METODAAA_33__33__33_0001
.pdfТема 4. Технологическая пластичность стали. Методы определения технологической пластичности. Влияние температуры и продолжительности нагрева под деформацию на структуру и свойства стали
Определение пластичности стали:
-на пробах, отбираемых по ходу плавки или при разливке стали для опреде ления полноты раскисления;
-прокаткой на клин в валках с переменным сечением при нагреве в интервале температур 900... 1250 °С;
-испытанием образцов на горячее скручивание при нагреве в интервале тем ператур 900... 1250 °С.
Дополнительные высокотемпературные испытания образцов на растяжение и ударный изгиб также при нагреве в интервале температур.
Методы отбора, изготовления образцов. Типы образцов для перечисленных испытаний, их размеры. Оборудование для нагрева образцов и для испытаний.
Признаки удовлетворительной пластичности при ковке проб, отбираемых в процессе выплавки, и при прокатке на клин.
Построение графиков изменения прочностных и пластических свойств в зави симости от температуры нагрева и испытания. Определение температурных ин тервалов максимальной пластичности.
Влияние температуры и продолжительности нагрева под деформацию на структуру и свойства стали. Возможные дефекты при отклонении температуры и времени нагрева от заданных: пережог, перегрев, недогрев. Металлографические признаки неисправимого дефекта.
Признаки нарушения нагрева в макроструктуре темплетов стали, закалённых изломов.
Библиографический список
1. Баакашвили, B.C. Механическое поведение материалов при пластической деформации / B.C. Баакашвили. - Тбилиси: Изд-во Тбилисского ун-та, 1986.
2.Дзугутов М.Я. Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов / М.Я. Дзугутов. - М.: Металлургия, 1971.
3.Зюзин, В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке дав лением / В.И. Зюзин, А.В. Третьяков. - Челябинск: Металл, 1993.
4.Калинина, З.М. Дефекты легированных сталей / З.М. Калинина - М.: Ме таллургиздат, 1960.
5.Металловедение и термическая обработка: справочник / под ред. Н.Т. Гудцова, М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургиздат, 1956.
6.Металловедение и термическая обработка стали: справочник. Т. 1: Методы испытаний и исследований: в 2 кн. / Б.С. Бокштейн, Ю.Г. Векслер, A.M. Глезер и др.; под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. - М.: Металлургия, 1991. - Кн. 2.
7.Пуарье, Ж.П. Высокотемпературная пластичность кристаллических тел /
Ж.П. Пуарье. - М.: Металлургия, 1982.
243
8.Трофимчук, В.Д. Дефекты прокатной стали / В.Д. Трофимчук. - М.: Метал лургиздат, 1954.
9.Хасин, Г.А. Центральная заводская лаборатория / Г.А. Хасин, И.А. Бразгин.
-М.: Металлургия, 1983.
10.ГОСТ 9651-84. Метод статических испытаний на растяжение при пони женной, комнатной и повышенной температурах. - М.: Изд. стандартов, 1984.
11.ГОСТ 9454-78. Метод испытаний на ударный изгиб при пониженной, ком натной и повышенной температурах. - М.: Изд. стандартов, 1978.
Тема 5. Особенности горячего деформирования сталей ферритного, аустенитного и аустенито-ферритного классов, стали с превращениями
Классификация по влиянию основного элемента (хром и никель) нержавею
щих сталей по структуре: |
|
|
- |
ферритные стали (12X17, 15X28, 08Х18Т; |
15Х25Т и др.); |
- |
аустенитные стали (08Х18Н10, 12Х18Н9, |
10Х17Н13МЗТ 03Х18Н11 и др.); |
- аустенитно-ферритные сталях (08Х22Н6Т; 20Х23Н13, 12Х21Н5Т, Х28АН, 08Х21Н6М2Т, 08Х18Г8Н2Т, и др.).
Различие в свойствах ферритных и аустенитных сталей: различный темпера турный коэффициент линейного расширения; различная теплопроводность; раз личная температура рекристаллизации; различные пластичные и прочностные свойства, которые сохраняются и при температурах горячего деформирования и, как следствие, вызывают необходимость применять меньшие усилия для дефор мирования ферритных сталей и, наоборот, значительные усилия для деформиро вания аустенитных сталей.
Анализ различия в свойствах структурных составляющих в аустенитноферритных сталях на трудность при горячем деформировании.
Диаграмма состояния Fe-Cr-Ni при содержании Fe 30, 50 и 75 % как иллюст рация, что аустенитно-ферритные стали имеют двухфазную структуру вплоть до температуры плавления. Благоприятное соотношение а- и у-фаз в двухфазных сталях при температурах горячего деформирования, позволяющих деформировать стали без разрушения.
