1. Введение 3
2. Материалы и методика исследования 4
3. Экспериментальная часть 6
4. Проектирования и изготовления гребного винта судна 9
5. Вывод 12
Список использованной литературы 13
Нержавеющие стали мартенситного класса широко используется в судостроении, компонентах химической и нефтяной промышленности, компрессорах [1-3] насосного оборудования и судовых движителях [4]. Эти компоненты обычно изготавливаются традиционными методами литья и сварки заготовок.
При этом одной из перспективных мартенситных сталей является 06Х15Н4ДМ, которая демонстрирует улучшенную свариваемость, прочность и коррозионную стойкость по сравнению с аналогичными сталями подобного класса.
С развитием современных производственных технологий стало возможным получать изделия с применением аддитивных технологий. Для аддитивного производства характерно изготовление деталей с высокими показателями коэффициента использования материала и сокращением производственных технологических операций.
При получении крупногабаритных заготовок с применением аддитивных технологий особый интерес вызывают методы прямого лазерного выращивания (ПЛВ). Технология ПЛВ позволяет создавать крупногабаритные детали, в том числе, из нержавеющих и хладостойких сталей [5-7]. Технологические особенности ПЛВ включают в себя высокие температурные градиенты, многократный быстрый нагрев и быстрое охлаждение, остаточные напряжения, неоднородности микроструктуры. Структурные особенности, такие как размер и морфология зерна, фазовые превращения, очень
Механические свойства сплавов зависят от их структурно-фазового состояния. Для получения высоких механических характеристик нержавеющей стали мартенситного класса обычно требуется термическая обработка, заключающаяся в закалке и последующем отпуске. Уровень механических свойств подобных сталей будет определяться соотношением структурных составляющих, таких как: мартенсита (а') пластинчатого строения, дельта феррита (5), аустенита (у), а также карбидов хрома. Аустенит образуется в результате нагрева при термической обработке, и распадается при последующем высоком отпуске. Вторичная фаза феррита в сплаве представляет собой 5-феррит, который образуется при очень высоких температурах при затвердевании в процессе литья и ПЛВ [10].
Микроструктура сплавов, получаемых с применением ПЛВ, близка к литой структуре и анизотропна. Такие материалы характеризуются низкими параметрами пластичности и ударной вязкости [11-13]. При этом, особое влияние на структуру материалов оказывают неравномерные циклические нагревы в процессе ПЛВ, обусловленные послойной наплавкой металла [14-16]. В процессе выращивания происходит неравномерная послойная закалка выращиваемого изделия, поэтому для выращенных деталей необходимо разрабатывать термическую обработку, отличающуюся от классической [17, 18]. Данные эффекты требуют изучения их влияния на структурные характеристики и механические свойства, а именно: наличие остаточного аустенита - у, неотпущенного мартенсита - а', дельта-феррита - 5, определяющие конечные свойства полученных деталей.
Целью работы являлось выявить закономерности формирования микроструктуры и механических свойств в исходном и термообработанном состоянии и рекомендовать режим ТО для гребного винта, обеспечивающий необходимый уровень прочности пластичности стали, полученной методом ПЛВ.
Прямое лазерное напыление - это передовой производственный процесс, который имеет большой потенциал интеграции во многие отрасли машиностроения, включая судостроение.
В процессе ПЛВ стали 06Х15Н4ДМ достигается высокая прочность при низких показателях вязкости и пластичности. С целью устранения дисбаланса комплекса механических свойств, предложено проведение термической обработки.
На основе анализа взаимосвязи термической обработки, механических свойств и структуры стали 06Х15Н4ДМ был установлен наиболее подходящий режим окончательной термической обработки для выращенных образцов, состоящий из двукратного отпуска (Т=620°С), при котором образуется мелкодисперсная структура отпущенного реечного мартенсита, обеспечивающий комплекс свойств, равный материалу, полученному по традиционной технологии.
Фазовый состав во всех образцах представлен ОЦК - Fe. Для образцов после высокого отпуска, кроме ОЦК решетки присутствует ещё и ГЦК в виде остаточного аустенита (у) в образце № 3 Режим 2 Т=650°С, 1=2ч у = 11%, №4 Режим 3 Т=620°С, 1=2ч у = 14%, №5 Режим 4 Т=620°С, 1=2ч/х2 у = 9%.
Прогресс в вычислительной технике приводит к изменению подходов к проектированию конструкций. Это расширяет возможности использования математических вычислительных методов при создании новых конструкций и продуктов в соответствии с заданными критериями качества. С помощью вычислительных технологий для DLD можно как проектировать изделия необходимой геометрии, так и создавать оптимизированные конструкции меньшего веса, обеспечивающие работоспособность при нагрузках.
Экономический эффект от замены традиционных технологических процессов на DLD-процесс увеличивается с увеличением количества удаляемого материала из заготовки или с увеличением количества технологических операций.
