Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
46
На правах рукопису
Для службового користування
Прим. № _____
ДЕЙНЕКО Леонід Миколайович
УДК.621.78.08:621.784.6.06
РОЗРОБКА НАУКОВИХ ОСНОВ
ЗМІЦНЮВАЛЬНОЇ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ
СПОЛУЧНИХ ДЕТАЛЕЙ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ
І ВИРОБІВ СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
Спеціальність 05.16.01 –Металознавство та термічна обробка металів
А в т о р е ф е р а т
на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук
Дніпропетровськ - 2000.
Дисертація є рукописом.
Робота виконана у Національній металургійній академії України і у
Придніпровській державній академії будівництва та архітектури Міністерства
освіти і науки України.
Науковий консультант –доктор технічних наук, професор, БОЛЬШАКОВ Володимир Іванович, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, завідувач кафедриматеріалознавства і обробки матеріалів, ректор
Офіційні опоненти:
– доктор технічних наук, професор УЗЛОВ Іван Герасимович,
інститут чорної металургії НАН України, завідувач відділу
– доктор технічних наук, професор МЕШКОВ Юрій Якович,
інститут металофізики НАН України, завідувач відділу
Провідна установа –Інститут проблем матеріалознавства ім.І.М.Францевича
НАН України,м.Київ
Захист дисертації відбудеться “”червня 2000 р. о 12.30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.084.02 при Національній металургійній академії України за адресою:
, м.Дніпропетровськ, пр.Гагаріна, 4
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці академії за адресою:
, м.Дніпропетровськ, пр.Гагаріна, 4
Автореферат розісланий “”травня 2000 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради
Комаров О.М.
ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність проблеми. Ця кваліфікаційна робота спрямована на розв’язання важливих державних проблем, які дістали особливої актуальності після набуття Україною державної незалежності.
До таких проблем, реалізованих при виконанні роботи, відносяться:
а) розробка теоретичних основ процесів структуроутворення, які відбуваються у маловуглецевих низьколегованих сталях із ферито-перлітною (Ф+П), ферито-бейнітною (Ф+Б) або бейнітною (Б) структурою при термічной обробці; технологій термічного зміцнення; охолоджувальних середовищ на водній основі та конструктивно-технологічних параметрів пічного й гартівного обладнання, здатних забезпечити потрібний рівень нормованих властивостей металу сполучних деталей (трійників, відводів, переходів, днищ) магістральних трубопроводів діаметром до 1420 мм та товщиною стінки до 60 мм й вище, які експлуатуються при тисках до 12,0 МПа. Такі розробки необхідні для створення сучасних спеціалізованих термічних потужностей для виготовлення цих виробів на підприємствах України та Росії.
б) дослідження, розробка та апробація комплексної технології термічної обробки спеціальної трубної заготовки, призначеної для забезпечення металу нормованого рівня властивостей, котрий раніше не досягався на цих виробах із сталей, які застосовуються. Відсутність в Україні спеціалізованих потужностей та технологій виробництва спеціальної трубної заготовки призвела до потреби після набуття державної незалежності у стислі строки розробити комплексну технологію виготовлення такої заготовки стосовно до умов промислового підприємства України, провести дослідно-промислову апробацію розробок, які забезпечують нормований рівень властивостей металу заготовки.
в) дослідження та розробка теоретичних основ, режимів і технологій термічної обробки великогабаритних виробів з вуглецевих та легованих сталей (на прикладі інструмента гарячого деформування), які включають й нетрадиційні схеми термодеформаційного діяння на оброблюваний метал, охолоджувальні середовища на водній основі та гартівні пристрої для реалізації розроблених технологічних схем. Інструментальне виробництво, особливо виготовлення великогабаритного інструмента гарячого деформування (молотові штампи, пресові вставки), являє собою один з важливих об’єктів будь-якої галузі промисловості, яка витрачає велику кількість легованих сталей та відчуває потребу у створенні нових або оптимізації існуючих технологій термообробки інструмента з метою підвищення його експлуатаційної стійкості.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження та розробка даних для створення технології та устаткування спеціалізованого термічного цеху для термічного зміцнення сполучних деталей трубопроводів (СДТ) виконувались за завданням Міннафтогазстрою СРСР для головного підприємства з виготовлення СДТ –ВО “Трубодеталь”, м.Челябінськ (НДОКР № Д.Р. 81022233; 01860021694; 01880008229; ИА 01004501Р). Після набуття Україною державної незалежності та утвердження “Комплексной программы обеспечению трубами нефтяной и газовой промышленности Украины”робота виконувалась у рамках теми “Создание и освоение в Украине новых мощностей для полного удовлетворения потребности в фитингах и соединительных деталях”, яка фінансувалась Міністерством промисловості України (№ Д.Р. 0194U030558). Розробка комплексної технології виготовлення спеціальної трубної заготовки здійснювалась у рамках першочергових НДОКР по створенню в Україні артилерійсько-стрілецького озброєння (АСО) при виконанні теми “Изготовление заготовок для многослойных стволов и проведение их испытаний”, яку виконував НДІ спеціальних технологій на базі ЗАТ НКМЗ за завданням Державного центру з АСО. Дослідження по підвищенню експлуатаційної стійкості інструмента проводились автором у рамках науково-технічної програми 4.07.08 “Ресурсо- и энергосберегающие технологии изготовления инструмента и оснастки из экономнолегированных сталей, порош-ковых, керамических и композиционных материалов и использование его в машино- и приборостроении”Міністерства України з науки та технологій (№ Д.Р. 0194U021268), програми Міносвіти “Экологично чистая энергетика и ресурсосберегающие технологии” з фінансуванням із бюджетних коштів (№ Д.Р. 098U004470), в також за рахунок госпдоговірних робіт з підприємствами Росії та України. Автор був відповідальним виконавцем обо керівником НДОКР.
Мета і задачі дослідження. Розробити теоретичні основи процесів структуро-утворення, які забезпечують металу готових виробів оптимальний рівень нормованих характеристик та створити промислові технології зміцнювальної термічної обробки сполучних деталей магістральних нафтогазопроводів усіх типорозмірів з маловуглецевих низьколегованих сталей, підготувати дані для проектування пічного та гартівного устаткування спеціалізованих термічних цехів, які плануються до спорудження в Україні та на базі головного підприємства для випуску СДТ у Росії. Розробити та апробувати у виробничих умовах концепцію комплексної технології термічної обробки спеціальної трубної заготовки та великогабаритних металовиробів з вуглецевих і легованих сталей на прикладі інструмента гарячого деформування.
Для досягнення поставленої мети при виконанні роботи були розв’язані наступні задачі:
-виявлені основні закономірності процесів структуроутворення, які відбуваються у маловуглецевих низьколегованих сталях при термічному зміцненні за розробленою технологією та подальшому відпуску;
-встановлено закономірності у зміні фізико-механічних властивостей маловуглецевих низьколегованих сталей з Ф+П, Ф+Б або Б структурою, що характерні для металу, який піддавали термічному зміцненню за розробленою технологією з подальшим відпуском, обумовлені особливостями процесу структуроутворення;
-розроблено й апробовано в умовах головного підприємства в СНД режими та технологію термічного зміцнення деталей магістральних нафтогазопроводів діаметром до 1420 мм з маловуглецевих низьколегованих сталей, охолоджувальні середовища на водній основі та конструктивно-технологічні параметри гартівного обладнання для реалізації розробок;
-вперше в Україні розроблено й апробовано режими та технології комплексної термічної обробки (попередньої та остаточної) спеціальної трубної заготовки відповідального призначення з флокеночутливих сталей;
-розроблено й апробовано на заводах України та Росії режими та технології термічної обробки великогабаритних виробів з вуглецевих і легованих сталей (на прикладі інструмента гарячого деформування), охолоджувальні середовища на водній основі та гартівне обладнання для їх реалізації;
-запропоновано новий нетрадиційний спосіб підвищення щільності дефектів кристалічної гратки (ДКГ) металу з будь-якою структурою та встановлено закономірності процесів структуроутворення, які відбуваються у такому металі при подальшому відпуску та забезпечують йому підвищення міцності та теплостійкості.
Об,єкт дослідження- закономірності процесів структуроутворення, реалізація котрих при термічній обробці згідно розроблених технологій дозволяє отримати в металі виробів раніше недосяжний рівень властивостей.
Предмет дослідження- оптимальні параметри режимів термообробки, забезпечуючи єфективну реалізацію найбільш універсальних механізмів підвищення якості металу виробів поза одержання пересиченого твердого розчину; подрібнення зеренної структури; дисперсійного твердення; субструктурного зміцнення, збільшення прогартовуваності. Взаємозв,язок між структурою, властивостями металу та параметрами розроблених технологій термообробки деталей.
Методи дослідження- мікро- та субструктуру металу досліджували методами світової, електронної (на просвіт) мікроскопії та рентгеноструктурним методом. Рівень фізико-механічних властивостей одержували методом випробування зразків з дослідного металу на розрив, удар та заміром твердості, а рівень залишкових напружень у металі після термообробки замірювали методами рентгеноструктурним та кілець Френча. Експлуатаційну стійкість виробів визначали методом промислових випробувань до повного їх зносу.
Наукова новизна одержаних результатів:
-сформульовані теоретичні уявлення про закономірності процесів структуро-утворення, притаманних маловуглецевим низьколегованим сталям з Ф+П, Ф+Б або Б структурою, одержаною при термічному зміцненні з подальшим відпуском за розробленою технологією, які дозволяють підвищити міцність (границю текучості) з максимумом при температурах відпуску 500С. А для сталей, термозміцнених з перериванням процесу охолодження при температурі металу 200С, підвищення ударної в,язкості, кількості в,язкої складової у зламах зразків і значень границі текучості відбувається при температурі відпуску400С;
-створені наукові основи ефективних параметрів режимів термічного зміцнення великогабаритних металовиробів (типу сполучних деталей трубопроводів) з маловуглецевих низьколегованих сталей, які дозволяють управляти кількісним складом структурних складових, рівнем мікродеформацій та дефектністю кристалічної гратки оброблюваного металу (а.с. 1373735; 1294845; пат.України 3591);
-вперше в Україні розроблені наукові основи процесів структуроутворення в особливофлокеночутливих сталях мартенситного класу при термічній обробці, яка включає попередню термообробку з високотемпературною аустенітизацією, поєднану з ефективною протифлокенною обробкою (ПФО), остаточну термообробку на заданий рівень властивостей із спеціальним режимом відпуску, що забезпечують одержання у металі заготовки рівня границі пружності 140кгс\мм, котрий раніше не досягався на спецвиробах із сталей, які застосовуються;
-установлено загальну закономірність та причини зміни властивостей міцності сталей з різною структурою при реалізації спеціального режиму відпуску, яка обумовлює підвищення границь пружності, текучості оброблюваного металу за рахунок особливостей процесу карбідоутворення;
-науково обгрунтовані засоби підвищення мартенситної прогартованності великогабаритних виробів, зменшення у структурі металу кількості остатнього аустеніта, мікродеформацій та дефектності кристалічної гратки у загартованому металі при використанні розроблених температурно-концентраційних параметрів охолоджувальних середовищ на основі води з температурою 80С, що дозволяє реалізувати режим випарного охолодження металу при стабільних параметрах процесу термічного зміцнення виробів;
-сформульовано теоретичне уявлення про доцільність використання нетра-диційного термодеформаційного діяння, здатного підвищувати рівень міцності та теплостійкості металу з будь-якою структурою за рахунок збільшення кількості дефектів гратки та їх перебудови при подальшому відпуску.