Необходимость учитывать при разработке схемы деформации калибровки вал ков, способность различных сплавов к уширению и вытяжке при температурах горячего деформирования.
Библиографический список
1. Баакашвили, B.C. Механическое поведение материалов при пластической деформации / B.C. Баакашвили. - Тбилиси: Изд-во Тбилисского университета, 1986.
2. Бабаков, А.А. Коррозионностойкие стали и сплавы / А.А. Бабаков, М.В. Приданцев. - М.: Металлургия, 1971.
244
3.Выдрин, В.Н. Прокатка высоколегированных сталей и сплавов / В.Н. Выдрин. - Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд., 1966.
4.Гудремон, Э. Специальные стали: в 2 т. / Э. Гудремон. - М.: Машинострое ние, 1966. - Т . 1 , Т . 2.
5.Дзугутов, М.Я. Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов / М.Я. Дзугутов. - М.: Металлургия, 1971.
6.Каховский, Н.И. Сварка нержавеющей стали / Н.И. Каховский. - Киев: Наукова думка, 1968.
7. Лахтин, Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов /
Ю.М. Лахтин. - М.: Металлургия, 1983.
8.Лившиц, Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов / Б.Г. Лившиц. - М.: Машгиз, 1959.
9.Приданцев, М.В. Нержавеющие стали с пониженным содержанием никеля / М.В. Приданцев, А.А. Бабаков. - Сталь. - 1962. - № 11.
10.Трофимчук, В.Д. Дефекты прокатной стали и меры борьбы с ними / В.Д. Трофимчук. - М.: Металлургиздат, 1954.
Тема 6. Коррозионностойкие стали ферритного, аустенитного, аустенитоферритного классов, стали с превращениями. Определения коррозионной стойкости
Нержавеющие стали, их промышленное применение. Виды коррозии: равно мерная, неравномерная, местная, межкристаллитная, контактная, ножевая, щеле вая и др. Механизм коррозии (химический и электрохимический).
Особенности легирования нержавеющих сталей: минимальное содержание хрома, отвечающего за высокую коррозионную стойкость, содержание углерода.
Стали стабилизированные: стали с низким содержанием углерода (0,02...0,03%), стали, легированные титаном, ниобием. Количество присаживае мого при выплавке стали титана, ниобия в связи с количественным содержанием углерода.
Межкристаллитная коррозия (МКК) сталей, условия её возникновения в стальных изделиях и в околошовной зоне под влиянием разогрева в процессе сварки. Механизм возникновения МКК в ферритных (12X17, 08Х18Т, 15Х25Т и др.), аустенитных сталях (12Х18Н9, 10Х17Н13МЗТ, 03Х18Н11 и др.) и аустенит- но-ферритных сталях (08Х22Н6Т, 08Х18Г8Н2Т и др.). Преимущества и недостат ки указанных сталей. Механизм и особенности коррозионного разрушения в ста лях с превращениями. Температурно-временные диаграммы, определяющие об ласти склонности сталей к МКК, для стабилизированных и нестабилизированных сталей. Термическая обработка, способствующая повышению коррозионной стойкости стали и вызывающая склонность стали к МКК.
Методы испытания и определения склонности сталей к МКК по ГОСТ 603289: образцы, термическая обработка в заготовках, подготовка образцов к испыта ниям, методы испытания, растворы и аппаратура для испытания, режимы и про-
245
должительность испытания, определение наличия склонности стали к МКК, пере испытания в случае неудовлетворительных результатов испытания. Металлогра фические признаки склонности стали к МКК.
Библиографический |
список |
1. Бабаков, А.А. Коррозионностойкие |
стали и сплавы / А.А. Бабаков, |
М.В. Приданцев. - М.: Металлургия, 1971. |
|
2.Коррозия конструкционных материалов. Газы и неорганические кислоты: справочник. Кн. 1: Газы и фреоны / В.В. Батраков, В.П. Бараков, Л.Н. Пивоварова,
В.В.Соболь. - М.: Интермет Инженеринг, 2000.
3.Коррозия конструкционных материалов. Газы и неорганические кислоты: справочник. Кн. 2: Неорганические кислоты / В.В. Батраков, В.П. Бараков, Л.Н. Пивоварова, В.В. Соболь. - М.: Интермет Инженеринг, 2000.
4. Маслеников, С Б . Жаропрочные стали и сплавы: справочник / С Б . Маслени ков. - М.: Металлургия, 1983.
