ПІДВИЩЕННЯ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМАРГАНЦЕВИХ СТАЛЕЙ УДОСКОНАЛЕННЯМ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ЇХ ПЛАВЛЕННЯ, МІКРОЛЕГУВАННЯ ТА МОДИФІКУВАННЯ

Procesi littâ, 2024, Vol 1 (155), 14-28

Анотація

Показано закономірності впливу температури розливання та модифікування азотом високомарганцевої сталі на формування первинної дендритної структури та якості виливків, визначено вплив хіміко-структурної неоднорідності та щільності металу на фізико-механічні властивості сталей й закономірності впливу вихідного структурного стану на зносостійкість сталі в умовах ударно-абразивного зношування. Показано вплив процесу охолодження виливків на фізико-механічні властивості високомарганцевих сталей з урахуванням їх особливостей та температурних режимів лиття. Відзначено, що для одержання якісних виливків оптимальна температура розплаву перед розливанням його у форми має бути в межах від 1430ºС до 1480^оС залежно від товщини стінок литої деталі та її габаритних розмірів. Така температура забезпечує високі фізико-механічні властивості та якість виливків з товщиною стінок до 20 мм. Модифікування азотом суттєво нівелює негативний вплив підвищення температури розплаву перед розливанням у форми на механічні властивості сталей. Після термічного оброблення на аустеніт модифікування азотом забезпечує одночасне підвищення на 15...20 % міцності й пластичності металу внаслідок зернограничного зміцнення та зміцнення аустеніту твердорозчинним азотом. Показано, що ступінь впливу неметалевих вкраплень на властивості сталі залежить від їх кількості, форми й розподілу в мікро- та макрооб’ємах виливка й не залежить від причин появи їх у металі. Розміри нітридів у цих сталях не перевищують 2…8 мкм, а силікатних, оксидних і сульфідних вкраплин у всіх сталях – 12 мкм, що суттєво не впливає на властивості металу у виливках. Модифікування азотом, дисперсійне нітридванадієве зміцнення після модифікування азотом і мікролегування ванадієм забезпечує зниження в 1,5…3,0 рази індекс забрудненості сталі неметалевими вкраплинами різної морфології. Бал зерна 4 стандартної сталі  підвищується до 6 після модифікування її азотом і мікролегування ванадієм, що сприяє підвищенню на 15…17 % міцності та на 40…60% пластичності за збереження високого рівня в’язкості сталей. Показано, що здійснення відпуску виробів із високомарганцевих сталей з литого стану з метою зниження їх твердості, та, як наслідок, покращання механічного оброблювання виробів, є недоцільним.