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що вони дозволили:
-розробити комплексний технологічний процес зміцнювальної термічної обробки сполучних деталей магістральних трубопроводів усіх типорозмірів, охолоджувальні середовища на водній основі, гартівне обладнання та апробувати розробки в умовах головного підприємства в СНД з випуску цих виробів –ВО “Трубодеталь”(м.Челябінськ), які забезпечують деталям потрібний рівень властивостей при зменшенні на 15-20 % їх металомісткості;
-створити на базі ВО “Трубодеталь”термічну ділянку для термозміцнення у водних охолоджувальних середовищах сполучних деталей трубопроводів, технологія обробки яких розроблена на підставі досліджень;
-розробити і видати технічне завдання на проектування спеціалізованого термічного цеху для ВО “Трубодеталь”з річною програмою 40,0 тис.тон СДТ діаметром до 1420 мм, в якому сформульовані основні вимоги до технології термічної обробки деталей, пічного та гартівного обладнання. На підставі цих розробок Ленінградським відділенням (ЛВ) ВНИПИТеплопроект та ГИПростанкомом (м.Челябінськ) було виконано робочий проект термічного цеху (номер проекту 1120477.01.01);
-підготувати дані, необхідні для проектування аналогічного спеціалізованого термічного цеху в Україні;
-створити й апробувати в промислових умовах (ЗАТ НКМЗ) на серійних виробах комплексну технологію термічної обробки (попередню та остаточну) спеціальної трубної заготовки з потрібним рівнем нормованих характеристик, що дозволило збудувати в Україні промислові потужності для виготовлення спеціальної техніки;
-розробити й апробувати у промислових умовах машинобудівних заводів Росії та України на серійному інструменті гарячого деформування із сталі 5ХНМ технологію гартування з використанням водних охолоджувальних середовищ, яка дозволяє підвищити експлуатаційну стійкість інструмента в 1,5…3 рази у порівнянні з традиційним гартуванням у масло;
-розробити та запропонувати до промислової апробації спосіб нетрадиційної термодеформаційної обробки металовиробів з різною структурою, який дозволяє за допомогою зміцнювальної термічної обробки створити підвищену щільність дефектів у гратці та їх перебудову при подальших відпусках, що забезпечує додаткове підвищення характеристик міцності оброблюваного металу.
Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи одержані автором самостійно. Досліджено вплив технологічних переділів на комплекс властивостей металу готових СДТ; розроблені теоретичні основи процесів структуроутворення, які відбуваються у металі, а на їх підставі –параметри промислових режимів і технології термічного зміцнення деталей з маловуглецевих сталей, конструктивно-технологічні параметри гартівного обладнання та охолоджувальні середовища на водній основі. Запропоновані конструктивно-технологічні параметри пічного обладнання, розроблено і видано завдання на проектування пічного та гартівного обладнання з метою реалізації розробленої технології термічного зміцнення СДТ для цеху потужністю 40,0 тис.тон на рік ВО “Трубодеталь”. Розроблені параметри комплексної технології термічної обробки спеціальної трубної заготовки та здійснена їх апробація на натурних виробах в умовах ЗАТ НКМЗ. Запропоновані нові способи термічної обробки штампів гарячого деформування та здійснені їх промислові апробації в умовах заводів України та Росії. Вперше виявлена закономірність в зміні властивостей сталей з різним структурним станом після теплової обробки з різкою зміною коефіцієнта тепловіддачі при охолодженні в рідких середовищах та обгрунтувана доцільність промислового використання такого методу зміцнення металів. В публікаціях у співавторстві особисто здобувачем були виконані теоретичні дослідження [1;2;8-47;звіти НДОКР №Д.Р.81022233; 01860021694; 01880008229;ИА01004501Р], повністю експериментальна частина визначення впливу режимів обробки на властивості металу виробів та обробка їх результатів, розроблені параметри режимів, підготовлене і видане завдання на проектування пічного та гартівного обладнання для нового термічного цеху.
Апробація результатів дисертації. Матеріали роботи повідомлені та обговорені на Всесоюзній н.-т. конференції “Новые материалы и технологии термической обработки металлов”, Київ,1985; VI Всесоюзном совещании по взаимодействию между дислокациями и атомами примесей и свойствам сплавов, Тула,1985; Республіканській н.-т. конференції “Разработка ресурсосберегающих технологий, эффективных технологий производства строительных материалов и конструкций и ведения строительно-монтажных работ”, Дніпропетровськ,1988; VII Всесоюзній конференції з динаміки підвалин, фундаментів та підземних споруд, Дніпропетровськ,1989; 1-й Міжнародній н.-т. конференції “Материалы для конструкций ХХ века”, Дніпропетровськ,1992; 1-му Міжнародному семінарі “МЕТАЛЛ-ВОДОРОД-92”, Донецьк,1992; семінарі “Проблемы современного материаловедения”, Дніпропетровськ,1995,1996; Міжнародній конференції “Проблемы современного материаловедения”, Дніпропетровськ,1997,2000; міському н.-т. семінарі з проблем сучасного матеріалознавства, 1999; засіданнях кафедр технології металів; матеріалознавства і обробки матеріалів ПДАБА, металознавства; термічної обробки металів НМетАУ, Дніпропетровськ, 1999,2000
Публикації. За темою дисертації опубліковано: 48 статей, одержано 4 а.с. СРСР, 7 патентів України на винахід.
Обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, шести розділів, висновків, списку літератури та додатків, викладених на 279 сторінках друкованого тексту, які містять 56 рисунків, 43 таблиці та 5 додатків. Список літератури містить 390 найменувань.
Дисертація являє собою узагальнення наукових результатів, які одержані автором при виконанні НДОКР у Національній металургійній академії України, НДІ спеціальних технологій і Придніпровській державній академії будівництва та архітектури.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ
ВСТУП
Рішення про створення спеціалізованого виробництва СДТ приймались неод-норазово (остання постанова РМ СРСР № 32 від 24.01.79). Після набуття Україною державної незалежності було затверджено програму, спрямовану на створення спеціалізованого виробництва потужністю 40,0 тис.тон СДТ на рік для забезпечення потреб власних галузей та для експорту цієї металомісткої та дорогої продукції. На підставі проведених досліджень автором було розроблено технічне завдання та здійснено “ВНИПИТеплопроектом” (ЛВ) та “ГИПростанком” (Челябінське від.) проектну проробку технології та устаткування (на рівні робочих креслень) спеціалізованого цеху продуктивністю 40,0 тис.тон СДТ на рік для ВО “Трубодеталь”.
За завданням ДКНТ СРСР на стадіі виконання технічного завдання на проек-тування термічного цеху Госкомизобретений та ВЦПУ здійснили позавідомчу експертизу технічного рівня, патентоздатності та патентної чистоти розробки “Технология, закалочное и печное оборудование, охлаждающие среды для термического упрочнения соединительных деталей магистральных трубопроводов”. Результати експертизи підтвердили вірність обраного напрямку досліджень і актуальність проблеми.
В зв’язку з відсутністю в Україні промислових потужностей для виробництва АСО, в тому числі й трубної заготовки для систем великого калібру, після набуття державної незалежності треба було за короткий строк розробити параметри технології її виробництва. Найбільш складним елементом такої технології є термічна обробка трубної заготовки. В Україні таких технологій термічної обробки виробів з легованих сталей до початку проведення досліджень не було. Виконані дослідження дозволили вперше розробити параметри комплексної технології термічної обробки (попередньої та остаточної) та здійснити їх дослідно-промислову апробацію на базі ЗАТ НКМЗ, що надало можливість у короткі строки створити промислові потужності для виробництва потрібних спеціальних виробів.
Гострий дефіцит легуючих елементів, які використовують для виробництва якісних інструментальних сталей, низька експлуатаційна стійкість такого метало-місткого та дорогого виробу, яким є інструмент гарячого деформування, зумовили напрямок досліджень по створенню нових ефективних технологій зміцнювальної термічної обробки металовиробів відповідального призначення з вуглецевих і легованих сталей.
У першому розділі розглянуто фактори, які обумовлюють вибір сталей для виготовлення СДТ. До них належать: рівень міцності, пластичності, в’язкості, зварюваність, технологічна схема формоутворення деталей та режим фінішної термічної обробки готових деталей. На світовому ринку споживачі СДТ ставлять до металу готових деталей жорсткі вимоги щодо основних характеристик, які можна сформулювати так: товщина стінки до 100 мм й вище; границя текучості для металу будь-якої товщини не менша за 450 Н/мм; границя міцності не менша за 590 Н/мм; ударна в’язкість на зразках Шарпі (KCV) при мінус 40оС не менша за 60 Дж/см; добра зварюваність (Секв0,45). В роботі проведено аналіз нормативних документів (перспективних і діючих) та рівня нормованих характеристик металу готових СДТ і труб в країнах СНД та Україні за останні 10-15 років, з якого виходить, що максимальний нормований рівень міцності металу СДТ за технічними умовами України відповідає класу міцності Х60 (за АРІ), а за СНиП 2.05.06-85 установлений на рівні Х80 (відповідна т448МПа, в531МПа та т554МПа, в655МПа) при вуглецевому еквіваленті 0,46. Провідними світовими виробниками та споживачами цієї продукції використовуються сталі, які забезпечують металові труб класи міцності Х80-Х100, а СДТ Х70-Х80, при цьому з метою поліпшення зварюваності металу в умовах монтажу значення вуглецевого еквівалента (Секв) безперервно зменшуються. Так, наприклад, для труб великого діаметру з товщиною стінки понад 25 мм і класом міцності металу Х70 (т482МПа) вже потрібні сталі з Секв=0,34.
В країнах СНД сполучні деталі, переважно, виготовляються зі сталей типу 09Г2С, 17ГС, 10-15ХСНД, а як перспективні рекомендовані 10ХСНД, 15Г2АФЮ, 16Г2АФ. Ці сталі у гарячекатаному та нормалізованому станах мають Ф+П структуру. Для забезпечення рівня границі текучості 448 МПа (Х65) метал готових СДТ з товщиною стінки понад 20-26 мм повинен мати Ф+Б або Б структуру, що можливо забезпечити при використанні комплексно легованих сталей або за рахунок зміцнювальної термообробки готових виробів. В роботі розглянуто також особливості легування та термообробки виробів з понаднизьковуглецевих бейнітних сталей (ПНВБ-сталі) та з маловуглецевих сталей мартенситного класу (типу 07Х3ГНМЮА або 08Х2Г2ФА), які у великих перерізах можуть забезпечити клас міцності Х80-Х100.
У другому розділі проаналізовано технології виробництва товстолистового прокату з конструкційних сталей для зварних конструкцій, які використовують на провідних металургійних підприємствах СНД та далекого зарубіжжя. Показано, що найбільші виробники штрипсу в Японії, ФРН, США, Італії та в інших країнах уже на протязі останніх 10-15 років з успіхом використовують більш ефективне (у порівнянні з вітчизняним) устаткування, технології одержання якісного рідкого металу та термодеформаційної обробки, що дозволило суттєво підвищити якість продукції. Одним з ефективних способів одержання якісного рідкого металу є використання системи двостадійної обробки штрипсових сталей з уживанням систем “ковш-піч”, що дає можливість робити повну очистку металу (дегазація, розкислення, десульфурація, виведення неметалевих включень і т.д.). Використання деформації слябів після безперервного розливання та перекристалізації металу тонких слябів дозволяє вже на початковому етапі виробництва товстого листа докорінно впливати на якість готового штрипсу. Іншим напрямком, здатним підвищити якість товстолистового прокату, є розробка та використання нових технологічних схем термодеформаційної обробки. Ще у 60-х роках вітчизняні та закордонні вчені приділяли велику увагу питанням суміщення процесів деформації металу з його перекристалізацією в різних технологічних схемах. Такі ідеї знайшли втілення в удосконалених технологіях, які в технічній літературі більш відомі як процеси SHT (Sumitomo high touhness process) та TMCR (Thermo-mechanical controlled rolling). У роботі проведено аналіз таких технологій та сформульовано їх основні особливості. Аналіз досліджень показує, що проблема підвищення рівня механічних характеристик металу для товстостінних труб, обичайок або СДТ багато в чому визначається наявністю технологій та устаткування для прискореного охолодження та нагріву метала на різних етапах його переробки. Для металургійних заводів України, які виробляють товстолистовий прокат, це питання потребує вирішення на сучасному рівні розвитку техніки. У зв’язку з тим, що для реалізації таких процесів (типу SHT та TMCR) на металургійних заводах України умови відсутні, для підвищення якості зварних металовиробів з товстолистового прокату можливе використання зміцнювальної термічної обробки з відокремленого нагріву. Проробка за завданням Металургпрома можливих варіантів створення технології виробництва товстостінних (40-50 мм) труб або обичайок великого діаметра, з подальшою їх об’ємною зміцнювальною термічною обробкою, показала, що в умовах машинобудівних підприємств України можливо організувати їх випуск на існуючих промислових потужностях при наявності замовлень.
При виробництві штампо- та вальцювальнозварних СДТ великого діаметра з товстолистового прокату відомими закордонними виробниками листова заготовка перед формоутворенням піддається одно- або двократному нагрівам до температур 900-940оС, тимчасом як у країнах СНД технічними умовами передбачено проводити нагрів заготовок до 1100-1150оС. Такий високотемпературний нагрів листових заготовок робить недоцільним використання для виробництва СДТ металу, який виготовлений за технологією контрольованої прокатки, або інших процесів типу SHT. У світовій практиці при виробництві відповідальних металовиробів використовують подвійну перекристалізацію металу: спочатку високотемпературну аустенітизацію для максимально можливого розчинення частинок карбонітридів з подальшим прискореним охолодженням, а фінішну термообробку проводять з традиційних температур аустенітизації (tа ) або з міжкритичної області.
