ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1 Механические свойства 9
1.2 Испытания на растяжение 9
1.З Методы определения твердости 12
1.4 Определение ударной вязкости 15
1.5 Влияние различных легирующих элементов на свойства стали 18
1.6 Влияние легирующих элементов 22
1.7 Легирование карбидами 23
1.8 Центробежное литье 26
1.9 Деформация 32
2 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 36
2.1 Технология выплавки и центробежно - литой заготовки 36
2.2 Подготовка машины центробежного литья 37
2.3 Электрошлаковый переплав 39
2.4 Методика проведения испытаний 41
2.5 Результаты испытаний металлических образцов методом отстрела в тире. 43
2.6 Исследование микроструктуры образцов 57
2.7 Исследование макроструктуры образцов электрошлакового переплава 62
2.8 Исследование химической структуры образцов 63
3 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 65
3.1 Смета затрат на проведение НИР 65
3.1.1 Расчет затрат на сырье и материалы 65
3.1.2 Расчет затрат на испытание образцов методом отстрела 65
3.1.3 Расчет затрат на анализ содержания углерода в образцах 65
3.1.4 Расчет энергетических затрат 66
3.1.5 Расчет затрат на приборы и оборудование 66
3.1.6 Расчет затрат на заработную плату исполнителей НИР 67
3.1.7 Расходы на научно-техническую информацию 69
3.1.8 Расчет суммарных затрат на выполнение работы 69
3.2 Сетевое планирование (Сетевой график квалификационной работы) 69
3.2.1 Исходные данные 69
3.2.2 Краткая характеристика работ 70
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ГРАЖДАНСКАЯ ОБОРОНА. 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 83
Одной из наиболее важных проблем современной металлургии, является получение металла с высокими показателями механических свойств, при этом с минимальными затратами финансовых средств. До недавнего времени, улучшение механических свойств в металлургической промышленности производилось за счет легирования, либо за счет применения различных обработок поверхностных слоёв металла. К таким обработкам относятся: термическая обработка, плазменное напыление, электродуговая металлизация, газопорошковая наплавка, плазменная наплавка, алмазное выглаживание, обкатывание, рекристаллизация, химико-термическая обработка, покрытие твердыми сплавами.
Такие операции являются эффективными, но требуют больших затрат и специализированного оборудования.
Например, термическая обработка, является востребованной в различных отраслях промышленности, но главным минусом такой обработки является большой расход электроэнергии. Так же к примеру можно привести такую обработку как плазменное напыление. Данная обработка позволяет проводить напыление туго-плавких материалов. Покрытия, полученные методом плазменного напыления, обладают высокой плотностью и хорошим сцеплением с основой. Однако наряду с достоинствами данной обработки имеются и недостатки. К ним относятся высокая стоимость оборудования и большие эксплуатационные затраты, интенсивное ультрафиолетовое излучение, сравнительно низкая производительность процесса напыления.
В связи с не стабильной военно - политической обстановкой в мире, вооруженные силы России вынуждены обновлять вооружение страны. Результатом таких событий становится, возрастающий спрос на качественный металл с улучшенными механическими свойствами. Это заставляет задуматься о внедрении новых, более дешёвых и качественных способов изготовления метало - продукции.
Достойной заменой старых способов может являться введение в металл твердых частиц карбидов и оксидов при центробежном литье. При использовании такого метода, происходит упрочнение наружной и внутренне поверхности заготовки. Таким образом, происходит повышение механических свойств материала.
В данной выпускной квалификационной работе рассмотрен процесс упрочнения металла твердыми дисперсными частицами при совмещении с последующей операцией ковки образцов. Полученные образцы подвергались испытанию методом отстрела с применением различного вида оружия и различных патронов.
Целью данной работы, является исследование степени сопротивления ударным воздействиям экспериментальных материалов, упрочненных дисперсными частицами.
Задача заключается в исследовании микроструктуры данных образцов на микроскопе и исследование химического состава на спектрометре, а так же в сравнении результатов отстрела тех образцов, которые отстреливались одним и тем же оружием и одинаковыми патронами. Исследование производилось путем измерения глубины проникновения пули в образец.
В выпускной квалификационной работе исследовано изменение сопротивления ударному воздействию, экспериментальных материалов, путем оружейного отстреливания на базе АО «Златмаш».
Экспериментальные материалы получены путем дисперсного упрочнения (оксиды иттрия, карбиды титана, вольфрама, кремния) при центробежном литье и электрошлаковой плавке. Материалы деформированы ковкой.
В результате сравнения полученных результатов испытания можно сделать вывод о том, что введение в сталь карбидов титана, вольфрама, кремния, оксидов иттрия, формирование слоистой структуры стали, значительно повышают ударную вязкость и предел прочности материала. Например: материал без карбидов имеет глубину проникновения 8,5 мм, а сталь с внедрением карбидов имеет глубину проникновения 7 мм.
Проанализировав микроструктуру дисперсно-упрочненных деформированных заготовок, можно сделать вывод - введение присадки измельчает микроструктуру материала, следовательно, существует зависимость между введенным количеством частиц карбида кремния и карбида вольфрама и измельчением балла зерна.
В результате исследования макроструктуры образцов электрошлакового пере-плава можно сделать вывод о том, способ получения слоистого композиционного материала методом электрошлакового переплава с введением углеродсодержащего компонента даёт возможность: получать плотный слиток с хорошим сплавлением между слоями, возможность варьировать количество слоёв и их толщину, а, следовательно, и свойства материала, не удорожать производство за счёт приме-нения составных электродов.
Исследование химической структуры образцов на усредненное содержание углерода показало что, содержание углерода в образце 1 составляет: 0,16 ±0,02; в образце 2 составляет: 0,59 ±0,04; в образце 3 составляет: 0,47 ±0,05; в образце 4 составляет: 0,12 ±0,01; в образце 5 составляет: 0,21 ±0,02; в образце 6 составляет: 0,45 ±0,04; в образце 7 составляет: 0,72 ±0,04.
Наилучшими результатами по показаниям сравнений исследований являются экспериментальные образцы, упрочненные внутренними и внешними фазами, а так же образцы слоистого композиционного материала полученного методом электрошлакового переплава.
