2

УДК 621. 745. 55

№ держреєстрації 0111U002533

Код КВНТДІ 1.211.16.04

Інв. №

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

03056, Київ-56, просп. Перемоги, 37

тел. (044) 406-82-16; 454-97-72

ЗАТВЕРДЖУЮ

Проректор НТУУ «КПІ»

з наукової роботи

академік НАН України

М. Ільченко

_____________________

2012.12.

ЗВІТ

ПРО НАУКОВО-ДОСЛІДНУ РОБОТУ

Теоретичні і технологічні принципи розроблення новітніх сплавів із спеціальними властивостями для виробництва деталей різними способами лиття

(№2265п)

(заключний)

Декан ІФФ П. Лобода

Керівник НДР

д.т.н. професор В. Могилатенко

2012

Рукопис закінчено 30 листопада 2012 р.

Результати цієї роботи розглянуті Вченою радою ІФФ НТУУ «КПІ»,

протокол від 2012.11.30, №11/12

СПИСОК АВТОРІВ

Керівник роботи

пров. наук. співр., д.т.н., доцент В.Могилатенко

(реферат, вступ, розд. 1, 3, 4 висновки, рекомендації)

Відповідальні виконавці:

ст. наук. співр., к.т.н. доцент Г.Федоров

(розд. 1, 3, 4, 5)

наук. співр., к.т.н. доцент М.Ямшинський

(розд. 2, 3, 4, 5)

Виконавці:

ст. наук. співр., к.т.н. доцент А.Кочешков

(розд. 2, 3)

ст. наук. співр. Є.Платонов

(розд. 2, 3, 4, 5)

Аспірант Є.Міхневич

(розд. 2, 3)

Аспірант К.Радченко

(розд. 2, 3, 5)

Аспірант О.Хасан

(розд. 3, 4)

Аспірант І.Верес

(розд. 2, 3, 5)

Студент О.Парфентьєв

(розд. 2, 3, 4)

Студентка Ю.Омаровська

(розд. 3, 4)

Студент Д.Мошковський

(розд. 3, 4, 5)

Інженер ІІ категорії М.Морозов

(виготовлення

зразків і шліфів)

Організаційно-аналітичний відділ НДЧ З. Кравець

Нормоконтроль Н. Рябцева

Реферат

Звіт про НДР: 212с., 109 рис., 21 табл., 4 додатки, 39 посилань.

Об’єкт дослідження – Процеси виготовлення якісних литих деталей із спеціальних сталей різними способами лиття з використанням впливу технологічних факторів на властивості розплавів і формування структури металу у виливках.

Мета роботи – Розроблення новітніх сплавів із спеціальними властивостями на основі заліза з високими жаростійкістю, жароміцністю, корозійною стійкістю і зносостійкістю, технологічних процесів виробництва із них литих деталей різних маси, геометрії, габаритних розмірів і товщини стінок сучасними способами лиття та розширення галузей використання цих матеріалів.

Методи дослідження – У роботі використано сучасні методики визначення структури литих сплавів, контролю параметрів технологічних процесів модифікування і мікролегування та визначення ливарних і механічних властивостей.

Результати НДР – Установлено основні закономірності механізмів структуроутворення в металі процесами легування, мікролегування і модифікування жаростійких, жароміцних і зносостійких сплавів на основі заліза. Розроблено технологічні процеси виробництва якісних литих деталей різними способами лиття.

Ступінь впровадження – Розроблені процеси виготовлення виливків різними способами апробовано в лабораторних і виробничих умовах, деякі із них впроваджено у виробництво.

Галузі застосування – Теплоенергетика, металургія, хімічна галузь тощо.

Прогнозні припущення – Розроблені технологічні процеси виготовлення виливків із спеціальних сплавів на основі заліза різними способами лиття безумовно мають значну перспективу щодо виробництва високоякісних литих деталей.

ВИЛИВОК, ЛЕГУВАННЯ, МІКРОЛЕГУВАННЯ, МОДИФІКУВАННЯ, МІКРОСТРУКТУРА, ЛИВАРНІ ВЛАСТИВОСТІ, СПЕЦІАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ, ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ, ЖАРОСТІЙКА СТАЛЬ, ЗНОСОСТІЙКИЙ ЧАВУН, ТЕМПЕРАТУРА, ЛИТА ДЕТАЛЬ, СПЕЦІАЛЬНІ СПОСОБИ ЛИТТЯ

Умови одержання звіту: за договором, 03056, м. Київ-56, просп. Перемоги, 37, науково-технічна бібліотека НТУУ „КПІ“.

