WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

Объявление о защите кандидатской диссертации

Ф.И.О

Блинов Евгений Викторович

Название диссертации

Разработка высокопрочного коррозионно-стойкого высокоазотистого немагнитного сплава для высоконагруженных деталей

Специальность

05.16.01 «Металловедение и термическая обработка металлов»

Отрасль науки

Технические науки

Шифр совета

Д 212.110.04

Тел. ученого секретаря

417-8878

E-mail

mitom@implants.ru

Предполагаемая дата защиты диссертации

6 марта 2008г. в 15.30

Место защиты диссертации

Оршанская, 3, ауд. 220А

Ученый секретарь

диссертационного совета С.В.Скворцова

На правах рукописи

БЛИНОВ Евгений Викторович

РАЗРАБОТКА ВЫСОКОПРОЧНОГО КОРРОЗИОННО-СТОЙКОГО ВЫСОКОАЗОТИСТОГО НЕМАГНИТНОГО СПЛАВА ДЛЯ ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ

05.16.01 – Металловедение и термическая обработка металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Институте металлургии и материаловедения им А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН).

Научный руководитель – доктор технических наук

Костина Мария Владимировна

Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор

Зинченко Валентин Митрофанович;

кандидат технических наук, доцент

Доронин Игорь Владимирович

Ведущее предприятие ОАО «НПО ЭНЕРГОМАШ

им академика В.П. Глушко».

Защита диссертации состоится 06 марта 2008 года в 1530 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.110.04 в “МАТИ” – Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковского по адресу: Москва, ул. Оршанская, 3, “МАТИ” - РГТУ им. К.Э. Циолковского, ауд. 220А. Отзыв на автореферат в одном экземпляре (заверенный печатью организации) просим направлять по адресу: 121552, Москва, ул. Оршанская, 3, “МАТИ”- РГТУ им. К.Э. Циолковского.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАТИ.

Автореферат разослан 06 февраля 2008 года.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Скворцова С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Высокоазотистые аустенитные коррозионно-стойкие сплавы являются перспективным материалом для высоконагруженных изделий, работающих в условиях одновременного воздействия высоких статических, динамических и циклических нагрузок и коррозионной среды. Использование для этих изделий широко применяемых в технике коррозионно-стойких сплавов типа Х18Н10 (AISI 304) и Х17Н12М2 (AISI 316) затруднительно из-за их низкой прочности. Применение для указанных изделий из высокопрочных хромоуглеродистых сплавов 40Х13 и 90Х18 также затруднительно, так как они не обеспечивают требования по коррозионной стойкости. Значительное количество литых деталей судовой арматуры сложной формы, работающих в условиях воздействия повышенных напряжений и коррозионной среды изготавливается из бронз, спецсплавов на основе титана и стали 0Х18Н10Т. Эти изделия работают в условиях воздействия высоких нагрузок и таких сред как: морская вода, пар с температурой до 500 ОС, техническая вода, конденсат, дистиллят, воздух высокого давления. Основными недостатками указанных материалов являются их высокая стоимость, низкий уровень прочности и недостаточная коррозионная стойкость стали 08Х18Н10Т. Применение высокоазотистых аустенитных сплавов для литых изделий ограниченно из-за отсутствия промышленной технологии их получения. Не изучены структура и физико-механические свойства этих сплавов в литом состоянии.

Легирование азотом коррозионно-стойких аустенитных сплавов является одним из перспективных путей создания нового материала и технологии производства из него медицинского инструмента. Это позволит качественно, наименее травмирующим образом, без токсикологического воздействия и без износа самого инструмента проводить любые, требуемые хирургией манипуляции с тканями человеческого организма. Внедрение результатов данной работы позволит улучшить качество хирургических операций и эффективность реабилитации больных за счет повышения прочности и износостойкости инструмента, при сохранении, либо повышении его коррозионной стойкости. В России в настоящее время нет качественного сплава для медицинского инструмента, т.к. применяющиеся либо не обладают необходимой коррозионной стойкостью при высокой прочности (это означает токсикологический ущерб из-за попадания продуктов коррозии в организм и коррозионный износ инструмента), либо не обеспечивают необходимого уровня прочности. Важным требованием к материалу для медицинского инструмента является его свариваемость и технологичность при обработке давлением и резанием. С учетом этого новый коррозионно-стойкий аустенитный азотистый сплав имеет перспективу стать основным материалом в России для производства хирургического инструмента общего назначения и деталей судовой арматуры.

Целью работы являлось установление закономерностей формирования структуры и свойств в процессе термической обработки и пластической деформации высокоазотистых аустенитных Fe-Cr-Mn-Ni-Mo-N сплавов и разработка на этой основе нового сплава для медицинского инструмента и деталей судовой арматуры.

С этой целью в данной работе решались следующие основные задачи:

- установление закономерностей изменения структуры и свойств аустенитных высокоазотистых Fe-Cr-Mn-Ni-Mo-N сплавав в зависимости от их легирования;

- исследование влияния термической обработки и пластической деформации на структуру, физикомеханические и химические свойства нового сплава;

- исследование технологических свойств полуфабрикатов, изготовление и испытания деталей из металла промышленной выплавки нового сплава.