Традиційними режимами термічної обробки зварних металовиробів є високий відпуск або нормалізація, а для деталей, виготовлених зі сталей з дисперсійним твердненням (тобто для сталей з Nb,V,Ti та ін.) –нормалізація з подальшим високим відпуском. Але у зв’язку із збільшенням діаметра магістральних трубопроводів до 1420 мм (товщина стінки СДТ збільшується до 60-80 мм), підвищенням експлуатаційного тиску до 10-12 МПа та вимог до рівня нормованих характеристик механічних властивостей, при зменшенні вмісту вуглецю для покращення зварюваності (Секв<0,4), ефективним способом підвищення комплексу властивостей металу готових СДТ є їх об’ємна зміцнювальна термічна обробка з подальшим відпуском. Ця технологія за енерговитратами аналогічна традиційній нормалізації з відпуском, а за ступенем підвищення рівня механічних властивостей суттєво ефективніша.
Одним з варіантів підвищення характеристик міцності товстолистового прокату або виробів з нього є використання підвищених температур аустенітизації при термічному зміцненні металу з відокремленого нагріву. Це дозволяє підвищити бейнітну прогартовуваність маловуглецевих низьколегованих сталей без збільшення швидкості їх охолодження. Доцільність розвитку цього напрямку підтверджується роботами цілого ряду дослідників (Вуда, Паркера, Закея та ін.), в яких показується, що підвищення температури аустенітизації при термообробці приводить не тільки до збільшення границі текучості, але й в’язкості руйнування, яку оцінюють по значеннях коефіцієнта інтенсивності руйнування (КС). При розробці способів фінішного термічного зміцнення СДТ (а.с.1373735) зважали на особливості хімічного складу сталей та кінетику зростання аустенітного зерна, охолоджувальних середовищ та параметрів технології. Наступним технологічним варіантом впливу на рівень міцності оброблюваного металу СДТ та можливість заміни перлиту на бейніт є використання особливостей процесу теплообміну при термозміцненні металу у водних розчинах хлоридів (інтенсифікація охолодження у високотемпературній області). Переривання прискореного охолодження металу при температурах 200оС дозволяє зменшити рівень залишкових напруг в оброблюваному металі та жолоблення торців деталей (а.с.1576578; пат.України 3591).
У третьому розділі зроблено аналіз найбільш розповсюджених у промисловості охолоджувальних середовищ та наведені фактори, які обумовлюють вибір охолоджуючих середовищ для термозміцнення СДТ.
На підставі проведених досліджень охолоджувальним середовищем для об’ємного охолодження СДТ при їх термічному зміцненні в умовах головного підприємства з випуску цих виробів у СНД –ВО “Трубодеталь”було вибрано технічну воду з температурою 90оС та водні розчини хлоридів з температурою >60оС (а.с.1294845, пат.України 20904А), які пройшли дослідно-промислову апробацію на СДТ усіх типорозмірів. При термічному зміцненні СДТ у воді в залежності від потрібного рівня низькотемпературної в’язкості та порогу холодноламкості металу можливо здійснювати об’ємне охолодження деталей до температури гартівного середовища або переривати процес охолодження при температурі металу 250-300оС, тобто вищої за температуру зміни криз кипіння (точки Лейдена). Такий вибір режимів охолодження деталей пояснюється особливостями процесу зміни коефіцієнту тепловіддачі (), які характерні для води з температурою 80оС або водних розчинів хлоридів з низькою концентрацією солі. Цим холодоагентам притаманна тривала стадія плівкового кипіння та різке збільшення при досягненні металом температури точки Лейдена 200-180оС. Через таку особливість теплообміну при термічному зміцненні сталей в цих холодоагентах у металі виникає підвищений рівень залишкових напруг та ДКГ, що обумовлює підвищення міцності, порога холодноламкості та зниження значень низькотемпературної в’язкості оброблюваного металу. Застосування перерваного при tмет=250-300оС охолодження дозволяє зменшити поріг холодноламкості та підвищити рівень ударної в’язкості металу при мінімальному жолобленні торців деталей (табл.1).
При термічному зміцненні СДТ з 30мм використовуються водні розчини хлоридів, швидкість охолодження металу в яких займає проміжне положення між інтенсивністю охолодження у холодній воді та у маслі.
Таблиця 1
Механічні властивості сталі 09Г2С (14 мм) та 14Г2АФ (40 мм)
після термічного зміцнення за різними режимами
|
Режим обробки |
в, МПа |
т, МПа |
, % |
, % |
KCV-20, МДж/м |
|
Термічне зміцнення (ТЗ) у воді (tв 90оС) з повним охолодженням + відпуск |
613/687 |
/576 |
/21 |
/73 |
,6/1,8 |
|
ТЗ у воді (tв 90оС) з перер-ваним охолодженням при tмет 300оС + відпуск |
574/685 |
/589 |
34/20 |
/73 |
,3/2,2 |
|
СНиП 2.05.06-85 |
588 687 |
— |
20 16 |
KCU-(40…60) 0,49 |
|
|
ТУ України |
510 590 |
390 440 |
19 |
KCU-(40…60) 0,49 |
Примітки: 1. У чисельнику наведені значення для сталі 09Г2С (tа =930оС), у знаменнику –для сталі 14Г2АФ (tа = 950оС). 2. Температура відпуску для 09Г2С –оС (1 година), для 14Г2АФ –оС (1 година).
У табл.2 наведені дані з впливу температури аустенітизації на механічні влас-тивості металу відводів зі сталі 09Г2С (безшовна трубна заготовка виробництва Японії) діаметром 530 мм. Гарячевитягнуті через ріг відводи нагрівались до різних температур та охолоджувались у воді з температурою 90оС до повного охолодження з подальшим відпуском 600оС (одна година).
Таблиця 2
Механічні властивості відводів діаметром 530 мм (9-11 мм) зі сталі 09Г2С
після термозміцнення за різними режимами
|
Температура аустенітизації,оС |
в, МПа |
т, МПа |
, % |
, % |
KCV-20, МДж/м |
|
930 |
,1-2,9/2,4 |
||||
|
1050 |
,10-0,78/0,43 |
||||
|
1100 |
,7-1,6/1,0 |
||||
|
СНиП 2.05.06-85 |
588 687 |
— |
20 16 |
— |
KCU-(40…60)0,49 |
|
ТУ України |
510 590 |
390 440 |
19 |
— |
KCU-(40…60)0,49 |
Примітка. Для значень ударної в’язкості у чисельнику наведені мінімальні та максимальні значення величин, у знаменнику –середні з 7-10 значень.
Після термічного зміцнення від 930оС метал має дрібнозернисту (з 10-11 номером зерна) Ф+П структуру, найбільш високий рівень ударної в’язкості при мінімальному розкиді значень. Аустенітизація при 1050оС приводить до одержання Б структури з більш високим рівнем міцності, але при цьому відбувається різке зниження рівня ударної в’язкості при максимальному розкиді значень. Ця температура аустенітизації для сталі 09Г2С характеризується найбільшою різнозернистістю аустеніту (А), відповідно і Б, який одержують після прискореного охолодження металу. Після термозміцнення від 1100оС метал відводів має максимальні значення характеристик міцності при прийнятному рівні пластичності та в’язкості. Мінімальні значення ударної в’язкості, одержані при випробуваннях, перевищують вимоги нормативних документів. У табл.3 наведені значення механічних властивостей сталі 09Г2С (=11 мм) з Б структурою після різних режимів термозміцнення де видно, що після термічного зміцнення від 1100оС та відпуску від 500оС й вище ця сталь має комплекс властивостей, які сповна задо-вольняють вимоги технічних умов, розроблених для України Державним трубним інститутом, а після відпуску 500-550оС –і найбільш високим вимогам, нормованим СНиП 2.05.06-85, щодо міцності Х80. Сталі з сильними карбідоутворюючими елементами (КУЕ) мають більш дрібну зеренну структуру після всіх режимів обробки, тому й рівень ударної в’язкості у них більш високий (див.табл.1). Структура, яка утворюється в металі товстостінних деталей (Ф+П, Ф+Б, Ф+П+Б або Б) після термозміцнення, пересичена вуглецем і азотом, які виділяються в процесі подальшого відпуску.
Таблиця 3
Значення механічних властивостей сталі 09Г2С (Японія)
після різних режимів термозміцнення
|
Режим обробки |
в, МПа |
т, МПа |
, % |
, % |
KCV-20, МДж/м |
|
Вихідний (гарячекатаний) стан |
560 |
,25 |
|||
|
Термічне зміцнення (ТЗ) з tа =1100оС |
736 |
,24 |
|||
|
ТЗ + відпуск 500оС |
724 |
,88 |
|||
|
ТЗ + відпуск 600оС |
670 |
,01 |
|||
|
ТЗ + відпуск 700оС |
662 |
,36 |
|||
|
СНиП 2.05.06-85 |
588 687 |
— |
20 16 |
KCU-(40…60) 0,49 |
|
|
ТУ України |
510 590 |
390 440 |
19 |
KCU-(40…60)0,49 |
Рівень значень ударної в’язкості термозміцненого металу визначається температурою відпуску (ступенем розпаду одержаних структур, рівнем мікродеформацій, розміром частинок вторинної фази, їх кількістю, місцем знаходження і т.д.). Але максимальні значення ударної в’язкості у термозміцненому металі одержані після відпуску 500оС і вище, а найбільшу кількість в’язкої складової у зламах ударних зразків після випробувань при низьких температурах було відзначено після відпуску 550-600оС (для сталей, які не містять сильні КУЕ). А для сталей типу 14-16Г2АФ найбільш високий рівень ударної в’язкості при досліджуваних температурах випробувань спостерігався після відпуску 600-700оС. При цьому було підтверджено раніше встановлену автором загальну закономірність у зміні комплексу механічних властивостей сталей з Ф+Б структурою, які піддавались термічному зміцненню з повним охолодженням, –наявність мінімальних значень границі текучості у зміцненому стані та його зростання з максимумом при температурах відпуску 500оС (досліджувались інтервали в 100оС). Для термозміцнених сталей, мікролегованих сильними КУЕ, максимум значень границі текучості спостерігається після відпуску при температурах 580-650оС. Ця закономірність характерна як для сталей з Ф+П (або Ф+Б), так і з Б структурою. Для сталей, термозміцнених з перериванням процесу охолодження при температурі 200оС, підвищення ударної в’язкості, кількості в’язкої складової у зламах зразків і значень границі текучості відбувається при температурі відпуску 400оС. Для СДТ діаметром вище 1020 мм з товщиною стінки понад 40 мм було розроблено спосіб термічного зміцнення (а.с.1373735), який сприяє досягненню однорідного структурного стану по перерізу та дозволяє забезпечувати потрібне співвідношення фаз у структурі металу. При цьому утворюваний Ф залишається пересиченим атомами заглиблення, що надає можливість одержувати дисперсні частинки вторинної фази при подальшому відпуску термічно зміцнених сталей.
Для сталей з мартенситною (М) структурою після гартування у масло та відпуску такої залежності значень границі текучості від температури відпуску немає (табл.4). З даних табл.4 добре видно, що сталь одного складу й товщини, загартована з однієї температури аустенітизації, має суттєво більш високий рівень міцності після гартування у киплячій воді у порівнянні з загартованою у масло.
Таблиця 4
Механічні властивості сталі 08Г2С з мартенситною структурою
(натурні зразки діаметром 6 мм) після різних режимів обробки
|
Режим обробки |
в, МПа |
Границя текучості, МПа |
, % |
, % |
|
|
,2 |
т |
||||
|
Гартування (Г) у киплячій (> 90оС) воді |
1035 |
— |
|||
|
Г + відпуск 300оС повітря |
967 |
— |
|||
|
Г + відпуск 500оС повітря |
616 |
— |
|||
|
Г +200оС+300оС+500оСповітря |
678 |
— |
|||
|
Гартування у масло |
877 |
— |
|||
|
Г + відпуск 300оС повітря |
869 |
697 |
— |
||
|
Г + відпуск 500оС повітря |
643 |
— |
Примітка. Витримка при відпуску в усіх режимах 30 хвилин.
