- •Диплом Даши 2010 г оглавление
- •Реферат
- •Введение
- •Литературный обзор
- •Понятие коррозионностойких сталей
- •1.2. Легирование коррозионностойких сталей
- •1.3. Классы коррозионностойких сталей
- •Мартенситные и мартенситно-ферритные стали
- •1.3.2. Мартенситно-стареющие стали
- •1.3.3. Ферритные стали
- •1.3.4. Аустенитные стали
- •1.3.4.1 Стабильные аустенитные стали
- •1.3.4.2. Нестабильные аустенитные стали
- •1.3.4.3. Аустенитные стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением
- •1.3.4.3.1. Стали с карбидным упрочнением
- •1.3.4.3.2. Стали с интерметаллидным упрочнением
- •1.3.4.4. Аустенитные стали, содержащие азот
- •1.3.5. Аустенитно-ферритные стали
- •Постановка задачи
- •2. Материал и методы исследования
- •2.1 Материал исследования
- •2.2. Методы исследования
- •2.2.1. Металлографические методы исследования
- •2.2.2. Рентгеноструктурные методы исследования
- •2.2.3. Магнитные методы исследования
- •Результаты эксперимента и их обсуждение
- •Влияние Тнагр под закалку на аустенитные стали I группы
- •Влияние старения на аустенитные стали I группы
- •Влияние холодной пластической деформации на механические свойства исследуемых сталей
- •Заключение
- •Безопасность жизнедеятельности
- •4.1. Характеристика условий труда
- •4.2. Обеспечение безопасности труда
- •4.2.1. Электробезопасность
- •4.2.2. Защита от механического травмирования
- •4.2.3. Защита от шума
- •4.2.4. Защита от пыли
- •4.2.5. Защита от воздействия химических реактивов
- •4.2.6. Освещение
- •Расчёт искусственной освещённости
- •4.2.7. Эргономичность рабочего места
- •4.2.8. Защита от электромагнитного излучения
- •4.3. Пожарная безопасность
- •4.4. Чрезвычайные ситуации (чс). Возможные чрезвычайные ситуации. Их причины и прогнозирование
- •4.5. Выводы по разделу
- •5. Природопользование и охрана окружающей среды Загрязнение окружающей среды угту-упи им. Б.Н. Ельцина
- •6. Организация и планирование нир
- •6.1. Организация труда инженера-исследователя
- •6.2. Планирование научно-исследовательской работы
- •6.3. Расчет сетевого графика планируемого хода выполнения дипломной работы
- •6.4. Построение сетевого графика
- •6.5. Анализ сетевой модели выполнения исследовательской работы
- •Расчет параметров сетевого графика [37]
- •6.6. Расчет сметы затрат на нир
- •6.6.1. Расчет затрат на основные материалы
- •6.6.2. Затраты на вспомогательные материалы
- •Затраты на вспомогательные материалы
- •6.6.3. Расчет затрат на электроэнергию и воду
- •6.6.4. Расчет затрат на амортизацию
- •6.6.5. Расчет затрат на заработную плату
- •6.6.6. Расчет затрат по прочим статьям
- •6.6.7. Смета затрат на проведение исследования
- •6.7. Оценка экономической эффективности научно-исследовательской работы
- •6.6.8. Выводы по разделу
- •Библиографический список
1.3.4.4. Аустенитные стали, содержащие азот
Прогнозы показывают, что, несмотря на тенденцию к сокращению доли сплавов на основе железа среди других конструкционных материалов в обозримом будущем объем мирового производства стали сохранится на уровне более 750 млн. т в год [43]. При этом будут значительно возрастать требования к качеству сталей всех структурных классов. Повысится роль легированных сталей и в связи с этим обострится проблема рационального использования легирующих элементов [44].
Среди легирующих элементов, прежде всего, следует отметить азот, получаемый практически в неограниченных количествах из воздуха. Азот, как легирующий элемент, является привлекательным с позиций экологии. При расширении производства азотосодержащих сталей нет необходимости в увеличении объема добычи руд, нарушающей состояние земных недр [44].
Азот является элементом, стабилизирующим γ-железо, и в результате этого возможна экономия не только элементов γ-стабилизаторов, таких как никель и марганец, но и из-за особенностей воздействия азота на энергию дефектов упаковки также дорогих и дефицитных молибдена или вольфрама.
В высоколегированных коррозионностойких сталях с аустенитной или аустенитно-ферритной структурой азот нашел широкое применение, так как он позволяет улучшить коррозионные свойства и благоприятно влияет на механические свойства [44]. Так, по данным работы [45], легирование азотом в количестве до 0,3 % после обработки на пересыщенный твердый раствор повышает временное сопротивление в 1,5 раза, а предел упругости – почти в два раза. При этом пластичность и коррозионная стойкость сохраняются практически неизменными. Легирование азотом ведет к созданию аустенита с высокой концентрацией дефектов упаковки, сильно деформированной решеткой, низкой стоимостью и возможности создания структуры с высокой плотностью дислокаций после деформации, что позволило создать ряд высокоазотистых сталей аустенитного класса с высокими характеристиками прочности и пластичности [46].
