исследовать возможность повышения конструктивной прочности фомоникельмолибденовых сталей путем дополнительного легирования фемнием и формирования гетерогенных мартенситно-бейнитных структур;
сформулировать практические рекомендации по использованию юлученных результатов для оптимизации составов и режимов термической обработки хромоникельмолибденовых сталей.
Научная новизна. Предложено аппроксимирующее выражение температурной зависимости кинетики распада переохлажденного аустенита по диффузионной ступени для среднеуглеродистых хромоникельмолибденовых линей при изменении содержания хрома от 0.5 до 3% и никеля от 0.7 до 4 %.
Установлено, что скорость распада переохлажденного аустенита «меняется немонотонно во времени как для перлитного, так и для бейнитного превращений, что может быть связано с неодновременным протеканием превращений по микрообъёмам.
Показано, что показатель степени п уравнения Аврами изменяется во зремени при изотермической выдержке и не может служить однозначной характеристикой процесса распада переохлажденного аустенита как по терлитной, так и по бейнитной ступеням.
Показано, что хромоникельмолибденовые стали с гетерогенной мартенсито-бейнитной структурой после высокого отпуска при Т=500 С обладают аномально высокой пластичностью ( в 2-3 раза выше ) по сравнению с мартенситной и бейнитной структурами при сохранении того же уровня прочности.
Практическая ценность. Результаты работы могут быть использованы для эптимизации химического состава и режимов термической обработки конструкционных хромоникельмолибденовых сталей, а также сталей,
дополнительно легированных кремнием. Результаты экспериментов были использованы для оптимизации химического состава стали 38ХНЗМФС, прошедшей промышленное опробование и принятой к внедрению на Уралмашзаводе.
Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены на региональной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии в машиностроении", Тюмень, 1997; на 14-й Уральской школе металловедов-термистов, Ижевск-Екатеринбург, 1998.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 61 рисунок. Библиографический список включает 103 наименования.