5.Металловедение и термическая обработка: справочник / под ред. Н.Т. Гудцова, М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургиздат, 1956.
6.Туфанов, Д.Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей и чистых ме таллов: справочник / Д.Г. Туфанов. - М.: Металлургия, 1973.
7.Ульянин, Е.А. Коррозионностойкие стали и сплавы: справочник / Е.А. Ульянин. - М.: Металлургия, 1980.
8.Химушин, Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы / Ф.Ф. Химушин. - М.: Ме таллургия, 1964.
9.Химушин, Ф.Ф. Нержавеющие стали / Ф.Ф. Химушин. - М.: Металлургия,
1976.
Тема 7. Обезуглероживание и окисление стали при высокотемпературном нагреве под деформацию и при термической обработке
Химическое взаимодействие при нагреве металла с печной атмосферой, в за висимости от состава и свойств газовой среды.
Обезуглероживание: реакции взаимодействия печных газов с углеродом, нахо дящимся в стали, температурные области, степень распространения по поверхно сти образца или слитка.
Окисление: реакции взаимодействия окисляющих газов с железом и легирую щими элементами, температурные области, степень распространения по поверх ности образца или слитка.
Интенсивность перечисленных процессов в зависимости от температуры и продолжительности выдержки при нагреве, состава стали и состава окружающей газовой среды.
Состав окалины железа, её прочность, сцепление с поверхностью металла.
246
Цвет окисленного слоя металлографических шлифов железа (или малоуглеро дистой стали) в зависимости от толщины окисной пленки - цвета побежалости. Примеры макроструктур окалины.
Стойкость сталей против окисления при высоких температурах. Окалиностойкие стали и сплавы. Способность таких элементов, как хром, кремний, алюминий образовывать прочную окисную пленку. Склонность легирующих элементов к окислению по сравнению с хромом.
Состав окалины на окалиностойких сплавах при нагреве их на воздухе. Способность никеля, молибдена диффундировать и накапливаться на поверх
ности металла под слоем окалины. Способы защиты поверхности металла от окисления и обезуглероживания при нагреве под деформацию и термическую об работку. Нормирование обезуглероженного слоя в прутках готового сорта в зави симости от назначения стали. Методика комплексного контроля обезуглерожен ного слоя по ГОСТ 1763-68 для сталей различных классов (подшипниковых, бы строрежущих, низколегированных и т.д.). Анализ существующих металлографи ческих методов по контролю глубины обезуглероженного слоя. Предупреждение обезуглероживания стали при нагреве.
Библиографический список
1. Бенар, Ж. Окисление металла / Ж. Бенар; пер. с фран. - М.: Металлургия, 1964.
2. Ващенко, А.И. Окисление и обезуглероживание / А.И. Ващенко, А.Г. Зеньковский. - М.: Металлургия, 1972.
3.Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия,
1983.
4.Гудремон, Э. Специальные стали: в 2 т. / Э. Гудремон - М.: Машинострое ние, 1966.
5.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургиздат, 1978.
6.Кривандин В.А. Теория, конструкций и расчёты металлургических печей: в 2 т./ В.А. Кривандин. - М.: Металлургия, 1986. - Т. 1.
7.Металловедение и термическая обработка: справочник / под ред. Н.Т. Гудцова, М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургиздат, 1957.
8.Металловедение и термическая обработка стали: справочник. Т. 1: Методы испытаний и исследований: в 2 кн. / Б.С. Бокштейн, Ю.Г. Векслер, A.M. Глезер и др.; под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. - М.: Металлургия, 1991. - Кн. 1.
Тема 8. Способы охлаждения слитков и металлопроката. Термическая обработка сортового проката на заданную твердость
Скорость затвердевания слитков в изложнице, схема распределения темпера туры в сечении затвердевающего слитка, время затвердевания для слитков раз личной массы и методика определения выдержки слитков в изложнице.
247
Различие по температуре верха и низа слитка открытой выплавки, слитков электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов.
Необходимость замедленного охлаждения металлопродукции из сталей с пре вращениями. Различные варианты охлаждения слитка:
-горячая передача или горячий высад на деформацию;
-охлаждение на футерованных стеллажах в условиях, исключающих сквозня
ки;
-охлаждение в ямах медленного охлаждения;
-охлаждение в термосах под колпаками.
Последующая термическая обработка слитков, режимы термической обработ ки, температура и продолжительность выдержки при данной температуре, ско рость нагрева и условия охлаждения.
Гомогенизирующий или диффузионный отжиг, возможность совмещения его с нагревом под деформацию.