В.Г. Гаврилюк провел сравнительный анализ характера влияния углерода и азота на эффективность деформационного упрочнения аустенита. Установлено, что в аустените, легированном никелем и марганцем, распределение углерода оказывается неоднородным и не устраняется даже при высокотемпературном нагреве. Распределение азота является более равномерным и обусловлено эффективным взаимодействием атомов азота с атомами железа. Пластическая деформация азотистого аустенита сопровождается интенсивным двойникованием, что наряду с высокой плотностью дислокаций способствует заметному деформационному наклёпу [16].
При содержании хрома 21 % и азота более 1 % сплавы могут иметь стабильную аустенитную структуру. При меньшем содержании азота, вплоть до 0,5 %, формируется структура метастабильного аустенита [46].
К настоящему времени накоплен достаточный опыт создания и практического применения аустенитных сталей с азотом. Среди таких материалов получила промышленное использование сталь 18Х15Н5АМ3 (ВНС-9) [26]. Максимальное содержание азота в этой стали обычно ограничивается 0,1 %. Сталь относится к группе сплавов с нестабильной γ-фазой и в процессе холодной пластической деформации в ней происходит заметное образование мартенсита. После закалки сталь находится в аустенитном состоянии. По технологии, предложенной в работе [47], обработка на высокую прочность осуществляется применением комбинированных режимов волочения, включающих использование тёплой и холодной деформации. Исходную горячекатаную заготовку сначала подвергают промежуточному теплому волочению при температурах выше 200ºС, исключающему возможность γ→α-перехода. Окончательная обработка – холодная деформация закаленной передельной проволочной заготовки с обжатием на 94..96 % и последующее старение при 450 ºС. В результате тонкая проволока конечного диаметра 0,15 мм имеет высокие механические свойства: σв = 4200 МПа, Рузл = 55 %. Проволочные изделия из этой стали используют для производства композиционных материалов.
Известны модификации стали 18Х15Н5АМ3, отличающиеся от базовой композиции, в частности, добавками редкоземельных металлов. На проволоке диаметром 0,10..0,15 мм, полученной волочением при 450 ºС с обжатием на 90..96 %, может быть достигнуто значение σв, превышающее 3000 МПа.
Деформационно-стареющие немагнитные стали с азотом на основе системы Fe-Mn-Cr рассмотрены в работе [48]. За основу были взяты хромомарганцевые стали типа 13-17 с 0,04..0,37 % С и содержащие добавки азота (0,15..0,34 %), кремния (~ 2 %), ванадия (~ 1 %), кобальта (до 15 %). Все изученные стали характеризуются достаточно сильным деформационным наклепом. Кроме усиления дефектности структуры (интенсивного накопления дислокаций, роста количества деформационных микродвойников) и изменения фазового состава (образования α- и ε-фаз) упрочнение при пластической деформации дополнительно возрастает вследствие частичного распада γ-твёрдого раствора. Отмечено, что легирование кремнием способствует активизации распада аустенита в процессе пластической деформации.
Следует заметить, что хотя изученная композиция типа Х13Г17АФ характеризуется достаточно активным термомеханическим упрочнением, это сопровождается заметным снижением пластичности. С целью сохранения требуемого сочетания прочностных и пластических свойств рекомендуется ограничивать деформацию прокаткой обжатием не более 70 %.
Эксперименты по разработке безникелевой азотсодержащей аустенитной стали Х17АГ14С2 описаны в работе [48]. После закалки от 1050..1100 ºС в структуре, кроме основной фазы – аустенита, присутствовало некоторое количество α-фазы. Деформационное упрочнение в процессе волочения протекает главным образом за счет наклепа аустенита. Низкая энергия д. у. (12 кДж/м2) стимулирует активное микродвойникование в аустените, формирование мощных дислокационных скоплений и образование новых порций α-фазы (свыше 50 % после обжатия на 90 %). Наилучшее сочетание прочностных и пластических характеристик достигается применением относительно умеренного суммарного обжатия (не более 60..70 %). Максимальный прирост пределов упругости и прочности в ходе заключительного старения достигается при 400..500 ºС. В результате релаксационных испытаний проволочных образцов стали Х17АГ14С2 при 200-300 ºС не обнаружено влияние различной степени деформации (30..90 %), но показано, что данная сталь имеет теплостойкость выше, чем сталь 12Х18Н10Т.
Исследование высокоазотистых сплавов с метастабильной и стабильной аустенитной структурой в качестве высокопрочного коррозионностойкого материала для изделий медицинской техники также представляет несомненный интерес.
Недостатком высокоазотистых аустенитных сталей, ограничивающим их практическое использование, является так называемый «прерывистый распад» аустенита, который пересыщен азотом [44]. Пересыщенный азотом γ-твердый раствор при тепловых выдержках в достаточно широком температурном интервале приходит в равновесное состояние, т. е. идет реакция образования γ-твердого раствора с равновесным содержанием азота и нитрида хрома. При этом образуется перлитоподобная структура сплава, что вызывает снижение пластичности и вязкости.