Іншою важливою особливістю маловуглецевих сталей із структурою М є те, що сталь 08Г2С після гартування у воді (tв90оС) та подальшого відпуску 300оС має більш високий рівень границі текучості у порівнянні з загартованим станом. При підвищенні температури відпуску понад 300оС значення границі текучості (як і міцності) знижуються. Після гартування у масло цієї сталі та відпуску така залежність не спостерігається. Це обумовлено унікальною здатністю води з температурою 90оС або водних розчинів хлоридів різко підвищувати коефіцієнт тепловіддачі в області температур охолоджуваного металу 200-160оС. Такий термоудар приводить до виникнення в охолоджуваному металі додаткових ДКГ, що й проявляється в більш високому рівні міцності у порівнянні з металом, загартованим у масло. Дослідження ударної в’язкості та кількості в’язкої складової у зламах ударних зразків показали, що поріг холодноламкості у металу, термозміцненого з повним охолодженням, суттєво нижчий у порівнянні з цим же металом, який піддавали аналогічній термообробці, але з перериванням процесу охолодження при > 200-250оС (табл.1;5). Результати досліджень показали, що при реалізації в процесі термічного зміцнення перерваного охолодження рівень ударної в’язкості для всіх досліджуваних марок сталей був вищий у порівнянні з режимом, в якому метал охолоджувався повністю. Через це при виконанні роботи зусилля було спрямовано на створення стабільної технології термічного зміцнення з охолодженням СДТ у воді або водних розчинах хлоридів з температурою понад 80оС з автоматичним перериванням процесу охолодження при досягненні оптимальної температури оброблюваного металу.
Таблиця 5
Ударна в’язкість (МДж/м) та кількість в’язкої складової у зламах зразків зі сталі 09Г2С (Японія) в залежності від режиму термічної обробки та температури випробування
|
Режим термічної обробки металу |
Температура випробувань зразків,оС |
|
+ 20 |
- 20 |
- 40 |
- 60 |
||
|
Термічне зміцнення (ТЗ) у воді (tв 90оС) + відпуск |
3,3/100 |
,4/75 |
,9/34 |
,8/23 |
,8/18 |
|
ТЗ у воді (tв90оС) з перерваним охолодженням при tмет 300оС + відпуск |
3,6/100 |
,3/100 |
,2/100 |
,2/100 |
,3/53 |
Примітки: 1. Температура відпуску для всіх обробок 500оС. 2. У чисельнику наведені значення ударної в’язкості, одержані на зразках Шарпі; у знаменнику–кількість в’язкої складової у зламі, %.
У практиці зміцнювальної термічної обробки сталей традиційним фінішним режимом є однократний відпуск на заданий рівень твердості, міцності або пластичності та в’язкості металу (в залежності від пріоритету нормованих характеристик). Дослідження автора, виконані на сталях різних класів із різною структурою, показали (табл.4;6), що заміна однократного відпуску багатократними дозволяє одержувати більш високий рівень міцності в металі.
З даних табл.4;6 видно, що границя текучості (а для металу трубної спецзаготовки й границя пружності) досліджуваних сталей має більш високий рівень значень після термічного зміцнення з подальшими багатократними відпусками.
Таблиця 6
Механічні властивості сталі 08Г2С з ферито-бейнітною структурою
після різних режимів термообробки
|
Режим термообробки |
в, МПа |
Границя текучості, МПа |
5, % |
, % |
|
|
,2 |
т |
||||
|
Нормалізація (Н) з 930оС |
541 |
— |
|||
|
Н + відпуск 300оС повітря |
531 |
— |
|||
|
Н + відпуск 500оС повітря |
490 |
— |
|||
|
Н + відпуск 300оС + 500оСповітря |
484 |
— |
Це говорить про те, що такий режим термічної обробки сталей з будь-якою структурою (пересиченою вуглецем та азотом) більш доцільний у порівнянні з режимами, які використовують однократний відпуск. Після аналізу результатів досліджень було запропоновано використовувати в технологіях з багатократними відпусками ефект термоудару при охолодженні металу з температури відпуску у воді або водних розчинах солей з температурою 90оС з метою підвищення рівня дефектності металу, а за рахунок подальших відпусків здійснювати перерозподіл атомів заглиблення та створення субструктурних побудов у такому металу(табл.7).
Таблиця 7
Механічні властивості сталі 08Г2С (зразки діаметром 6 мм)
після різних обробок
|
Режим обробки |
в, МПа |
Границя текучості,МПа |
, % |
, % |
|
|
,2 |
т |
||||
|
Вихідний метал (нагартований) |
540 |
— |
|||
|
Нормалізація (Н) з 930оС |
541 |
— |
|||
|
Н + відпуск 300оС П |
531 |
— |
|||
|
Н + відпуск 300оС КВ |
558 |
— |
|||
|
Н + відп.300оС + відп.500оС П |
484 |
— |
|||
|
Н + відп.300оС КВ + відп.500о КВ |
531 |
— |
|||
|
Н + відпуск 500оС П |
490 |
— |
31 |
||
|
Гартування (Г) у воді (tв90оС) |
1035 |
— |
|||
|
Г + відпуск 300оС П |
967 |
— |
|||
|
Г + відпуск 300оС КВ |
831 |
— |
|||
|
Г + відп.300оС + відп.500оС П |
640 |
— |
|||
|
Г + відп.300оС КВ + відп.500оС П |
677 |
— |
|||
|
Г + відпуск 500оС П |
616 |
— |
Примітки: 1. П –охолодження на повітрі. 2. КВ –охолодження металу у киплячій воді. Витримка під час відпуску –хвилин.
При цьому приріст характеристик міцності металу після відпуску з термоударом (або ще й подальшим відпуском) пояснюється утворенням додаткової кількості ДКГ та їх взаємодією з атомами заглиблення або введенням нових дефектів та їх перебудовою. Результати експериментів на сталях різних класів показали, що, крім підвищення характеристик міцності металу, який піддавали такій термодеформаційній обробці з температури відпуску, відбувається і значне підвищення стійкості металу до знеміцнювання при підвищених температурах.
Таким чином, дослідження показали, що забезпечити рівень нормованих влас-тивостей металу готових сполучних деталей, виготовлених за існуючою техно-логією зі сталей 10-15ХСНД, 14-16Г2АФ, 09Г2С, 17ГС, можливо при реалізації розробленої зміцнювальної термічної обробки з подальшим відпуском, яка включає застосування різних технологічних прийомів, спрямованих на підвищення пріоритетних характеристик металу. Це підтвердила промислова апробація розробок на натурних виробах усіх типорозмірів в умовах головного підприємства в СНД –ВО “Трубодеталь”. Під час термічного зміцнення за розробленою технологією та остаточного відпуску металу СДТ при температурах 500-650оС (в залежності від марки сталі) реалізуються наступні механізми зміцнення: подрібнення зеренної структури; одержання пересиченого твердого розчину; часткова або повна заміна П на Б; дисперсійне тверднення; субструктурне зміцнення.
Відомо, що максимальна розчинність вуглецю у Ф під час прискореного охолодження з однорідного аустенітного стану при переохолодженні маловуглецевих сталей до 550-500оС досягає 0,06 % С, а при подальшому переохолодженні зменшується. Вміст вуглецю у Ф на границі з цементитом (при Ф+П перетворенні) не перевищує 0,005 %. Тому переохолодження виробів з доевтектоїдних сталей доцільно проводити нижче 500оС для запобігання виділенню з пересиченого Ф частинок вторинної фази на стадії термічного зміцнення. Це обумовлено тим, що вуглець та азот можуть виділятися з пересиченої матриці й при кімнатній температурі. У відповідності до ГОСТ 19282-73 у досліджуваних сталях вміст азоту передбачений у наступних концентраціях: для сталей 14-16Г2АФ –0,015-0,025 %; 10-15ХСНД –0,008 %. З літературних джерел відомо, що процеси старіння у маловуглецевих сталях відбуваються вже при вмісті азоту 0,002 %. І хоча в сталях типу 16Г2АФ присутній ванадій, який може ефективно зв’язувати азот, цей процес затримується прискореним охолодженням, і матриця залишається пересиченою вуглецем та азотом. З аналізу діаграм розчинності вуглецю та азоту у Ф маловуглецевих сталей витікає, що для запобігання виділенню частинок вторинної фази на стадії прискореного охолодження доцільно метал переохолоджувати до температур 250-300оС. Подальший відпуск приводить до виділення заглиблених атомів з пересиченого Ф, що знижує рівень твердості структурних складових металу.
Температура закінчення прискореного охолодження металу при термозміцненні визначає й закономірності процесів структуроутворення, які відбуваються при подальшому відпуску СДТ. Так з робіт Вл.Дадека відомо, що якщо прискорене охолодження маловуглецевих сталей переривати при температурі 200оС, то вуглець із твердого розчину буде виділятися у вигляді цементиту з орторомбічною граткою. Якщо ж переохолодження здійснювати до температур 200оС, то при наступному нагріванні сталі до 200оС вуглець виділяється з Ф у вигляді платинок -карбіду (Fe,4C), когерентних до матриці. При нагріванні до більш високих температур відпуску нестабільний карбід з гексагональною граткою перетворюється на пластинчастий орторомбічний цементит. При виборі режиму охолодження СДТ зважали й на явище термоудару, притаманне воді та водним розчинам солей з температурою >80оС, яке призводить до підвищення у металі щільності ДКГ. Особливості процесів, які відбуваються у досліджуваному металі, наочно видно з результатів рентгеноструктурного аналізу сталі 09Г2С, яку піддавали термозміцненню та подальшому відпуску до 700оС з інтервалом у 100оС (табл.8). Аналогічні результати було одержано й для інших досліджуваних у роботі сталей, оброблених за однією зі створених технологій.
З даних табл.8 виходить, що найбільш високий рівень мікродеформацій та щільності ДКГ характерний для металу, який піддавався термічному зміцненню з повним охолодженням та відпуску 300оС. Підвищення температури відпуску приводить до зменшення значень цих параметрів, а після відпуску 500оС вони знов зростають. У той же час й значення границі текучості досягають максимального рівня після відпуску 500оС.
Таблиця 8
Результати рентгеноструктурного дослідження сталі 09Г2С (14 мм)
після різних режимів термічної обробки
|
Режим термічної обробки |
Рівень мікродеформацій (е), х10-4 |
Щільність дислокацій (), х10, см-2 |
|
Термічне зміцнення (ТЗ) у воді (tв90оС) |
4,50 / 0,61 |
,74 / 1,85 |
|
ТЗ + відпуск 200оС, 40 хв. |
3,58 / – |
,84 / – |
|
ТЗ + відпуск 300оС |
4,53 / 3,04 |
,78 / 2,43 |
|
ТЗ + відпуск 400оС |
3,65 / 3,09 |
,91 / 1,45 |
|
ТЗ + відпуск 500оС |
4,09 / 3,08 |
,26 / 1,29 |
|
ТЗ + відпуск 600оС |
3,59 / 1,61 |
,75 / 0,66 |
|
ТЗ + відпуск 700оС |
3,34 / – |
,61 / 0,11 |
Примітка. У чисельнику наведені значення для металу, термозміцненого з повним охолодженням, у знаменнику –після перерваного охолодження при tмет=350оС.
Така залежність значень границі текучості від температури відпуску характерна лише для сталей без сильних КУЕ, які піддавали при термозміцненні охолодженню до температур середовища (100оС). Для сталей з V, Nb максимум границі текучості спостерігається після відпуску 550-600оС. Подальше підвищення температури відпуску приводить до зниження значень границі текучості, але навіть після відпуску 600-650оС його абсолютні значення вищі, ніж у термозміцненому стані. А ось у випадку реалізації режиму термозміцнення із перериванням охолодження у воді з температурою tв80оС при температурі металу 250-300оС яскраво вираженого максимуму значень границі текучості в області температур відпуску 500оС (або 550оС для сталей з V, Nb) не спостерігається, хоча значення границі текучості після температур відпуску 400-600оС вищі, ніж після термічного зміцнення. Аналогічним чином змінюється й рівень мікродеформацій, а щільність дефектів після відпуску 500оС нижча, ніж після 400оС. Але при цьому рівень мікродеформацій після відпуску 300оС вищий у порівнянні з термозміцненим станом, що пов,язане з виділенням вуглецю з матриці й утворенням карбідів на цій стадії відпуску. Це підтверджують також дані рентгеноструктурного аналізу про прохождення стадії втрати когерентності граток карбід-матриця в інтервалі температур 300-400оС. Більш низький рівень цих параметрів тонкої структури у порівнянні з режимом повного охолодження може бути підтвержденням відсутності стадії утворення проміжного карбіду під час обробки досліджуваних сталей за таким режимом. Ці результати говорять про те, що температурно-часові параметри процесів виділення атомів заглиблення з пересиченого Ф, утворення атмосфер домішкових атомів та частинок вторинної фази, швидкість їх коагуляції, розпад колоній зміцнювальної фази і т.д., визначаються багатьма факторами (хімічним складом сталі, температурою аустенітизації та витримкою при ній, розміром зерна, швидкістю охолодження).