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ………………………………………………………….6

ВСТУП 8

1 АНАЛІЗ УМОВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЖАРОСТІЙКИХ, ЖАРОМІЦНИХ, КОРОЗІЙНОСТІЙКИХ і ЗНОСОСТІЙКИХ ДЕТАЛЕЙ У РІЗНИХ ГАЛУЗЯХ ПРОМИСЛОВОСТІ 12

1.1. Аналіз умов експлуатації жаростійких деталей 12

1.2 Матеріали для виготовлення жаростійких деталей та їх властивості 21

1.3 Матеріали для виготовлення жароміцних і корозійностійких деталей та їх властивості 25

1.4 Характеристика умов експлуатації матеріалів у гідроабразивному середовищі 35

1.5 Матеріали для виготовлення зносостійких литих деталей 39

1.6 Характеристика формувальних та стрижневих сумішей 46

1. 7 Термомеханічне оброблення металів 63

1.8 Загальна характеристика спеціальних способів лиття. 69

1.9 Висновки та постановка завдання дослідження 75

2 МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ 80

2.1 Матеріали, використані для виплавляння жаростійких, жароміцних й зносостійких сталей і зносостійких чавунів 80

2.2 Проведення експериментальних плавок 83

2.3 Визначення ливарних властивостей 84

2.4 Дослідження механічних властивостей 89

2.5 Дослідження спеціальних властивостей сталей 91

2.6 Визначення механічних властивостей жаростійких і жароміцних сталей за високих температур 95

2.7 Визначення параметрів термомеханічного оброблення хромоалюмінієвої сталі 98

2.8 Визначення зносостійкості сплавів в умовах гідроабразивного зносу 100

2.9 Методика визначення властивостей формувальних і стрижневих сумішей 104

3 ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОГО ХІМІЧНОГО СКЛАДУ ЖАРОСТІЙКИХ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ВИЛИВКІВ РІЗНИМИ СПОСОБАМИ ЛИТТЯ 110

3.1 Оптимізація хімічного складу хромоалюмінієвих сталей для виготовлення виливків різними способами лиття 111

3.2 Визначення механічних властивостей хромоалюмінієвої сталі за високих температур 132

3.3 Визначення параметрів термомеханічного оброблення хромоалюмінієвої сталі скорегованого хімічного складу 134

3.4 Дослідження впливу технологічних факторів плавлення високолегованих сплавів на формування структури металу у виливках, виготовлених різними способами лиття 138

3.5 Визначення оптимального складу зносостійкого білого чавуну 143

3.6 Дослідження властивостей стрижневих сумішей 148

4 МІКРОЛЕГУВАННЯ І МОДИФІКУВАННЯ РЕКОМЕНДОВАНИХ СПЛАВІВ НА ОСНОВІ ЗАЛІЗА ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ВИЛИВКІВ РІЗНИМИ СПОСОБАМИ ЛИТТЯ 175

4.1 Мікролегування і модифікування жаростійких хромоалюмінієвих сталей для виробництва виливків різними способами лиття 175

4.2 Вибір та обґрунтування оптимального складу жаростійких сталей та зносостійкого чавуну для виготовлення литих деталей різними способами лиття 185

5 РОЗРОБЛЕННЯ, АПРОБАЦІЯ І ВПРОВАДЖЕННЯ У ВИРОБНИЦТВО ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ВИГОТОВЛЕННЯ ЛИТИХ ДЕТАЛЕЙ ІЗ РЕКОМЕНДОВАНИХ СПЛАВІВ РІЗНИМИ СПОСОБАМИ ЛИТТЯ 188

5.1 Технології виготовлення великогабаритних жаростійких виливків у разових піщаних формах 188

5.2 Виготовлення литих деталей литтям за витоплюваними моделями 198

5.3 Виготовлення виливків із високомарганцевих сталей 204

ВИСНОВКИ 206

РЕКОМЕНДАЦІЇ 209

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 211

ДОДАТОК А 214

ДОДАТОК Б 215

ДОДАТОК В 217

ДОДАТОК Г 219