Введение к работе
Актуальность проблемы. Задачей современного, машиностроения является увеличение надежности, долговечности и качества деталей машин, приборов и инструментов, уровень которых определяется рациональным выбором материала и режима термической обработки.
Для основных сталей, используемых в промышленности, режимы термической
обработки определены в результате длителыгого их использования. Эти режимы
обеспечивают высокие эксплуатационные свойства.
Важнейшим- технологическим свойством конструкционных и инструментальных материалов является изменение размеров N изделий при термической обработке (деформация).
Особенно актуальной задачей является выбор, термической обработки, обеспечивающей уменьшение деформации изделий с целью снижения трудоемкости изготовления деталей машин и инструментов и повышения качества изделий.
. Для решения, этой... проблемы необходимо выполнить сравнительное исследование по эффективности разных режимов термической обработки (закалки с непрерывным охлаждением, ступенчатой, прерывистой, изотермической закалки, предварительного улучшения) с выбором наиболее рациональных режимов при сохранении высокого комплекса физико-механических свойств. Важно также установить режима термической обработки сталей разных структурных классов, обеспечивающих получение минимальных деформаций.
Этой.проблемой занимались достаточно большое количество исследователей, имеется целая серия рекомендаций по бездеформационной термообработки, однако систематических подробных исследований выполнено не было.
'" Цель и задачи работы. Целью работы является систематическое исследование
причин деформации изделий из сталей различных структурных классов и разработка
рациональных режимов термической обработки, обеспечивающих минимальное
изменение размеров изделий при закалке при одновременном улучшении
механических и технологических свойств и внедрение разработанных рекомендаций в
промышленности. . - .
I.
Достижение поставленной -цели осуществлялось посредством решения следующих взаимосвязанных задач: - изучения влияния термической обработки на деформацию изделий из сталей разных структурных классов; - сопоставления эффективности разных способов термической обработки для обеспечения высокого уровня физико-механических и технологических свойств сталей; - изучения природы эфЛекта улучшения физико-механических и технологических свойств при закалке сталей с нагревом в интервале температур Ai-Aj; - изучения влияния формы изделий на деформацию при термической обработке; - внедрения в промышленности рациональных режимов термической обработки.
Научная новизна результатов, изложенных в диссертации:
- разработана методика .определений остаточні Ї деформации, создаваемой
термической обработкой, изменения линейных размеров тел круглого и
, прямоугольного сечения, знака напряжений, чувствительности к закалочным трещинам;
- установлены закономерности влияния термической обработки на остаточную
деформацию изделий из сталей разных структурных классов - аустенитного,
ферритного, перлитного, маргенснтного и карбидного; '."'.
- разработаны режимы предварительной и окончательной термической
обработки из сталей разных структурных классов, обеспечивающих высокие
основные /функциональные/ свойства материала в сочетании с удовлетворительными
технологическими свойствами, сопоставлены эффективности разных способов
термической обработки при минимальной остаточной деформации;
установлена доля вклада, вносимого в уменьшении остаточной деформации при наїреве в межкритическом интервале температур магнитострикционного процесса и изменением коэффициента 'линейного расширения. Установлена роль магнитного поля, которое может возникать при наїреве для закалки и усиливать влияние магнитострикции;
- установлено, что при нагреве /для закалки/ отрицательная остаточная
і- деформация вьнывается: а->р превращением в интервале температур AfAj,
енлшшым с изменением маГкшного порядка и увеличением энергии металлической
связи; а((?)->у превращением в районе температур Л|-Л,. обусловленное изменением
типа кристаллической решетки /полиморфное превращение/ и вызывающим
увеличение энергии металлической связи, Это сопровождается уменьшением
коэффициента линейного расширения; сжимаемостью и увеличением плотности
стали; повышением прочности и вязкости; уменьшением чувствительности к
образованию трещи... .