Аналіз результатів досліджень маловуглецевих низьколегованих марок сталей говорить про те, що при термічному зміцненні за розробленими технологіями у металі створюється Ф+Б; Ф+П+Б або Б структурний стан, при якому підвищення щільності дефектів випереджає збільшення ступеня пересичення твердого розчину атомами заглиблення. При цьому якась кількість дислокацій залишається слабо закріпленими. Можливість такого структурного стану при швидкостях охолодження металу 18-37оС/с наочно показана у роботі К.Ф.Стародубова та В.К.Флорова. В обговорюваних дослідженнях це підтверджується відсутністю площадки текучості (для сталей з повним охолодженням) на діаграмі розтягу аж до відпуску при 300оС, більш низькими абсолютними значеннями умовної границі текучості металу у термозміцненому стані в порівнянні з металом, який відпускався при температурах вище 300оС.
У зв’язку з тим, що при термозміцненні температура металу не знижується нижче 100оС, процес виділення вуглецю та азоту відбувається ще на етапі охолодження металу. Підтвердженням цього можуть бути роботи вітчизняних та закордонних вчених, які досліджували за методами внутрішнього тертя та під електронним мікроскопом на просвіт процеси старіння у сталях і сплавах заліза з вмістом вуглецю від 0,007% до 0,2%. Відомо, що при низьких температурах з пересиченого твердого розчину азот виділяється у вигляді FeN, який за морфологією та габітусною площиною у роботах F.W.Langer класифікується як початкова форма проміжного карбіду -Fe,4С. Ще одним доводом у доказі наявності в досліджуваних сталях проміжного карбіду можуть бути наступні дані. Твердження про відсутність стадії утворення цього карбіду робились дослідниками (наприклад G.Speih, W.C.Leslie) з урахуванням щільності дислокацій у М маловуглецевих сталей, навколо яких знаходяться області, де для позицій заглиблення атомам вуглецю та азоту забезпечується зниження енергії, причому такий зв’язок атомів заглиблення з дислокаціями енергетично більш вигідний, ніж утворення -карбіду. Відомо, що для закріплення дислокацій у М необхідно 0,2 % С. Тому у сталях з більш низьким вмістом вуглецю та структурою М його просто не вистачає для утворення -карбіду. Виходячи з того, що щільність дислокацій у маловуглецевих сталях з Ф+П, Ф+Б або Б структурою більш низька (табл.9), ніж у металі з М структурою, частина атомів заглиблення не буде зв’язана у сегрегації в енергетично вигідних об’ємах навколо дислокацій і може приймати участь в утворенні проміжного карбіду. Охолодження сталі 09Г2С (=8мм) від температури 930оС в різних холодоагентах дозволило одержати відмінні структурні стани. Підтвердженням багатостадійності процесу перерозподілу вуглецю та азоту у пересиченому Ф при подальшому відпуску є результати робіт С.А.Головіна, в яких показано, що у залізовуглецевих сплавах із вмістом вуглецю 0,007; 0,015 та 0,2% процес деформаційного старіння при температурі металу 100оС закінчується на стадії формування мікровиділень, які рівноважні лише при даній температурі та розчиняються при її навіть короткочасному підвищенні. А у сплавах, які містять 0,015 та 0,2% вуглецю, при температурі відпуску 200оС спостерігається етап перерозподілу заглиблених атомів, викликаний зміною типу рівноважних мікровиділень, які блокують дислокації.
Таблиця 9
Вплив умов охолодження маловуглецевої низьколегованої сталі 09Г2С
(=8 мм) на рівень дефектності кристалічної гратки
|
Режим обробки металу |
Рівень мікро-деформацій (е), х10-4 |
Щільність дислокацій (), х10, см-2 |
Мікрострук-тура металу |
|
Термічне зміцнення (ТЗ) у гаря-чій воді до tмет 100оС |
5,6 / 5,1 |
,4 / 3,0 |
Ф(поліедрич-ний)+Б |
|
ТЗ у гарячій воді з перериванням охолодження при tмет 250оС |
1,1 / 4,3 |
,6 / 2,1 |
Ф+Б |
|
ТЗ у гарячій воді з перериван-ням охолодження при tмет350оС |
0,8 / 3,6 |
,9 / 1,2 |
Ф+Б |
|
Гартування у масло (+40оС) |
6,1 |
,04 |
Ф (відманш-теттовий)+Б |
|
Гартування у воді (+20оС) |
24,6 |
,01·10 |
М+Б |
Примітка. У чисельнику наведені значення величин для термозміцненого металу, у знаменнику –після термозміцнення та подальшого відпуску 500оС.
Відомо, що на стадії когерентності частинок вторинної фази з матрицею рівень напруг досягає максимуму при зростанні таких частинок до критичного розміру, після чого відбувається порушення когерентності фаз з утворенням додаткових дислокацій. Такому стану у металу відповідає максимальний рівень границі текучості.
Для металу, термозміцненому у холодній підсоленій воді, у воді з температурою 65-70оС або при термозміцненні з перерваним охолодженням цей стан припадає на температуру відпуску 400оС. А ось для досліджуваних у роботі сталей без сильних КУЕ, які піддавались термічному зміцненню у воді з температурою понад 80оС (метал після термоудару), процес структуроутворення змінюється через більш високий рівень дефектності гратки та, мабуть, типів дефектів. І тому максимум значень границі текучості для таких сталей припадає на температуру відпуску 500оС. Це пояснюється тим, що найбільш вигідними місцями при перерозподілі заглиблених атомів із пересиченого твердого розчину є дефекти гратки, тому основна частина вуглецю та азоту буде знаходитись у таких областях, а процес карбідоутворення буде утруднений. Відрив атомів вуглецю та утворення карбідних частинок зрушується у бік більш високих температур відпуску, а, відповідно, й стадія повної втрати когерентності частинок із матрицею. Можливість реалізації такого стану при відпуску до 450-480оС із зміною ступеня стехіометрії цементиту від FeХC до FeC у термозміцнених маловуглецевих сталях підтверджується й роботами В.М.Счастливцева, І.Л.Яковлевої, В.І.Изотова, Г.А.Філіпова та ін. У металі, термозміцненому з перериванням охолодження при tмет200оС, рівень дефектності гратки менший і через це атоми заглиблення будуть перерозподілятися під час подальшого відпуску при більш низьких температурах.
У роботі розглядалась також імовірність розпаду залишкового аустеніту (Азал), який може бути присутній у термозміцненій сталі з Ф+Б або Б структурою та додатково зміцнювати метал після розпаду при відпуску до 500оС. Але у зв’язку з тим, що закономірність підвищення границі текучості при відпуску термозміцненої сталі зберігається й для Ф+П структури (Азал відсутній), то цей фактор не є визначальним у виявленій залежності.
У четвертому розділі на підставі аналізу критеріїв оцінки ефективності роботи пічного устаткування показано, що у прохідних печах норми питомої продук-тивності більші у порівнянні з камерними та з висувним подом, а питомі витрати газу та електроенергії при експлуатації прохідних печей нижчі, ніж у камерних або з висувним подом. Це дозволило під час підготовки завдання на проектування пічного устаткування для спеціалізованого цеху ВО “Трубодеталь”сформулювати основні вимоги щодо найбільш ефективних теплових схем та конструкцій печей для термічної обробки СДТ усіх типорозмірів. Сортамент деталей цеху було розділено на дві групи. До першої групи було віднесено СДТ діаметром 250-630 мм включно та, виходячи з річного об’єму їх термообробки, запропоновано розробити механізований гартувально-відпускний дворядний штовхальний агрегат. Такий агрегат з розміром поду гартівної печі 2,5х18,4 м із 18 піддонами в одному ряду й було розроблено ВНИПИТеплопроектом. Печі мають по чотири зони автоматичного регулювання теплового режиму. Агрегат укомплектований механізованим гартівним баком, в якому як гартівне середовище використовується вода або водні розчини хлоридів з температурою80С.
До другої групи термозміцнюваних СДТ входили деталі діаметром від 630 до 1420 мм. На підставі аналізу світового досвіду печебудування та з урахуванням досвіду експлуатації печей різних типів на вітчизняних заводах автором було запропоновано, а ВНИПИТеплопроектом (ЛВ) вперше в СНД спроектовано штовхальний гартувально-відпускний агрегат, в якому транспортування СДТ вказаних типорозмірів здійснюється на спеціальних візках, які просуваються на колесах по рейках (проект 20477.01.01 ПЗ). У спроектованій гартівній печі (габарити поду 3,2х16,5 м; S=51 м) водночас знаходиться п’ять візків (ширина 3,3 м; довжина 3,56м; висота 1,03 м; маса 6200 кг). Максимальна маса садки –,6 т. Продуктивність печі: максимальна –т/г, середня –т/г. Темп штовхання –хвилин. У відпускній печі (3,2х19 м; S=61 м) кількість візків –шість штук, а у камері охолодження, в якій СДТ після відпуску охолоджуються уповільнено до 300-400оС, знаходиться чотири візка. У виконаному проекті лінії для термічного зміцнення СДТ великого діаметра поміж гартівною та відпускною печами з обох сторін від напрямних рейок для переміщення візків установлено немеханізовані гартівні баки двох типів. Один, прямокутної форми (а.с. 1073302, пат.України 3592), призначений для охолодження трійників та відводів. Інший бак, циліндричної форми, –для охолодження переходів та днищ (а.с. 1201324). Дослідно-промислові зразки таких охолоджувальних пристроїв було спроектовано за завданням автора СПКБ “Проектнефтегазспецмонтаж”(м.Челябінськ), виготовлено та апробовано на СДТ усіх типорозмірів діаметром до 1220 мм в умовах ВО “Трубодеталь”.
На підставі результатів досліджень металу відводів, виготовлених з труб у трубозгинальному стані фірми “FABRICOM”, було показано необхідність піддавати їх термічній обробці, за яку можна використовувати високий відпуск, нормалізацію або термічне зміцнення з відпуском. Розглянуто способи реалізації режимів термічної обробки та устаткування, яке може бути використано для цього. Аналіз результатів досліджень дозволив запропонувати конструктивно-технологічні параметри секційної газової печі для термообробки таких відводів. У розділі наведено результати досліджень впливу швидкості нагріву виробів на рівень виникаючих у металі напруг та обгрунтовано допустимі швидкості нагріву СДТ у процесі термообробки.
У п’ятому розділі наведено результати досліджень та дослідно-промислової апробації комплексної технології термічної обробки трубної заготовки в умовах ЗАТ НКМЗ. Основною й найбільш напруженою частиною будь-якої артилерійської гармати є ствол, який являє собою посудину, яка працює під великим внутрішнім тиском, діючим на протязі тисячних часток секунди. Функціональний строк служби гармати вимірюється приблизно такою кількістю пострілів –-15000. У розділі розглянуто фактори, які визначають експлуатаційну стійкість таких виробів.
До загальної характеристики сталей, які використовують у СНД для виробництва трубної заготовки (ГОСТ В 5192-78), слід віднести такі основні фактори, які ускладнюють технологію виготовлення якісної заготовки: сталі відносяться до категорії особливофлокеночутливих, є чутливими до утворення тріщин, при товщинах понад 30-35 мм мають недостатню мартенситну прогартовуваність, містять у структурі Азал та продукти проміжного перетворення А. Ці сталі схильні до відпускної крихкості 1-го та 2-го роду.
У роботі розглянуто різні методи та устаткування для виготовлення якісної трубної заготовки. Проведено аналіз хімічних складів високоміцних сталей та впливу легуючих елементів на процеси структуроутворення, здатних забезпечити металу після фінішного відпуску 400-500оС потрібний рівень міцності. Одним з головних факторів, який обумовлює складність розроблюваної технології, було досягнення високого рівня границі пропорціональності (пц) у металі виробів, які при експлуатації можуть нагріватися до 400оС. З результатів відомих робіт витікає, що максимальні значення границь пружності та пропорціональності для сталей аналогічного хімічного складу можуть бути одержані при відпуску не вище 350-380оС. Така залежність нормованих характеристик міцності від температури відпуску характерна для сталей, в яких зміцнення відбувається за рахунок виділень вторинної фази цементитного типу. Але цей температурний інтервал відпуску є найбільш небезпечним з точки зору необоротної відпускної крихкості металу, тому в роботі було запропоновано ряд мір, які сприяють зменшенню окрихчення металу трубної заготовки. Розглянуто перспективні напрямки одержання високоміцної трубної заготовки з більш легованих сталей з вторинним твердненням.
