СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОНТАКТНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

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

Таблица 2.

Матрица планирования эксперимента и результаты измерений

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 1400^оС. 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.