УЛУЧШЕНИЕ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ РЕЗАНИЕМ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ > Научные обзоры
IT-Reviews    

УЛУЧШЕНИЕ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ РЕЗАНИЕМ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Источник:
Муратов В.С. Сахаров В.В. Статья в формате PDF 136 KB Коррозионностойкие стали и сплавы аустенитного класса имеют пониженную обрабатываемость резанием, что связано с их повышенной вязкостью и схватываемостью с режущим инструментом, склонностью к наклепу, пониженной теплопроводностью. Это делает крайне сложной обработку таких сталей на автоматических станках в условиях массового производства.

Вместе с тем, в конструкциях автомобилей большое количество деталей, контактирующих с выхлопными газами, изготавливаются из аустенитной нержавеющей стали. Поэтому улучшение обрабатываемости резанием хромо-никелевых сталей является актуальной задачей.

Исследования выполнены на стали 12Х18Н10Т (базовый вариант), стали 12Х18Н10Т с микродобавками и сталях с повышенным содержанием никеля. Введение в состав нержавеющих аустенитных сталей ряда элементов позволяет сформировать включения избыточных фаз определенного состава и морфологии, которые, являясь концентраторами пластической деформации, облегчают стружкообразование и обрабатываемость резанием.

Реализуя данный подхода, выполнено дополнительное легирование аустенитных нержавеющих сталей селеном; селеном и теллуром; селеном, теллуром и модифицирование силикокальцием; а также увеличено содержание серы.

Легирование селеном приводит к образованию значительного количества селенидов пластинчатой формы с микротвердостью по Кнупу в пределах 106 - 182 ед. Теллур меняет состав, свойства и форму включений,: имеет место их измельчение и увеличение микротвердости в 1,5 - 2 раза. В то же время, модифицирование стали силикокальцием незначительно влияет на морфологию и микротвердость включений.

Механические свойства стали после всех вариантов легирования приведены в таблице 1.

Таблица 1. Значения механических свойств стали

Вариант

σв,

МПа

σ0,2 ,

МПа

δ,

%

ψ,

%

KСU,

кДж/м2

НВ

12Х18Н10Т

(базовый)

615

300

52,8

71,3

258

156

12Х18Н10Т (+Se)

620

305

52,8

63,7

335

149

12Х18Н10Т

(+ Se + Te)

615

295

52,8

69,6

208

146

12Х18Н10Т

(+ Se + Те + SiCa)

605

275

54,0

68,2

210

145

А10Х16Н15Т

570

480

58,5

71,5

-

127

12Х18Н10Т

(ГОСТ 5949-75)

не менее

520

не менее

200

не менее

40

не менее

50

-

-

Видно, что механические свойства всех вариантов соответствуют ГОСТ 5949-75, а микролегирование существенно не ухудшает свойств стали (по сравнению с базовым вариантом).

Отработка химического состава стали велась в следующих направлениях. Существенным недостатком стали 12Х18Н10Т, ухудшающим обрабатываемость резанием, является неустойчивость аустенита, что может в процессе технологического передела и в процессе обработки резанием приводить к появлению феррита или мартенсита. Необходимо обеспечить стабильность аустенита при кристаллизации и деформировании в разных температурных условиях, что может быть достигнуто повышением содержания никеля и приближением стали к составу типа Х16Н15.

Для улучшения обрабатываемости резанием в состав стали вводится сера. В этой ситуации в стали должен быть марганец, предохраняющий сернистую сталь от красноломкости и образующий сульфиды марганца MnS, которые служат концентраторами напряжений, уменьшая степень деформации стружки и усилия резания.

В базовой стали с нормальным содержанием серы образуются сульфиды титана TiS, имеющие сложный состав и морфологию. Из-за высокой твердости они ухудшают обрабатываемость резанием. При увеличении содержания серы, в силу высокого ее сродства с титаном, меняется состав и морфология данных включений. Включения становятся комплексными и в их составе обнаруживается смесь Ti2S и MnS. При этом включения Ti2S более прочные при горячей обработке давлением, что обеспечивает уменьшение их вытянутости. Аналогично влияние на сульфиды кальция, который также вводится в сернистую нержавеющую сталь. Таким образом, целесообразно исследовать аустенитную хромоникелевую сталь со стабильным аустенитом с добавками серы, кальция и содержащую марганец и титан. Химический состав выплавленной в лабораторных условиях стали (разные слитки) следующий (% массы): С от 0,046% до 0,079%; Si от 0,48% до 0,78%; Mn от 1,21% до 1,26%; Р от 0,004% до 0,005%; Cr от 14,28% до 15,23%; Ni 12,80%; Ti от 0,31% до 0,56%; Ca варьировался от 0 до 0,006 - 0,02%; S варьировалась от 0,008 до 0,257% (введением в ковш перед разливкой в слитки).