При виконанні роботи дослідження проводились на сталях, базовим хімічним складом яких був склад сталі 0ХН3МФА. Найбільш високий рівень міцності на таких виробах до проведення досліджень досягав пц=128кгс/мм та не відповідав нормативним вимогам. На підставі результатів лабораторних та дослідно-промислових досліджень на натурних трубних заготовках зі сталей типу 0ХН3МФА було вперше створено ефективний режим попередньої термічної обробки поковок після чорнової обдирки та висвердлювання каналу стволу, який включає й ПФО металу. Це дозволило суттєво знизити вміст дифузійно-рухливого водню у порівнянні з відомими режимами (табл.10), а також підготувати структуру металу до остаточної термічної обробки. Застосування нових нетрадиційних підходів до створення технології остаточної термічної обробки трубної заготовки дозволило стабільно забезпечити металу потрібний рівень механічних властивостей. Така технологія зміцнювальної термічної обробки створена вперше в Україні й може бути з успіхом використана для широкого сортаменту виробів різного призначення.
Таблиця 10
Вміст водню в сталі 0ХН3МФА після різних обробок
|
Режим обробки трубної заготовки (заготовка з металу одної плавки) |
Вміст дифузійно-рухливого водню, см/100 г |
|
Традиційна технологія |
10,5 |
|
Розроблена технологія |
4,0 |
Примітка. Кількість водню у металі оцінювалась за результатами випробувань шести зразків.
Дослідження показали, що для забезпечення у металі трубної заготовки наскрізної мартенситної прогартовуваності потрібна заміна масла на водні охолоджувальні середовища. Це обумовлено наявністю у структурі металу після гартування у масло продуктів проміжного перетворення. Найбільш прийнятним гартівним середовищем можуть бути водні розчини хлоридів, які використовують при температурах 80-110оС (пат.України 20904А), здатні задовольнити вимоги, які висуваються. У результаті виконаних досліджень було створено комплексну технологію термічної обробки, яка пройшла дослідно-промислову апробацію на трубних заготовках в умовах ЗАТ НКМЗ та дозволила вперше одержати у виробах зі сталей 0ХН3МФА рівень границі пропорціональності 140 кгс/мм (табл.11). У результаті проведених досліджень запропоновано ряд технологічних рішень, спрямованих на зменшення ступеня падіння ударної в’язкості після відпуску в інтервалі температур необоротної відпускної крихкості, створення у металі підвищеного рівня ДКГ, перебудова яких у процесі подальшого фінішного відпуску дозволить підвищити рівень міцності металу та стійкість до знеміцнювання при підвищених температурах. Створені технічні рішення надали можливість у короткий строк організувати в умовах машинобудівних заводів України виробництво нових виробів, необхідних для забезпечення достатньої обороноздатності країни та виробництва їх на експорт.
Таблиця 11
Комплекс механічних властивостей, одержаних у сталі типу 0ХН3МФА
після остаточної термообробки за розробленою технологією
|
Місце відбору металу |
в, МПа |
т, МПа |
пц, МПа |
, % |
HRC |
KCU, Дж/м |
|
|
+20оС |
-50оС |
||||||
|
Дульна частина заготовки |
161 |
,6 |
,7 |
||||
|
Казенник |
164 |
47 |
,9 |
,5 |
У шостому розділі розглянуто основні характеристики металу інструменту, які визначають його експлуатаційну стійкість: міцність (перш за все, границя пружності), зносотривкість, твердість, жароміцність або теплостійкість (здатність зберігати допустимий рівень твердості, міцності, зносотривкості при експлуатації в області підвищених температур), розпалостійкість та ін. Ефективно впливати на рівень вказаних параметрів, які визначають експлуатаційну стійкість інструменту, а також і на його вартість, можна через різні фактори. Але при виконанні роботи пріоритетними були розробка та використання ефективних режимів термічної обробки литого та кованого інструменту з застосуванням водних гартівних середовищ замість масла, ефективних способів впливу на загартований метал з метою зменшення Азал у структурі та одержання максимально можливої кількості дисперсних частинок вторинної фази, рівномірно розподіленої в матриці, у тому числі за рахунок застосування нетрадиційних способів впливу на метал у процесі термообробки або їх комбінацій з відомими рішеннями. У практиці інструментальних виробництв країн СНД найбільш характерними є наступні принципіальні схеми виготовлення інструменту гарячого деформування:
- виготовлення штампового кубика без гравюри, його термообробка на заданий рівень властивостей, виготовлення гравюри й експлуатація;
- виготовлення штампа з гравюрою, його термообробка й експлуатація.
У промисловості країн СНД більша частина інструмента гарячого деформування виготовляється з полутеплостійких сталей типу 5ХНМ. У зв’язку з цим основний об’єм досліджень виконувався на штампах, пресових вставках та зразках з цієї сталі.
Дослідження показали, що використання як гартівного середовища (замість масла) водних розчинів хлоридів натрію (пат.України 20904А) при температурі ва-ни 80оС дозволяє інтенсифікувати процес охолодження інструменту та реалізувати режим гартування з неповним зануренням виробу у холодоагент або за методом купання (пат.України 20902А; 5613). Такий спосіб при гартуванні молотових штампів дозволяє підвищити мартенситну прогартовуваність штампових кубиків й не робити додаткового відпуску хвостовика. Дослідно-промислова апробація розробок в умовах Челябінського ковальсько-пресового, Таганрогського комбайнового заводів, а також ВО “Південний машинобудівний завод”показала, що експлуатаційна стійкість штампового інструменту гарячого деформування збільшується в 1,5…3 рази у порівнянні з традиційним гартуванням у масло.
Одним з найбільш ефективних механізмів підвищення не тільки міцності металу, але й стійкості до знеміцнювання при підвищених температурах, є створення у металі полігонізованої або коміркуватої структури. Виходячи з цього, у роботі було досліджено можливості підвищення щільності дефектів гратки у металі інструмента як у процесі гартування у водні холодоагенти, так і після нього при реалізації багатократних відпусків. Стосовно до першої схеми виготовлення штампового інструменту, коли гартуванню піддається штамповий кубик без гравюри, як холодоагент використовували воду або водні розчини хлоридів з низькою концентрацією солі. Внаслідок різкого підвищення рівня напруг у металі штампових кубиків при стрибкоподібному збільшенні коефіцієнта тепловіддачі при температурі металу 180-160оС, який загартовується, у структурі утворюється більш високий рівень дефектів, ніж при гартуванні у масло (див.табл.4). Подальший відпуск металу приводить до перебудування цих дефектів у стійкі субструктурні побудови, що набагато підвищує експлуатаційну стійкість штампового інструмента. Відсутність на штамповому кубику гравюри дозволяє металу витримувати виникаючий рівень напруг при термоударі навіть при повному зануренні його у холодоагент. А використання часткового занурення кубика у холодоагент при гартуванні дозволяє підвищити мартенситну прогартовуваність у робочій частині штампа (у порівнянні з маслом) та зменшити виникаючий рівень напруг за рахунок перерозподілу їх у об’ємі металу з високою температурою, який не занурювався у рідину. Таку технологію гартування штампів було апробовано й рекомендовано до промислового використання на Таганрогському комбайновому заводі, а також може бути використано на Лозовському ковальсько-механічному заводі, який має таку технологію виготовлення штампів. У перспективі будь-котрий завод, який має у своєму інструментальному виробництві станки для електроіскрової (електроерозійної) обробки металу з будь-якою твердістю, може використовувати таку технологію. Застовування багаторазових відпусків дає можливість створювати у металі підвищену кількість дисперсних частинок (у порівнянні з однократним відпуском), рівномірно розташованих по об’єму метала, що додатково підвищує границю пружності металу на 15-20 %.
Для штампового інструмента, який виготовляється за другою схемою, котра передбачає гартування штампу з нанесеною гравюрою, розроблено спосіб підвищення рівня дефектності гратки за рахунок охолодження металу з температури відпуску у воді або водних розчинах хлоридів з температурою 90оС. При такому способі обробки штампи зі структурою Мвідп+Б+Азал піддаються термоудару, в результаті якого підвищується щільність дефектів, рівень напруг, що в цілому дестабілізує Азал й дозволяє при подальших відпусках створити більш повний його розпад і реалізувати субструктурне зміцнення. Для реалізації створених способів термічної обробки штампового інструмента розроблено й конструктивно-технологічні параметри гартівного пристрою (пат.України 20153А). У роботі розглянуто також особливості відомих різновидів термомеханічних та механіко-термічних технологій зміцнення металів, типи утворюваних дефектів та їх вплив на комплекс властивостей зміцнюваного металу.
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
1. У дисертації наведені теоретичне узагалення і нові вирішення науково-технічних проблем, що виявляються у встановлених закономірностях процесів структуроутворення, реалізація котрих при термічної обробці за розробленими технологіями дозволяє отримати в металі виробів відповідального призначення раніше недосяжний рівень властивостей. Актуальність розробок пояснюється потребами галузей промисловості України й доцільністю виробництва для експорту цієї металомісткої та дорогої продукції.
. Результати досліджень становлять науковий та практичний інтерес для України у зв’язку з тим, що роботи виконувались на базі діючих виробництв з урахуванням усього попереднього їх досвіду роботи й дозволили у промислових умовах провести дослідно-промислову апробацію перспективних наукових розробок, а також виконати проектні проробки технології та устаткування для спеціалізованого термічного цеху потужністю 40,0 тис.тон СДТ на рік для Росії та використати розробки для створення аналогічного цеху в України.
. Підвищення ефективності процесу термічного зміцнення СДТ може бути досягнуто за рахунок використання особливостей високотемпературної аустенітизації, ізотермічної витримки або повільного охолодження металу в області температур мінімальної стійкості А у Ф області з метою одержання потрібного співвідношення структурних фаз, переривання процесу прискореного охолодження металу у воді (tв80оС) при температурах, вищих за температури точки Лейдена, використання для термозміцнення товстостінних СДТ водних розчинів хлоридів та проведення багатократних відпусків замість одного відпуску при 550-600оС.
. Виявлено, що максимальний рівень границі текучості досліджувані сталі зі структурою Ф+П; Ф+Б; Б мали після термічного зміцнення з повним охолодженням та подальшого відпуску 500оС (для сталей без сильних КУЕ) та 600оС (для сталей з V, Nb). Найбільшу кількість в’язкої складової у зламах ударних зразків спостерігали після відпуску термозміцненої сталі 550-600оС (для сталей без сильних КУЕ) та 650-700оС (для сталей з V, Nb). Наявність екстремуму на кривій “т–tвідп”після відпуску характерна лише для сталей, які піддавались повному охолодженню у воді з tв80оС. У випадку переривання процесу охолодження металу при температурах 200-250оС значення границі текучості та ударної в’язкості підвищуються при температурах відпуску 400оС ( для сталей без КУЕ).
. Визначення порога холодноламкості за кількістю в’язкої складової у зламах ударних зразків Шарпі зі сталі 09Г2С показало, що у випадку термічного зміцнення у воді з tв80оС до повного охолодження металу 50 % в’язкий злам (Т) після відпуску 500оС спостерігався після випробування зразків при мінус 10оС, а після термічного зміцнення з перериванням процесу охолодження при 300оС й подальшим відпуском 500оС такий же стан зламу характерний для температури випробування металу мінус 60оС. Для повністю в’язкого зламу зразків (Т) поріг холодноламкості відповідно припадає на плюс 10оС та мінус 40оС. Така різниця (50оС) у температурах порога холодноламкості для різних способів охолодження металу при термічному зміцненні пояснюється рівнем напруженого стану метала та ступенем дефектності кристалічної гратки.
