Способи подрібнення зерен і підвищення міцнісних властивостей конструкційних сталей

Abstract

UK: Мета роботи. Вивчення способів подрібнення зерна і підвищення міцності конструкційних сталей 09Г2, 09Г2С в результаті модифікування нанодисперсними композиціями, термообробки та інтенсивної пластичної деформації. Збільшення основних механічних властивостей Si-Mn сталей: міцності, а саме межі текучості (σ0,2). Методи дослідження. Були проводені металографічні дослідження зерен сталей до і після модифікування, а також механічні випробування стандартних зразків. Застосовані методи досліджень: металографічний і спектральний аналіз, вимірювання мікротвердості, механічні випробування, статистична обробка отриманих результатів. Отримані результати. Обґрунтовано вибір складу модифікатора на основі відповідності кристалічних решіток низьковуглецевих сталей з гранецентрованою решіткою TiCN. Фракція модифікатора відповідала розміру вихідного зерна аустеніту. Запропоновано зміцнююча термічна обробка заготовок: гарт з варіюванням швидкості охолодження. Пі сля охолодження структура сталей 09Г2 і 09Г2С с кладалася з фериту і троостита із середнім розміром зерна 8...10 мкм. У початковому стані розмір зерна становив 30 мкм. Проведено відпуск зразків при 500 і 600 °С. В результаті досягнуто підвищення мікротвердості з 3000 МПа до 4000 МПа сталей. Наукова новизна. Дано обґрунтування вибору типу і фракції нанодисперсного модифікатора. Способом плазмохімічного синтезу отримані нанопорошки карбонитрида титану Ti(CN) фракції 50...100 нм. Практическая ценность. Розроблено технологію введення модифікатора в сталевий розплав. Отримано якісні модифіковані виливки з однорідною структурою. Проведена інтенсивна пластична деформація і термозміцнююча обробка сталей. Ефект модифікування підтверджений подрібненням зерна Si-Mn-сталей в 3 рази з підвищенням міцності властивостей. RU: Цель работы. Изучение способов измельчения зерна и повышения прочности конструкционных сталей 09Г2, 09Г2С в результате модифицирования нанодисперсными композициями, термообработк и и интенсивной пластической деформации. Увеличение основных механических свойств Si-Mn сталей: прочностных характеристик, а именно предела текучести (σ0,2). Методы исследования. Проводили металлографические исследования зерен сталей до и после модифицирования, а также механические испытания стандартных образцов. Применены методы исследований: металлографический и спектральный анализ, измерение микротвердости, механические испытания, статистическая обработка полученных результатов. Полученные результаты. Обоснован выбор состава модификатора на основе соответствия кристаллических решеток низкоуглеродистых сталей с гранецентрированной решеткой TiCN. Фракция модификатора соответствовала размеру исходного зерна аустенита. Предложена упрочняющая термическая обработка заготовок: закалка с варьированием скорости охлаждения. После охлаждения структура сталей 09Г2 и 09 Г2С состояла из феррита и троостита со средним размером зе рна 8…10 мкм. В исходном состоянии размер зерна составлял 30 мкм. Проведен отпуск образцов при 500 и 600°С. В результате достигнуто повышение микротвердости с 3000 МПа до 4000 МПа сталей. Научная новизна. Проведено обоснование выбора типа и фракции нанодисперсного модификатора. Способом плазмохимического синтеза получены нанопорошки карбонитрида титана Ti (CN) фракции 50...100 нм. Практическая ценность. Разработана технология введения модификатора в стальной расплав. Получены качественные модифицированные отливки с однородной структурой. Проведена интенсивная пластическая деформация и термоупрочняющая обработка сталей. Эффект модифицирования подтвержден измельчением зерна Si-Mn-сталей в 3 раза с повышением прочностных свойств. EN: Purpose. The study of methods for grinding grain and increasing the strength of structural steels 09Г2, 09Г2С as a result of modifying with nano-dispersed compositions, heat treatment and severe plastic deformation. The increase of the basic mechanical properties of Si-Mn steels: strength characteristics, namely the yield strength (σ0,2). Metodology. Metallographic studies of steel grains before and after modification, as well as mecha-nical tests of standard samples were conducted. Research methods were applied: metallographic and spectral analysis, micro-hardness measurement, mechanical tests, statistical processing of the obtained results. Results. The choice of the composition of the modifier is substantiated on the basis of the correspondence of the crystal lattices of low-carbon steels with a face-centered TiCN lattice. The modifier fraction corresponded to the size of the original austenite grain. Hardening heat treatment of blanks was proposed : quenching with varying cooling rates. After cooling, the structure of 09Г2 and 09Г2С steels consisted of ferrite and troostite with an average grain size of 8...10 microns. In the initial state, the grain size was 30 мm. Samples were dispensed at 500 and 600 ° C. As a result, an increase in microhardness was achieved from 3000 MPa to 4000 MPa. Scientific novelty. The substantiation of the choice of the type and fraction of the nano-dispersed modifier is carried out. Nanopowders of titanium carbonitride Ti(CN) of fraction 50...100 nm were obtained by the method of plasma-chemical synthesis. Practical value. A technology has been developed to introduce a modifier into a steel melt. High-quality modi¬fied castings with a uniform structure were obtained. Intensive plastic deformation and heat treatment of steels was processed. The effect of modification is confirmed by grinding the grain of Si-Mn-steels 3 times with increasing strength properties.