Условия охлаждения передельной заготовки, сортовой заготовки.
Требования научно-технической документации по твердости металлопроката сталей с превращениями.
Режимы термической обработки, цели проведения, температуры нагрева и продолжительность выдержки, условия охлаждения.
Структуры, получаемые в результате проведения термической обработки. Группы сталей одинаковых режимов термической обработки с учетом харак
тера С-образных кривых. Режимные стали.
Библиографический список
1. Голиков, И.Н. Дендритная ликвация в стали / И.Н. Голиков. - М.: Металлургиздат, 1958.
2.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.
3.Гуляев, Б.Б. Затвердевание и неоднородность стали / Б.Б. Гуляев. - М.: Металлургиздат, 1950.
4.Доронин В.М. Термическая обработка углеродистой и легированной сталей / В.М. Доронин. - М.: Металлургиздат, 1955.
5.Ефимов, В.А. Стальной слиток / В.А. Ефимов. - М.: Металлургиздат, 1961.
6.Ефимов, В.А. Разливка и кристаллизация стали / В.А. Ефимов. - М.: Метал лургия, 1976.
7.Жигадло, А.В. Контроль деталей методом магнитного порошка / А.В. Жигадло. - М . : Оборонгиз, 1951.
8.Металловедение и термическая обработка: справочник / под ред. Н.Т. Гудцова, М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургиздат, 1957.
9.Рождественский С М . Магнитный отрывной метод измерения толщины по крытия / С М . Рождественский. - М.: Оборонгиз, 1951.
10. Райцесс, В.Б. Термическая обработка на металлургических заводах / В.Б. Райцесс. - М.: Металлургия, 1971.
248
11.Сокол, И.Я. Термическая обработка качественной стали на металлургиче ских заводах / И.Я. Сокол. - М.: Металлургия, 1986.
12.Янус, Р.И. Магнитная дефектоскопия / Р.И. Янус. - М.: Огиз. ГТИ, 1946.
Тема 9. Методы определения твёрдости стали. Переносные приборы определения твёрдости крупногабаритных изделий
Твёрдость стали. Статические, динамические, кинетические методы определе ния твёрдости. Определение твёрдости на приборах Бринелля, Роквелла, Виккерса, единицы измерения. Условия безопасной работы на твердомерах.
Корреляционная связь твёрдости, определённой различными статическими ме тодами, между собой и с механическими свойствами материалов. Возможность определения по соответствующим таблицам числа твёрдости, полученного одним способом, какому числу твёрдости другого метода оно соответствует.
Переносные приборы для определения твердости крупногабаритных прутков стали и металлоизделий (прибор Гольди, прибор производства ГДР). Прибор для замера твёрдости по Шору (метод упругого отскока бойка).
Твёрдость сталей ферритного, аустенитного классов, сталей с превращениями в состоянии после технического отпуска, отжига неполного, полного, после за калки, закалки и низкого отпуска, после закалки и высокого отпуска. Изменение прочностных и пластических свойств стали в зависимости от твёрдости.
Приборы по определению микротвёрдости структурных составляющих, кар бидной фазы, неметаллических включений на металлографических шлифах.
Числа твёрдости структурных составляющих, карбидной фазы, неметалличе ских включений в сталях различного химического состава.
Современные твердомеры, динамика развития измерительного оборудования. Соответствие отечественных и международных стандартов по методам изме
нения твёрдости.
Библиографический список
1. Авдеев, В.А. Испытательные машины и приборы / В.А. Авдеев. - М.: Машгиз, 1957.
2.Бернштейн, М.Л. Механические свойства металлов / М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский. - М.: Металлургия, 1979.
3.Варнелло, В.В. Измерение твердости металлов / В.В. Варнелло. - М.: Изд. стандартов, 1965.
4.Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия,
1983.
5.Гуляев, А.П. Металловедение/ А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.
6.Золоторевский, B.C. Механические свойства металлов / B.C. Золоторевский.
-М.: Металлургия, 1998.
7.Марковец, М.П. Определение механических свойств металлов по твёрдости /М . П . Марковец. - М . : Машиностроение, 1979.
249
8.Металловедение и термическая обработка: справочник / под ред. Н.Т. Гудцова, М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургиздат, 1957.
9.Металловедение и термическая обработка стали: справочник. Т. 1: Методы испытаний и исследований: в 2 кн. / Б.С. Бокштейн, Ю.Г. Векслер, A.M. Глезер и др.; под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. - М.: Металлургия, 1991. - Кн. 2.