. Виконані дослідження дозволили сформулювати теоретичні основи процесу структуроутворення, який відбувається у металі виробів з Ф+П, Ф+Б, Б або Ф+П+Б структурою при термічному зміцненні за розробленою технологією, які полягають у наступному:
- у випадку охолодження металу з однорідного аустенітного стану у воді або водних розчинах хлоридів з температурою 80оС матриця пересичена атомами заглиблення та ДКГ, при цьому підвищення щільності дефектів випереджає збільшення ступеня пересичення твердого розчину атомами заглиблення;
- подальший відпуск термозміцненого з повним охолодженям металу приводить до перерозподілу атомів заглиблення до найбільш вигідних з енергетичної точки зору місць, якими є області поблизу дефектів гратки. Таке місцезнаходження атомів робить неможливим протікання стадії утворення проміжного карбіду у М структурі з-за великої щільності дефектів гратки та відсутності необхідної кількості незв’язаних атомів вуглецю, а у металі з Ф+Б або Б структурою, щільність дефектів у якій на порядок вищий, можуть бути створені умови для виникнення проміжного карбіду;
- при відпуску термозміцненого металу в області температур 300оС відбувається зростання частинок вторинної фази до критичного розміру, ефективно закріплюючих рухливі дислокації, порушення когерентності зв’язку частинок із матрицею, що проявляється у збільшенні кількості дефектів та рівня мікродеформацій після відпуску. При подальшому підвищенні температури відпуску відбувається зниження рівня залишкових напруг у металі. А у сталях з Ф+Б або Б структурою відбувається й розпад Азал. У сталях, які піддавались охолодженню у воді з tв80оС та відпуску, стадія переходу проміжного карбіду у цементит та втрати когерентного зв’язку карбід–матриця триває до температур відпуску 500оС (або 600оС для сталей з V, Nb), а у металі після перерваного охолодження при tмет200оС ця стадія порушення когерентності граток завершується при відпуску 350-400оС;
- після порушення когерентності граток карбід–матриця з підвищенням температури відпуску пластинчастий цементит перетворюється у сфероїди та відбувається їх коагуляція, дислокаційна структура перебудовується у коміркувату або у полігонізовану, в колоніях зміцнюючої фази відбувається розпад, що й є причиною підвищення ударної в’язкості та утворення повністю в’язкого зламу зразків.
. На підставі досліджень було підготовлено технічне завдання на проведення проектних проробок, з урахуванням якого вперше в СНД було виконано проект цеху за розробленою технологією термозміцнення СДТ, з гартувально-відпускним агрегатом для термічної обробки великогабаритних СДТ, в якому вироби транспортуються через піч у проходному режимі по рейках на візках з колесами, та охолоджувальними пристроями, в яких як холодоагент може використовуватись вода або водні розчини хлоридів з tв80оС.
. Для організації раніше не існуючих промислових потужностей з виробництва спецтехніки було проведено дослідження, на підставі яких уперше в Україні розроблено та пройшли дослідно-промислову апробацію в умовах ЗАТ НКМЗ на натурних виробах:
- комплексна термічна обробка спеціальної трубної заготовки довжиною до 7 м, яка включає попередню термообробку заготовки після чорнової механічної обробки поковки (у тому числі й ПФО) та остаточну, здатну забезпечити металу потрібний рівень нормованих властивостей;
- режим багатократних відпусків трубної заготовки після фінішного гартування, здатний забезпечити потрібний рівень пц 140кгс/см та зменшити ступінь окрихчення металу в інтервалі температур необоротної відпускної крихкості;
- технологічне, дешеве та екологічно чисте гартівне середовище на водній основі, здатне замінити при термообробці спецвиробів масло, що забезпечує підвищення мартенситної прогартовуваності у металі великих перерізів при зниженні рівня залишкових напруг;
- розроблено та запропоновано для апробації у промислових умовах спосіб гартування трубної заготовки з неповним зануренням металу у холодоагент (при традиційній схемі підвишування або зі зміненою) з метою зниження рівня залишкових напруг та більш рівномірного їх розподілу по довжині, який добре зарекомендував себе при гартуванні штампового інструмента.
. Розроблені й пройшли промислову апробацію способи зміцнювальної тер-мічної обробки інструмента гарячого деформування (штампів, пресових вставок зі сталі 5ХНМ), в яких замість масла використовуються водні охолоджувальні середовища, а охолодження може здійснюватися також і з неповним зануренням виробу або за методом купання (пат.України 20902А; 5613; 20904А), що у сукупності з розробленими режимами багатократних відпусків дозволило підвищити експлуатаційну стійкість інструмента в 1,5…3 рази у порівнянні з традиційними режимами термообробки, скоротити час та вартість обробки молотових штампів за рахунок усунення додаткового відпуску хвостовика.
. Теоретично обгрунтовано та запропоновано до апробації у дослідно-промислових умовах нетрадиційне технічне рішення (термоудар з температури відпуску), спрямоване на створення умов для дестабілізації Азал та формування у загартованому металі підвищеної щільності дефектів гратки, перебудування яких у процесі подальшого відпуску приводить до створення субструктури за типом коміркуватої або полігонізованої, що сприяє підвищенню міцності та теплостійкості металу готових виробів.
Основні положення дисертації опубліковано у наступних роботах:
1. Дейнеко Л.Н., Большаков В.И. Термическое упрочнение соединительных деталей магистральных нефтегазопроводов.-Днепропетровск: Gaudeamus, 2000.-117с.
2. Повышение ударной вязкости металла соединительных деталей магистральных трубопроводов / Большаков В.И., Дейнеко Л.Н., Щербаков А.Г.,Губайдулин Р.Г., Теньгаев А.К. // Металловедение и термическая обработка металлов.-1992.-№ 5.-С.8-10.
3. Дейнеко Л.Н. Большаков В.И.,Таран Ю.Н. Разработка способов повышения эксплуатационной стойкости крупногабаритного инструмента// Металознавство та термічна обробка металів (Придніпровська держ. академ. будівн.та архітек.). Днепропетровск, Gaudeamus -2000.- №2.-С.4-10
. Дейнеко Л.Н. Исследование свойств металла соединительных деталей нефтегазопроводов в процессе технологических переделов и выбор рационального пути их повышения // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури.-1997.-№2.-С.17-25.
5. Дейнеко Л.Н. Исследование качества металла отводов, изготовленных из труб на трубогибочном стане “Фабриком”/ Сб.научн.тр. Приднепровской гос.академии строительства и архитектуры. Вып.2. Часть 1.Основания и фундаменты. Строительные материалы и изделия.-Днепропетровск:ПГАСиА,1997.-С.55-58.
. Дейнеко Л.Н. Исследование уровня напряжений, возникающих в металле сварных конструкций при их нагреве под термообработку // Металознавство та термічна обробка металів (Придніпровська держ. академ. будівн.та архітек.).-1998.- №2.-С.28-37.
. Дейнеко Л.Н. Разработка параметров режима противофлокенной обработки высокопрочных деталей из сталей мартенситного класса // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. Днепропетровск, Gaudeamus -2000.-№5.-С.37-43
. Дейнеко Л.Н. Результаты исследований процессов структурообразования в штрипсовых сталях при термическом упрочнении. / Сб.науч.тр. Строительство, материаловедение, машиностроение (Придніпровська держ. академ. будівн. і архітектури), серия “Стародубовские чтения 2000”.- Вып.10,ч.1. –Днепропетровск, Gaudeamus, 2000. - С.104-106.
9. Разработка технологии термообработки соединительных деталей магистральных трубопроводов / Толстых В.С.,Дробязко В.А.,Большаков В.И.,Дейнеко Л.Н. // Металлургическая и горнорудная промышленность.-1988.-№4.-С.38-40.
. Выбор охлаждающей среды для термоупрочнения соединительных деталей /Большаков В.И., Дейнеко Л.Н., Куксенко И.В., Ильюшонок В.В., Калиновский С.К.//Металлургическая и горнорудная промышленность.-1989.-№1.-С.36-38
11. Особенности технологии и оборудования для термоупрочнения соединительных деталей магистральных трубопроводов / Большаков В.И.,Дейнеко Л.Н., Толстых В.С.,Дробязко В.А. // Республ. межведомств. н.-т. сб. Проблемы металлургического производства,№101. - Киев:Тэхника,1990.-С.51-55.
. Охлаждающие устройства для термического упрочнения соединительных деталей / Долженков И.Е.,Дейнеко Л.Н.,Каплан С.Г.,Михайлин Г.К. // Строительство трубопроводов.-1986.-№6.-С.38.
13. Improving metal impact strength in coupling for main pipelines /Bolshakov V., Deineko L.,Sheherbakov A.,Gubaidulin R. // Metal science and heat treatment.-1992.-V.34,5-7.-Р.307-310.
. Большаков В.И., Дейнеко Л.Н. Некоторые особенности изменения свойств термоупрочненных штрипсовых сталей с феррито-бейнитной структурой при отпуске / Сб. науч. тр. Строительство, материаловедение, машиностроение (Приднеіпровська держ. академія будівництва і архітектури).-Днепропетровск,ПГАСиА,1997.-С.34-40.
. Анализ сталей и режимов термообработки, используемых при производстве соединительных деталей магистральных трубопроводов / Харахулах В.С., Большаков В.И.,Таран Ю.Н.,Дейнеко Л.Н. // Вісник академії будівництва України.-1997.- Вип.3.-С.73-83.
16. Большаков В.И., Дейнеко Л.Н. Разработка конструктивно-технологических параметров закалочного оборудования и охлаждающих сред на водной основе для термического упрочнения соединительных деталей трубопроводов // Металознавство та термічна обробка металів (Придніпровська держ. академ. будівн. та архітек.).-1999.-№3.-С.20-26.
17. Большаков В.И.,Дейнеко Л.Н. / Разработка режимов термического упрочнения соединительных деталей магистральных нефтегазопроводов // Металознавство та термічна обробка металів (Придніпровська держ. академ.будівн.та архітек.), 1999, № 4.-С.47-54
. Пат. 3591 України, МКІ С21Д 1/56. Спосіб термічної обробки великогабаритних виробів / В.І.Большаков, Л.М.Дейнеко Л.М., С.К.Калиновскький, І.В.Куксен-ко, В.В.Ил’юшонок (Україна), В.О.Дробязко, В.С.Толстих, Ю.М.Рязанцев (Росія).-Зареєстр.30.06.94; Опубл.27.12.94, Бюл. № 6-1.
19. А.с. 1373735 СССР. МКИ С21Д 1/56. Способ термической обработки изделий / И.Е.Долженков, В.К.Флоров, Л.Н.Дейнеко, С.К.Калиновский, В.А.Дробязко, В.С.Толстых, С.Г.Каплин (СССР). - № 4074822; Заявлено 24.02.86; Опубл.15.02.88.- Бюл. № 6. - С.88.
20. Пат. 20904А України, МКІ С21Д 1/60. Гартувальне середовище / Л.М.Дейнеко, Ю.М.Таран, В.І.Большаков, В.Б.Шабанов, О.І.Боровко, М.М.Коржов, І.Ю.Крі-пак.-Зареєстр.07.10.97; Опубл.27.02.98, Бюл. № 1.
. Пат. 20902 А України, МКІ С21Д 9/22. Спосіб термічної обробки металовиробів, переважно штампів гарячого деформування / Л.М.Дейнеко, В.І.Большаков, Ю.М.Таран, І.Ю.Кріпак, Н.Д.Шарабан (Україна), В.В.Стежкин, С.М.Баженов, Р.С.Кудрявцев (Росія).-Зареєстр.07.10.97; Опубл.27.02.98, Бюл. № 1.
22. А.с. 1294845 СССР. МКИ С21Д 9/06, 1/56. Способ термической обработки крупногабаритных изделий К.Ф.Стародубов, И.Е.Долженков, Л.Н.Дейнеко, С.К.Калиновский, В.А.Дробязко, В.С.Толстых, С.Г.Каплан, Г.К.Михайлин, В.Д.Нохрин (СССР). - № 3836165; Заявлено 02.01.85; Опубл.07.03.87, Бюл. № 9. - С.113.
. А.с. 1576578 СССР. МКИ С21Д 1/56. Способ термической обработки крупногабаритных изделий / В.И.Большаков, Л.Н.Дейнеко, В.А.Дробязко, В.С.Толстых, С.К.Калиновский, И.В.Куксенко, В.В.Ильюшонок, Ю.М.Рязанцев (СССР).-№4419461; Заявлено 04.05.88; Опубл.07.07.90, Бюл. № 25. - С.134.
. А.с. 1650727 СССР. МКИ С21Д 1/64.Устройство для охлаждения изделий / В.И.Большаков, Л.Н.Дейнеко, В.С.Толстых, В.А.Дробязко, М.А.Безуевский, С.К.Калиновский, Ю.А.Винник, Ю.Г.Корнеев, (СССР). - №4498912; Заявлено31.10.88; Опубл.25.05.91, Бюл. № 19. - С.106.
. Пат. 5613 України, МКІ С21Д 9/22, С21Д 1/161. Спосіб гартування штампа / В.І.Большаков,Л.М.Дейнеко,Р.Л.Блейфер,Л.І.Москаленко (Україна), В.В.Стежкін, С.М.Баженов, Р.С.Кудрявцев, С.Н.Дейнека (Россия). - №4946254/02; Зареєстр. 28.12.94; Опубл.28.12.94, Бюл. № 7-1.
