Введение 4
Глава 1 Анализ химического состава и особенности термической и химико-термической обработки хромоникелевых сталей 5
1.1 Характеристика хромоникелевых сплавов, подвергающихся
термической и химико-термической обработке 5
1.2 Практическое применение изделий из хромоникелевых сплавов
после химико-термической и термической обработке 10
1.3 Механические свойства и режим термообработки
хромоникелевых, хромистых, хромомарганцевых сталей 11
1.4 Термическая обработка хромоникелевых сталей 15
1.5 Патентный поиск по составу и применению хромоникелевых сплавов 22
Глава 2 Оборудование для химико-термической и термической обработки изделий из хромоникелевых сплавов 27
2.1 Характеристики универсального агрегата для закалки и химикотермической обработки 28
2.2 Рабочие параметры электропечей 39
2.3 Средства технологического контроля состава сплавов и качества
изделий после термической и химико-термической обработки 50
Глава 3 Технологический процесс химико-термической обработки деталей 66
Глава 4 Разработка усовершенствования технологии термической и химико-термической обработки изделий из хромоникелевых сталей 73
Заключение 85
Список используемой литературы 86
Приложения 92
Приложение 1 93
Приложение 2
Актуальность темы Развитие на Севере нефтяной и газовой промышленности, транспортных трубопроводов, изготовление землеройных механизмов для работы в зонах с низкими температурами, а также химическая промышленность, нуждаются в хладостойкой листовой стали. Использование таких сталей делает конструкции надежней, расход материала уменьшается, а следовательно экономятся и денежные средства. Так как температуры от -30°С до -50°С встречаются на большей территории России, то проблема использования и изготовления подходящих сталей для нас очень актуальна и важна [1].
Для большинства металлов способность к пластической деформации в значительной степени зависит от температуры. С понижением температуры эта способность для большинства металлов и сплавов уменьшается. При критических температурах резко возрастает сопротивление сдвигу, металл переходит в хрупкое состояние и разрушается без признаков пластической деформации. Сопротивление такому разрушению называется хрупкой прочностью, а свойство металлов хрупко разрушаться со снижением температуры называется хладноломкостью. Обратное понятие хладноломкости - хладностойкость [1].
С понижением температуры эксплуатации показатели пластичности и ударной вязкости данных сталей понижаются [1].
Таким образом, сталь при низких температурах может переходить в хрупкое состояние и склонна к разрушениям, особенно при работе с динамическими нагрузками.
При неправильном выборе стали для эксплуатации при низких температурах имели случаи катастрофических разрушений газопроводов (Аляска), кранов и экскаваторов (Якутия), транспортных машин (Таймыр) и др. [1].
Критерием работоспособности сталей при низких температурах является порог хладноломкости - температура перехода стали из вязкого в хрупкое состояние.
Представленные данные свидетельствуют о том, что при прочих равных условиях никелесодержащие стали переходят в хрупкое состояние при более низких температурах [1].
Например, если силовой редуктор работает на предприятии при 200°С, шестерню можно изготовить из стали 40, а если коробка передач работает в Якутии (до -600°С), шестерни надо изготавливать из стали 40ХНМА [1].
Кроме того, чем меньше размер зерна в стали, тем ниже порог хладноломкости [1].
Чтобы предотвратить хрупкие разрушения деталей, работающих при динамических нагрузках, да еще при пониженных температурах, необходимо выбирать никель- и молибденосодержащие стали, а термической обработкой обеспечивать получение мелкозернистой структуры. Кроме того, количество вредных примесей (S, Р) должны быть в этой стали минимальными [1].
Таким образом, разработка термической и химико-термической обработки хромоникелевых сталей является актуальной темой.
Целью диссертационной работы является усовершенствование разработанного режима термической и химико-термической обработки путем подбора температур.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие
задачи:
1. Изучить химический состав, механические свойства и преимущества хромоникелевых сталей;
2. Провести сравнительный анализ хромоникелевых сталей с хромистыми, хромомарганцевыми и хромомолибденовыми сталями;
3. Изучить особенности термической обработки хромоникелевых сталей;
4. Провести эксперименты по усовершенствованию режима термической и химико-термической обработки хромоникелевых сталей.
Научная новизна:
1. Разработан способ термической обработки изделий направленный на ликвидацию крупнозернистого строения хромоникелевой стали, наследуемого от металлургического производства.
2. Способ выявления наследственного аустенитного зерна цементованного
слоя.
Для изготовления деталей для работы в зонах с низкими температурами используют низкоуглеродистую легированную хромом и никелем сталь. С понижением температуры способность к пластической деформации для большинства металлов и сплавов уменьшается. Хромоникелевые, хромоникелемолибденовые и хромоникелемарганцевые стали отличаются относительно высоким уровнем ударной вязкости при низких температурах
Для долговечности работы детали из хромоникелевой стали, разработана технология химико-термической обработки деталей, состоящая из:
- Активации;
- Ступенчатой цементации;
- Нормализации;
- Отпуска;
- Закалки в масло;
- Обработки холодом;
- Отпуска.
После поверхностного упрочнения, требования к детали удовлетворительны:
- Твёрдость по поверхности от 58 до 59 HRC;
- Твёрдость по сердцевине от 41 до 42 HRC;
- Глубина цементованного слоя 1,7 мм;
- Цементитная сетка с поверхности не обнаружена.
Для нейтрализации наследственного влияния зеренного строения на структуру и свойства упрочненного слоя, предложен технология термической обработки, включающая закалку с последующим отпуском. Температура нагрева под закалку от 800°С до 860 °С, дала уменьшение мартенситной иглы до 7(8) балла ГОСТ 8233.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
