Статья:

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОНТАКТНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Конференция: XXXIV Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: 7. Материаловедение

Выходные данные
Гетмановский Ю.А., Апраксина О.В. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОНТАКТНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XXXIV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 5(34). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/5(34).pdf (дата обращения: 20.08.2018)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОНТАКТНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Гетмановский Юрий Андреевич
аспирант Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева, РФ, г. Нижний Новгород
Апраксина Оксана Викторовна
магистрант Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева, РФ, г. Нижний Новгород

 

Внедрение порошковых материалов, одно из актуальных и перспективных направлений металлургии. Одним из таких материалов, является нержавеющая сталь, изготовленная из порошка Х18Н15. Сталь Х18Н15 применяется для производства порошка, используемого в производстве проницаемых изделий и пористой прокатанной и спеченной ленты; листов пористых, предназначенных для изготовления фильтров тонкой фильтрации от механических примесей жидких и газообразных веществ: топлива Т-1, Т-2, ТС-1, Т-6; гидрожидкостей АМГ-10, 7-500-3, МГЕ-10А, МГЕ-АУ, МГЕ-АУП, МГЕ-4; масла типа РМ, ЛЗМ 36/1; газов – воздуха, азота, кислорода, фреона, гелия, водорода и других газов, и технических жидкостей, а также для изготовления пламягасителей, пористых охладителей [1].

Контактный нагрев (контактная термообработка, КТО), представляет собой обработку, основанную на свойстве электрического тока выделять тепло при прохождении по проводнику. В качестве проводника используется сама нагреваемая заготовка. Она зажимается между контактами из красной меди, и по ней пропускается ток силой в 10 кА. Заготовка быстро нагревается до температур горячей пластической деформации, при этом выделяется очень большое количество тепла. Контактная термообработка имеет ряд преимуществ: небольшой расход электроэнергии, несложность оборудования, быстрота и хорошее качество нагрева.

Учитывая эти факторы, данный метод может применяться, как для полного нагрева длинных заготовок постоянного сечения под штамповку на молотах и прессах, так и для нагрева части заготовки под местную деформацию, например гибку. Часть заготовки, зажатая между контактами, имеет температуру на 100–150° ниже температуры остальной части. Это исключает возможность применения контактного нагрева для изготовления изделий методами высадки[2].

Для исследования влияния КТО материала был проведен полный факторный эксперимент по плану 22. При разработке матрицы планирования эксперимента были поставлены следующие задачи: изучение факторов, влияющих на структуру и свойства стали Х18Н15. В таблице 1 представлены уровни факторов и интервалы их изменения при исследовании металлостеклянного материала. В таблице 2 приведена матрица планирования эксперимента.

Таблица 1.

Уровни факторов при исследовании КТО

Исходные данные

Кодированное значение факторов xi

Натуральные значения факторов

Т,оС

t,с

x1 Нат.

x2 Нат.

Основной уровень xi 0

0

550

20

Интервал изменения Δxi

-

25

10

Верхний уровень xi 0+ Δxi

+1

575

30

Нижний уровень xi 0- Δxi

-1

525

10

 

Таблица 2.

Матрица планирования эксперимента и результаты измерений

№ опыта i

Значения факторов

Параметры оптимизации

x1

x2

y1

y2

код.

нат. ,%

код.

нат. ,%

, MПа

HV, MПа

Опыты на верхнем и нижнем уровне

1

+1

575

+1

30

36,472

864,4

2

+1

575

-1

10

34,723

754,88

3

-1

525

+1

30

32,511

645,71

4

-1

525

-1

10

29,154

623,36

Параллельные опыты на основном уровне

5-1

0

550

0

20

30,783

714,63

6-2

0

550

0

20

29,640

715,21

7-3

0

550

0

20

30,521

717,42

 

В ходе эксперимента было подготовлена шихта и прокатана на малом прокатном стане ГПИ-2. Спекание производилось в вакуумной печи СНВ-1.3.1/20-И1, в течение 40 минут, при температуре 1400оС. После спекания были подготовлены образцы для проведения испытания на растяжение, на разрывной машине РТ-250М. Измерения твердости производились на микротвердомере ПМТ-3.

По полученным данным (таблица 2) производились вычисления с целью получения уравнений регрессии первого порядка, для описания влияния КТО на исследуемую сталь. В результате проверки статистической значимости, были получены следующие уравнения (1), (2), формулы перехода от кодированного значения к натуральному представлены уравнениями (3), (4):

По параметру «Предел прочности, МПа»:

,                          (1)

где:  – расчетное значение предела прочности, МПа;  - температура обработка;  - время обработки.

По параметру «Микротвердость, МПа»:

,(2)

где:  – расчетное значение микротвердости, МПа;  - температура обработка;  - время обработки.

,                                                           (3)

                                                              (4)

Графическое решение уравнений регрессии представлено на рисунках 1,2:

 

а)                                   б)

Рисунок 1. Решение уравнения 1: а) для фактора , б) для фактора 

 

а)                                            б)

Рисунок 2. Решение уравнения 2: а) для фактора , б) для фактора 

 

После эксперимента был произведен микростукртурный анализ на цифровом микроскопе KEYENCE, результат микроанализа приведен на рисунке 3:

 

1                                                      2                                    3

4                                                      5

Рисунок 3. Микроструктуры после КТО, для экспериментов 1,2,3,4 и 5 (основной уровень)

 

На основании проведенного исследования, можно сделать вывод, о том что время и температура КТО линейно влияют на предел прочности стали Х18Н15 и нелинейно, на значения микротвердости.

 

Список литературы:
1. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. / Учебное пособие. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2006. – 472 с.
2. Воскобойников В.Г. и др. Общая металлургия - 6-изд., перераб. и доп. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005 – 768 с.