-установлено, что остаточная деформация увеличивается с уменьшением сопротивления пластической деформации и повышением пластичности при температуре Ai-Aj путем снижения легпровашісісш твердого раствора-и уменьшением в структуре количества карбидной фазы;.снижается с ростом температуры нагрева выше Аі-А?; с ростом выдержки при нагреве и при замедлении охлаждения в процессе закалки. Отрицательная остаточная деформация не снимается отпуском и отжигом стали и может быть уменьшена путем закалки на мартенсит.
Практическая ценность и реализация результатов работы в промышленности. Рекомендованы режимы термической обработки, уменьшающие деформацию изделий,'для сталей разных структурных классов (доэвкчегоидных, эвтектоидных, заэвтектоидных, ледебурнтных, аустенитных, ферритных, перлитных, мартенентных и карбидных) и разного назначения; для штампов холодного и горячего деформирования, осевых"детален типа валов, ходовых винтов, режущего инструмента типа фрези, метчиков, плашек и др..
Разработанные рекомендации рпробованы и внедрены на 8 предприятиях:
Москвы, Санкт-Петербурга и Узбекистана.,
Экономический эффект от внедрения составил' 1 млрд. рублей в ценах 1996 г.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались .на следующих конференциях; совещаниях и семинарах: научно-техн. семинарах каф. "Металловедение и термическая обработка металлов" Мосстанкина (М., 1975 - 1978 гг.); Расширеином'заседанин Весе, секции металловедения и термической обработки НТО Машпром (М., 1977 г.); Зональной научно-техн. конф. "Пути повышения качества и надежности инструмента'* (Рубцовск, 1985 г.); Семинаре совещания "Ускорение и интенсификация научно-технического прогресса"(Самарканд. 1978-
1990 гг.); Семинарах при ЛД1.ПТІ "Новые стали и сплавы, режимы их термической обработки" (Л., 1991 и 1992 гг.); г^'ежреспубл. коиф. "1 Ірогрессивіше методы получения конструкционных материалов и покрытий, повышающих долговечность деталей машин"(Волгоград, 1991 и 1992 гг.); Всес. конф. "Новые материалы и ресурсосберегающие технологии термической обработки в машиностроении и металлургии" (Новокузнецк, 1991 г.); Всес. конф. "Проблемные вопроси создания и внедрения экологически чистых технологий на предприятиях машиностроения") Ташкент, 1991 г.); Ресиубл. научно-техн. конф. "Мигсриалы и упрочняющие технологии - 92"(Курск, 1992 г.); Семинаре "Термомеханическая обработка металлических материалов" (М., 1992 г.); XIV конф. "Струкгура и прочность материалов в широком диапазоне темп ,>агур" (Воронеж, 1992 г.); Семинаре "Термическая обработка стали" (Ростов-на-Дону, 1992 г.); 1 и 3-ое собрание металловедов России (Пенза, 1993, Рязань, 1996 гг.); Межгосударств, семинара "Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов" (Псков, 1993 г.); Международ, научно-техн. конф. "Проблемы Автоматизации и' , технологии в машиностроении"(Рубцовск, 1995 г.); Международ, конф.' "Экология, / .энерго и ресурсосбережение"(Самарканд, 1996 г.);Международ. Научно-техн. Конф. "Высокие технологии в современном материаловедении" (Санкт-Петербург, 1997 г,); Научно-техн. семинарах каф. "Исследование структуры и свойств материалов" СП61ТУ (СПб., 1990-1997 гг.):
Публикации. По теме диссертации опубликовано 52 статей в научно технических
журналах и сборниках. . ,
Струкгура и объем диссертации. Работа сосюит и» введения, девяти глав,
основных выводов и приложений. Диссертация изложена на 408 страницах, содержит
56 таблиц, 133.рисунка, список лигерагуры, включающей 289 наименований и 21
Приложений. ' ' '
Похожие диссертации на Разработка технологий бездеформационной термической обработки сталей различных классов