Рост содержания серы в стали приводит к увеличению количества сульфидных включений. Исследования также показали, что наряду с сульфидными включениями в стали присутствуют нитриды и карбонитриды титана. Микрорентгеноспектральный анализ включений позволил установить, что сульфидные включения представляют собой сульфиды марганца, сульфиды титана, а также комплексные сульфиды титана, марганца, железа и даже хрома. Причем сульфидные включения часто растут на нитридных и карбонитридных фазах, что исключает отрицательное влияние последних на обрабатываемость. Дополнительное введение в сталь силикокальция лишь в отдельных малочисленных случаях приводит к сфероидизации сульфидных включений. Увеличение количества серы не меняет характер структуры металлической матрицы.

Была реализована опытно-промышленная выплавка стали типа А10Х16Н15Т с прокатным переделом в заготовки квадрата 130 х 130 мм, а затем прутки диаметром 25 мм. Химический состав стали (определялся в разных местах по сечению квадратной заготовки): С от 0,08% до 0,1%; S от 0,23% до 0,25%; Mn от 1,45% до 1,47%; Si от 0,59% до 0,60%; Сr от 16,4 % до 16,5%; Ni от 13,43% до 13,51%; Ti от 0,35% до 0,45%; Mo от 0,32% до 0,34%; W от 0,16% до 0,17% ( % массы). Оценка макроструктуры стали показала ее полное соответствие ГОСТ 10243 по величине точечной неоднородности, центральной пористости, ликвационного квадрата, подусадочной ликвации. Уровень механических свойств прутков диаметром 25 мм после закалки с 1080ºС в воде приведен в таблице 1.

Оценка обрабатываемости резанием сталей всех вариантов состава и структуры показала, что присутствие в стали халькогенидов уменьшает интенсивность изнашивания инструмента. При этом установлено, что наиболее эффективно влияние селенидов, а усложнение состава включений введением теллура и модифицирование стали силикокальцием может приводить к снижению положительного эффекта.

Результаты оценки обрабатываемости стали А10Х16Н15Т показали, что по всем исследуемым параметрам обрабатываемости этот вариант наиболее эффективен: обеспечивается более чем в 2 раза снижение интенсивности изнашивания инструмента, в 1,5 - 2 раза уменьшились составляющие силы резания.

Промышленные испытания стали А10Х16Н15Т в условиях автоматизированного производства (одношпиндельные и многошпиндельные автоматы) также показали высокую обрабатываемость сернистой аустенитной стали и ее пригодность к применению в массовом производстве. На всех операциях обработки (точении, сверлении, расточке, нарезании резьбы, обрезке) стойкость инструмента (твердосплавный и быстрорежущий) повысилась от 5 до 70 раз по сравнению с базовой сталью 12Х18Н10Т. Отмечена также легкость удаления из рабочей зоны стружки, не требующего вмешательства оператора, при обработке стали А10Х16Н15Т.

Выполнены исследования, позволяющие оценить коррозионную стойкость стали А10Х16Н15Т к воздействию конденсата выхлопных газов и к солевому туману. На основании полученных результатов установлено, что рост содержания серы в стали приводит к увеличению склонности к коррозии стали в конденсате выхлопных газов. Так рост содержания серы от 0,008% до 0,257% в стали без модифицирования силикокальцием приводит к увеличению потерь в весе от коррозии через 200 циклов воздействия конденсата с 56,6 мг/дм2 до 112,8 мг/дм2. Однако коррозионная стойкость в самом неблагоприятном варианте не уступает нержавеющей стали типа 18Cr -8Ni.

Коррозионная испытания в камере солевого тумана по ГОСТ 9.308-85 ( 5% NaCl, температура 35 ºС) в течение 1500 часов не приводили к появлению признаков коррозионного поражения.