Научная новизна:

  1. Установлен расчетом и экспериментально подтвержден химический состав Fe-Cr-Mn-Ni-Mo-N сплава, обеспечивающий формирование мелкозернистой структуры высокоазотистого аустенита без мартенсита, феррита, – фазы и карбидов Ме23С6 и получение у него сочетания высокой прочности, пластичности, вязкости, коррозионной стойкости и немагнитности.
  2. Установлены закономерности формирования литой структуры сплава 05Х22АГ15Н8М2Ф, состоящей из дендридов, обогащенных по сравнению с междендритными пространствами ферритообразующими элементами. Выявлены особенности субструктуры аустенита этой стали.
  3. Показано, что максимальный уровень прочности и повышенной пластичности достигается у сплава 05Х22АГ15Н8М2Ф после прокатки при температурах, при которых формируется фрагментированная структура.
  4. Показано, что зарождение усталостной трещины в сплаве 05Х22АГ15Н8М2Ф происходит в поверхностных слоях по сдвиговому механизму, а распространение этой трещины связано с образованием квазивязких бороздок с частичным растрескиванием металла у вершины распространяющейся трещины.
  5. Установлено, что повышенная износостойкость при трении скольжения сплава 05Х22АГ15Н8М2Ф связана с высоким деформационным упрочнением высокоазотистого аустенита.

Практическая ценность.

1. Разработан новый сплав 05Х22АГ15Н8М2Ф (патент РФ № 2303648) и режимы его термической обработки и пластической деформации, обеспечивающие сочетание высокой прочности, вязкости, коррозионной стойкости, свариваемости и удовлетворительной обработки резанием. В ЗАО «Имплант МТ» изготовлен из сплава 05Х22АГ15Н8М2Ф комплект фрез и разверток. Испытания их в ВНИИИМТ РОСЗДРАВНАДЗОРА показали, что они по токсикологическим и санитарнохимическим показателям отвечают требованиям, предъявляемым к медицинским изделиям кратковременно контактирующим с тканями организма.

2. В ЦНИИТС (г. Санкт- Петербург) из сплава 05Х22АГ15Н8М2Ф изготовлены литые корпуса судовой арматуры, которые по уровню прочности и питинговой коррозии значительно превосходят аналогичные детали из бронз и стали 08Х18Н10Т.

3. В ОАО « Нормаль » (г. Нижний Новгород) изготовлены болты из сплава 05Х22АГ15Н8М2Ф, по прочности превосходящие аналогичные изделия из высокопрочного титанового сплава ВТ16.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на:

- 1 – ой международной конференции « Деформация и разрушение материалов», Москва,2006; - 2 - ой международной конференции « Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», Москва,2007; - На всероссийской школе-конференции «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы)», Воронеж,2007; - На конференции « Фундаментальные науки - медицине», Москва,2007.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ (в том числе патент на изобретение), в том числе 10 статей в журналах из перечня ВАК РФ. Список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и приложения. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков, 26 таблиц и список литературы из 97 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность создания высокоазотистых Fe-Cr-Mn-Ni-Mo-N аустенитных сплавов для высоконагруженных деталей работающих в условиях одновременного воздействия высоких нагрузок и коррозионной среды. Показано, что у таких сплавов после оптимальных режимов термической обработки или горячей пластической деформации возможно получение сочетания повышенных значений прочности и вязкости при сохранении немагнитности.

Первая глава представляет аналитический обзор литературных данных о влиянии легирующих элементов на формирование структуры и свойств азотосодержащих коррозионностойких аустенитных сплавов, позволяющий определить перспективность использования таких сплавов для высоконагруженных деталей. На основании проведенного анализа сформулированы задачи данного исследования.

Во второй главе дано обоснование выбора химического состава сплава для решения поставленных задач и изложены методы исследования, использованные в работе. Исследовали стали с разным содержанием легирующих элементов (таблица 1). Слитки плавок № 1 – 11 выплавляли в индукционной печи с последующим ЭШП. Слитки массой 50 кг ковали при 1200оС на заготовки сечением 30 х 30 мм с последующей прокаткой при 1100оС на пластины толщиной 15 мм. Металл пл. № 13 и 14 выплавляли на ОАО «Металлургический завод Электросталь» в индукционной печи с последующим ЭШП. Слитки 320 мм ковали при 1180 оС на заготовки 50 и 100 мм. Половина количества заготовок 50 мм переплавлена на заводе «Армалит» и получены литые заготовки (пл. №12, таблица 1) и детали судовой арматуры.

Для определения фазового состава сплава проводили рентгеноструктурный анализ на дифрактометре ДРОН-4 и микрорентгеноспектральный анализ на сканирующем электронном микроскопе фирмы «Cambridge Instrument», с использованием приставки LINK PENTAFIT. На этом же микроскопе выполняли фрактографический анализ поверхностей образцов после испытания на растяжение и циклическую усталость. Микроструктуру сплавов изучали с помощью оптической (NEOPHOT-32) и просвечивающей (ЭМВ-100Л) микроскопии.

Твердость образцов измеряли по Виккерсу и по Роквелу. Измерения микротвердости проводили на приборе ПМТ-3 и на приборе М-400-Н фирмы «Leco» при нагрузке. Механические испытания на растяжение проводили на машине INSTRON-1185; ударную вязкость на маятниковом копре Roell Amsler.Испытания на циклическую усталость проводили на машине «Instron модель RR Moore». Испытания на износостойкость проводили на установке, реализующей схему трения скольжения торца, закрепленного по вращающемуся плоскому диску (контртелу) из стали ШХ15 без смазочного материала.

Таблица 1. Химический состав сплавов, мас.% *

№ пл

Сплав

C

Si

Mn

Cr

Ni

V

Nb

Mo

N

1

06Х21АГ14Н7М2Ф

0,060

0,12

14,34

20,7

7,00

0,17

-

0,58

0,512

2

07Х21АГ16Н8МФ

0,070

0,52

15,90

21,1

8,40

0,29

-

1,05

0,510

3

04Х22АГ16Н6М2Ф

0,040

0,31

16,60

22,3

5,80

0,10

-

1,98

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»