10.Методы измерения твёрдости: справочник / А.Г. Колмаков, В.Ф. Терентьев, М.Б. Бакиров. - М.: Интермет Инжиниринг, 2000.
11.ГОСТ 9012-59. Металлы и сплавы. Метод измерения твёрдости по Бринел лю. - М.: Изд. стандартов, 1959.
Тема 10. Методы определения механических свойств стали. Изменение прочностных и пластических свойств в зависимости от твёрдости
Общие сведения о механических свойствах металлов. Основные закономерно сти упругой и пластической деформации.
График изменения деформации под действием внешней силы в зависимости от напряжения. Площадь под кривой «напряжение - деформация» как пропорция за рождения и распространения трещины на всё сечение образца.
Диаграммы деформации на растяжение для материалов различной плотности. Методы испытания механических свойств:
- на растяжение - ГОСТ 1497-84 «Метод статических испытаний на растяже ние металлов и сплавов при комнатной температуре», ГОСТ 9651-84 «Испытания при повышенных температурах до 1200 °С», ГОСТ 22706-77 «Испытания при температурах от минус 100 до 1200 °С»;
- на ударный изгиб - ГОСТ 9454-78 «Металлы. Метод испытаний на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах».
Характеристики механических свойств металлов (прочностных и пластиче ских), единицы их измерения. Связь между различными механическими свойст вами.
Изменение прочностных и пластических свойств для сталей с превращениями в зависимости от режима термической обработки: высокий (технологический) от пуск, отжиг, закалка + низкий отпуск, закалка + средний отпуск (по температуре), закалка + высокий отпуск.
Справочные данные по изменению временного сопротивлению разрыву (пре дела прочности - ав) в зависимости от твёрдости.
Статистические методы контроля механических свойств стали.
Методы испытаний механических свойств чугуна, стального листа, проволоки.
Библиографический список
1. Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия, 1983.
2. Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.
250
3.Испытание материалов: справочник / Пер. с нем. под ред. М.Л. Бернштейна.
-М.: Металлургия, 1979.
4.Марковец, М.П. Определение механических свойств металлов по твёрдости
/М.П. Марковец. - М.: Машиностроение, 1979.
5.Методы измерения твёрдости: справочник / А.Г. Колмаков, В.Ф. Терентьев, М.Б. Бакиров и др. - М.: Интермет Инжиниринг, 2000.
6.Металловедение и термическая обработка стали: справочник. Т. 1: Методы испытаний и исследований: в 2 кн. / Б.С. Бокштейн, Ю.Г. Векслер, A.M. Глезер и др.; под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. - М.: Металлургия, 1991. - Кн. 2.
7.Раузин, Я.Р. Конструктивная прочность стали / Я.Р. Раузин, Е.А. Шур. - М.: Машиностроение, 1975.
8.Тимощук, Л.Т. Механические испытания металлов / Л.Т. Тимощук. - М.: Металлургия, 1971.
9.Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике: спра вочник / под ред. Б.Е. Неймарк. - М.: Энергия, 1967.
10.Фридман Я.Б. Механические свойства металлов: в 2 т. / Я.Б. Фридман. - М.: Машиностроение, 1974. - Т. 1.
Тема 11. Зерно в стали, влияние величины зерна на свойства стали. Методы выявления и определения величины зерна
Поликристаллическое строение металлов, кристаллиты или зерно в стали. Структура стали мелкозернистая, крупнозернистая, разнозернистая. Начальный размер зерна, изменение величины зерна в зависимости от темпе
ратуры нагрева и продолжительности выдержки. Зерно действительное и наследственное.
Стали наследственно мелко- и крупнозернистые.
Изменение величины зерна в зависимости от температуры нагрева в мелко- и крупнозернистой стали. Влияние на рост зерна карбидов Сг и других элементов, их размеров и температуры перехода их в твердый раствор.
Зерно в сталях различных способов производства: мартеновской, электроста ли, рафинирующих переплавов.
Проблема получения мелкого зерна в сталях марок 12-20Х2Н4А электрошла кового переплава. Причины более однородного мелкого зерна в мартеновской стали.
Влияние величины зерна на свойства металла: временное сопротивление раз рыву (ав) при комнатной температуре действительного зерна при температурах горячего деформирования в наследственно мелко- и крупнозернистой стали.
Обеспечение мелкого зерна при выплавке электростали (добавки Al, V). Раскисление шлаковой ванны по ходу ЭШП Al, Al + Si. Работы Златоустовско-
го металлургического завода по обеспечению мелкого зерна в прутках крупного сечения сталей 12-20Х2Н4А, 18Х2Н4М (В) А и закаленного излома без сколов.