. Пат. 3592 України, МКІ С21В 1/64. Устаткування для охолодження виробів / В.І.Большаков, Л.М.Дейнеко, С.К.Калиновський.-Зареєстр.30.06.94; Опубл. 27.12.94. - Бюл. № 6-1.
27. Пат. 20153А України, МКІ С21Д 9/08, С21Д 9/50. Охолодний пристрій для гартування металовиробів у водних розчинах солей / Л.М.Дейнеко, Ю.М.Таран, В.І.Большаков, В.С.Нікітченко, Є.Г.Назарець, І.Ю.Кріпак, В.І.Павлов, Н.Д.Шарабан, В.Л.Кумпан Україна), Р.С.Кудрявцев, В.С.Стежкин, С.М.Баженов (Росія).-Зареєстр. 25.12.97; Опубл.25.12.97, Бюл. № 6.
28. Пат. 20154А України, МКІ С21Д 1/56, С21Д 9/06. Спосіб гартування металовиробів / Л.М.Дейнеко, Ю.М.Таран, В.І.Большаков, І.Ю.Кріпак, В.С.Нікітченко, Є.Г.Назарець (Україна), С.М.Баженов, В.В.Стежкин, Р.С.Кудрявцев (Росія).-.Зареєстр.25.12.97; Опубл.25.12.97, Бюл. № 6.
. Анализ особенностей производства толстолистового штрипса, предназначенного для использования при освоении шельфовых нефтегазовых месторождений / Падалко В.С.,Харахулах В.С.,Большаков В.И.,Таран Ю.Н.,Булянда А.А.,Сахно В.А.,Хангулиев Г.И.,Дейнеко Л.Н. // Металознавство та термічна обробка металів (Придніпровська держ. академ. будівн.та архітек.).-1999.-№3.-С.5-11.
. Технология термической обработки металлоизделий из пружинной стали с использованием закалочной среды на водной основе/Дейнеко Л.Н., Большаков В.И., Таран Ю.Н., Крепак И.Ю., Коржов Н.Н.// Сборник научни доклади н.-т. конференции с международно участие “Металознание, металолеене и термично обработване”. Ч.1.-Казанлък, България,1996.-С.62-64.
. Использование в технологиях упрочняющей термообработки охлаждающих сред на водной основе/Дейнеко Л.Н.,Таран Ю.Н,Большаков В.И,Крепак И.Ю., Коржов Н.Н. // Сборник научни доклади н.-т. конференции с международно участие “Металознание, металолеене и термично обработване”. Ч.1.-Казанлък, България, 1996.-С.58-61.
. Выбор оптимальных режимов упрочняющей термической обработки низколегированных сталей 10ХСНД и 15ГЮТ /Стародубов К.Ф., Лещенко А.Н., Дейнеко Л.Н., Дворядкин Ю.С., Михалев П.М., Левченко Г.В.//Металлургическая и горнорудная промышленность.-1980.-№3.-С.23-24
. Большаков В.И., Дейнеко Л.Н. Некоторые особенности изменения свойств термоупрочненных сталей с феррито-бейнитной структурой при отпуске. Сообщ.1 / Сб.докл.VП Всесоюзн.конф.по динамике оснований, фундаментов и подземных сооружений. Производство и применение термически упрочненного проката в строительстве. - Днепропетровск, 1989. - С.76-81.
. Дейнеко Л.Н., Таран Ю.Н., Большаков В.И. Разработка технологии упрочняющей термообработки штампового инструмента с использованием горячих закалочных сред на водной основе // Сб.тез.докл. Восьмого семинара с междунар.участием “Разработка, производство и применение инструментальных сталей и сплавов”. - Киев: ИПМ, 1998. - С.14.
35. Разработка технологии термической обработки сельскохозяйственных машин из стали 65Г с использованием водной закалочной среды / Дейнеко Л.Н., Бутенко В.Г., Ильюшонок В.В., Харченко Б.Г. // Труды 2-го междунар. симпозиума по механике эластомеров.-Днепропетровск:Поліграфіст,1997.-С.337-341.
36. Таран Ю.Н., Большаков В.И., Дейнеко Л.Н. Разработка технологий упрочняющей термообработки инструмента горячего деформирования с использованием водных закалочных сред. / Сб.науч.тр. Строительство, материаловедение, машиностроение (Придніпровська держ. академ. будівн. і архітектури), серия “Проблемы современного материаловедения”. - Днепропетровск: Изд.ПГАСиА, 1995.- С.28-29.
. Исследование влияния режимов термического упрочнения на механические свойства стали 09Г2С/Большаков В.И., Дейнеко Л.Н., Рычагов В.Н., Ильюшонок В.В. - Там же. - С.127.
.Некоторые особенности технологии термического упрочнения соединительных деталей трубопроводов / Харахулах В.С., Большаков В.И., Таран Ю.Н., Дейнеко Л.Н. / Сб.науч.тр. Строительство, материаловедение, машиностроение (Придніпровська держ. академ. будівн. і архітектури), серия “Проблемы современного материаловедения”. - Вып.8, ч.1. - Днепропетровск, 1999. - С.113-114.
АНОТАЦІЯ
Дейнеко Л.М. Розробка наукових основ зміцнювальної термічної обробки сполучних деталей нафтогазопроводів і виробів спеціального призначення. –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.16.01 –металознавство та термічна обробка металів. –Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2000.
Дисертацію присвячено розробкам теоретичних основ процесів структуроутворення в маловуглецевих низьколегованих, вуглецевих та легованих сталях у процесі зміцнювальної термічної обробки за розробленими технологіями. Дослідження дозволили розробити та провести дослідно-промислову апробацію режимів, технологій термічного зміцнення сполучних деталей магістральних трубопроводів діаметром до 1420 мм на тиск до 12,0 МПа, а також конструктивно-технологічні параметри пічного та гартівного обладнання, охолоджувальних середовищ на водній основі, на підставі яких виконано проект спеціалізованого термічного цеху для головного в СНД виробництва СДТ –ВО “Трубодеталь”. Уперше в Україні розроблено та апробовано комплексну технологію термічної обробки спеціальної трубної заготовки, яка дозволила створити в Україні виробничі потужності з виготовлення спеціальної техніки. Створено та пройшли дослідно-промислову апробацію нові способи термічної обробки інструмента гарячого деформування, запропоновано для апробації нетрадиційні методи підвищення міцності та теплостійкості металу за рахунок субструктурного зміцнення.
Ключові слова: термічне зміцнення, структуроутворення, механічні властивості, охолоджувальні середовища, сполучні деталі трубопроводів, спеціальна трубна заготовка, інструмент гарячого деформування.
АННОТАЦИЯ
Дейнеко Л.Н. Разработка научных основ упрочняющей термической обработки соединительных деталей нефтегазопроводов и изделий специального назначения. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.16.01 –металловедение и термическая обработка металлов. Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2000.
Диссертация посвящена разработкам теоретических основ процессов структурообразования в малоуглеродистых низколегированных, углеродистых и легированных сталях в процессе упрочняющей термической обработки по разработанным технологиям. Применительно к соединительным деталям трубопроводов (СДТ), изготовленным из малоуглеродистых низколегированных сталей, установлено, что при ускоренном объемном их охлаждении из однородного аустенитного состояния в структуре создается повышенная плотность дефектов кристаллической решетки, при этом повышение плотности дефектов опережает увеличение степени пересыщения раствора атомами внедрения. Последующий отпуск термоупрочненного металла приводит к перераспределению атомов внедрения к дефектам решетки. Энергетически такая связь дефектов с атомами углерода и азота более выгодна, чем образование частиц вторичной фазы в определенном температурном интервале отпуска. Использование в качестве хладагентов при термическом упрочнении металла воды или водных растворов хлоридов при температуре 80оС, способных резко изменять коэффициент теплоотдачи в процессе охлаждения при температуре металла 180-160оС, приводит к повышению плотности дефектов решетки и задерживает процесс перераспределения атомов внедрения в металле (соответственно и стадии карбидообразования) при последующем отпуске до более высоких температур. Именно этим объясняется повышение значений предела текучести малоуглеродистых сталей после термического упрочнения с полным охлаждением в воде с температурой 80оС при отпуске 500оС, по сравнению с термоупрочненным металлом (со структурой Ф+Б; Б) в других средах, в которых максимальные значения этой величины достигаются после отпуска 400оС. Но повышенный уровень дефектов решетки и микродеформаций в металле после такого режима термоупрочнения снижает уровень ударной вязкости и повышает порог хладноломкости. Установлено что прерывание процесса охлаждения СДТ при температуре металла 200оС уровень ударной вязкости на 30-40 % выше, чем после режима термического упрочнения с полным охлаждением и аналогичным отпуском, а порог хладноломкости (Т или Т) находится примерно на 50оС ниже, чем после полного охлаждения металла. А вот значения прочностных характеристик металла (стали типа 09Г2С; 15ХСНД) после полного охлаждения в таком хладагенте примерно на 10 % выше, чем после режима прерванного охлаждения. Поэтому параметры режима термической обработки изделий должны определяться приоритетностью критериев оценки качества металла готового изделия. Исследования показали, что использование разработанных режимов термического упрочнения при изготовлении СДТ из сталей типа 14-16Г2АФ позволяет обеспечить металлу требуемый нормативными документами уровень механических свойств. В результате выполнения работы созданы эффективные способы упрочняющей термической обработки СДТ, конструктивно-технологические параметры закалочного оборудования и охлаждающие среды на водной основе, что позволило подготовить задание на проектирование специализированного термического цеха для головного предприятия в СНГ –ПО “Трубодеталь”. На основании разработок ВНИПИТеплопроектом (ЛО) выполнен рабочий проект такого цеха производительностью 40,0 тыс.тонн СДТ в год. Результаты исследований могут быть полностью использованы при проектировании аналогичного цеха для Украины. При выполнении работы автором создана комплексная технология термической обработки (предварительная и окончательная) специальной трубной заготовки, необходимая для выпуска специальной техники для Минобороны. На основании исследований впервые в Украине в условиях ЗАО НКМЗ были созданы эффективные режимы противофлокенной обработки изделий из особофлокеночувствительных сталей и технология финишной термической обработки трубной заготовки со специальным режимом многократного отпуска, обеспечивающие в металле ранее не достигаемый уровень прочности. Разработки прошли промышленную апробацию на натурных изделиях в условиях ЗАО НКМЗ. Разработанные закалочные среды на водной основе и новые способы упрочняющей термической обработки инструмента горячего деформирования (штампов, прессовых вставок) позволили повысить эксплуатационную стойкость этого инструмента в 1,5…3 раза по сравнению с традиционными технологиями термообработки. Результаты исследований позволили установить причины повышения прочности металла при охлаждении в горячих водных закалочных средах с резким изменением коэффициента теплоотдачи в области температур изделий 250С, разработать и апробировать в лабораторных условиях новый способ обработки металлоизделий, позволяющий без дополнительных затрат повысить прочность и теплостойкость инструмента горячего деформирования.
Ключевые слова: термическое упрочнение, структурообразование, механические свойства, охлаждающие среды, соединительные детали трубопроводов, специальная трубная заготовка, инструмент горячего деформирования.
Deineko L.M. Scientific principls elaboration of strengthening thermal processing for the oil-gas pipelines and products of special application. -Manuscript
Dissertation for the scientific degree of the Doctor of Technical Sciences in speciality 05.16.01.Physical metallurgy and heat treatment of metalls.- National Metallurgical Academy of Ukraine. Dnepropetrovsk, 2000.
Dissertation is devoted to the development of the teoretical foundamentals of process structureformation in lowcarboniferous alloying, carboniferous and alloying steels strengthen thermal process due to the developed technologies.
Researches enabled to develop and conduct experimently-industrial test of regims, technologies of termal strengthen of fittings for construction main pipelines about 1420mm in diametrs, with pressure of about 12,0 MPa and constructive-technological dimensions of furnace and tempering equipment, cooling environments on water basis. Based on above- mentioned technolody the project of the specialzed thermal shop was developed for main producer of such details in CIS-company “Trubodetal”. For the first time in Ukraine the technolody complex for thermal processing of special funnel storage, was developed and tested which allowed to create in Ukraine industrial powers by produsing special engineering equipment. Have been created and tested new method thermal processing tools hot deformation, proposed for testing the nontradition methods of increasly strengthening durability and heat-resistance of metal due to the substructure strengthening.
Key words: thermal strengthen, structureformation, mechanical property, cool environments, fittings for construction main pipelines, special funne storage, tools hot deformation.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
ПДАБтаА
2,5 п.л..Тираж 100 прим. Замовлення № 376. Безкоштовно.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
49600,м.Дніпропетровськ, вул. Чернишевського,24а
Придніпровська державна академія будівництва та архітектури