Свариваемость всех четырех исследованных вариантов состава стали удовлетворительная. Правильный подбор сварочной проволоки, состава защитной атмосферы (аргон) и режимов сварки позволяет устранить кристаллизационные трещины в околошовной зоне и выделение карбидов по границам зерен в стали с повышенным содержанием серы.

Выполненные исследования показали возможность значительного улучшения обрабатываемости резанием нержавеющих аустенитных сталей за счет формирования в их структуре халькогенидов или сульфидов. Обеспечено сохранение уровня механических свойств, свариваемости и коррозионной стойкости стали.




Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:


CHYTRIDIOMYCOSIS У ЛИЧИНОК RANA ARVALIS NILSSON НА СРЕДНЕМ УРАЛЕ

На основании диагностических признаков приводятся доказательства, указывающие на то, что Chytridiomycosis существует в популяциях Rana arvalis на Среднем Урале. Показана методика обнаружения заболевания по аномалиям ротового аппарата личинок и отслеживания динамики частоты встречаемости его в популяции. В экстремальных условиях инфекция поражает ослабленных и ведет к их выбраковке, что приводит к ускорению адаптации популяции в целом в быстро изменяемой среде. ...

22 07 2021 8:52:18

ДИАГНОСТИКА ЖЕЛЕЗОДЕФИЦИТНОЙ АНЕМИИ У ДЕТЕЙ

Статья в формате PDF 302 KB...

21 07 2021 0:50:58

ПЯТИСТЕРЖНЕВАЯ ФЕРМА СЛОЖНОГО ТИПА

Статья в формате PDF 300 KB...

19 07 2021 14:31:36

ЦИФРОВОЙ МОДЕМ ДЛЯ СЕТИ ISDN

Статья в формате PDF 297 KB...

17 07 2021 16:40:34

СТОЙКОСТЬ ПРОМЫШЛЕННО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ

Статья в формате PDF 102 KB...

06 07 2021 9:22:54

О НЕКОТОРЫХ ВИДАХ РОДА CTENOCEPHALIDES (PULICIDAE, INSECTA)

Уточнено систематическое положение отдельных подвидов и видов рода Ctenocephalides и их распространение по зоогеографическим областям. ...

02 07 2021 19:31:42

СУЩНОСТЬ ОБЩЕНИЯ ЗРИТЕЛЯ С ЖИВОПИСНЫМ ПРОИЗВЕДЕНИЕМ

Статья в формате PDF 115 KB...

29 06 2021 13:57:11

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ПРОЕКТОВ В ЛИЦЕЕ ПРИ ВУЗЕ

Статья в формате PDF 97 KB...

21 06 2021 10:48:55

СОЦИАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ЭЛЕКТОРАЛЬНОЙ ГЕОГРАФИИ

Территориальные различия электоральных предпочтений отличаются высокой устойчивостью в современной России. Этот феномен подтверждается методом корреляционного анализа. Выделяются шесть основных социальных факторов, влияющих на различия в электоральной географии: 1) доля городского населения; 2) приближенность к центру; 3) этнический фактор; 4) доля молодежи в составе населения; 5) преобладающие виды деятельности населения; 6) структура социальных связей. Электоральное поведение в России менее индивидуально, чем в западных странах, большее значение имеют объективные социальные факторы. ...

18 06 2021 11:17:39

КОНТАКТНАЯ АКТИВАЦИЯ АРТЕРИАЛЬНОЙ КРОВИ

Статья в формате PDF 118 KB...

16 06 2021 18:42:40

ВИНДЖАММЕРЫ – «ВЫЖИМАТЕЛИ ВЕТРА»

Статья в формате PDF 412 KB...

15 06 2021 7:23:44

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УРОВНЯ ПСИХИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ЧЕЛОВЕКА И ЕЁ ИССЛЕДОВАНИЕ

В статье описывается математическая модель, связывающая уровень психической реакции с личностными характеристиками человека и с силой информационного воздействия на него. Исследуются условия устойчивости модели методами теории автоматического управления. ...

14 06 2021 10:38:11

СЕТЕВЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ КОММИВОЯЖЁРА

Статья в формате PDF 423 KB...

06 06 2021 7:20:13

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!