автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Оптимизация состава литейной низкоуглеродистой стали с целью уменьшения хладноломкости отливок

На правах рукописи

• л

Добрынина Анна Вячеславовна

ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА ЛИТЕЙНОЙ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ С ЦЕЛЬЮ УМЕНЬШЕНИЯ ХЛАДНОЛОМКОСТИ

ОТЛИВОК

05.16.04 - литейное производство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2003

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования РФ «Красноярский государственный технический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор В.Г. Бабкин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Г.Г. Крушенко кандидат технических наук, доцент A.M. Токмин

Ведущая организация:

ОАО «Производственное объединение Красноярский завод комбайнов»

Защита состоится «19» декабря 2003 г. в 14 часов в ауд. на заседании

диссертационного совета Д 212.095.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования РФ «Красноярская государственная академия цветных металлов и золота» по адресу: 660025, г. Красноярск, пр. Красноярский рабочий, 95. Тел. (3912) 34-51-83, факс (3912) 34-63-11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГАЦМиЗ. Автореферат разослан «/¿» ноября 2003г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

A.JI. Роднянская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сталь является основным конструкционным материалом при изготовлении машин и конструкций, работающих при низких температурах. Для таких конструкций сталь должна обеспечивать необходимую прочность в сочетании с высокой вязкостью и пластичностью, обладать малой чувствительностью к концентраторам напряжений и низкой склонностью к хрупкому разрушению.

При выборе сталей для работы при низких температурах необходимо учитывать как специфические условия службы конструкции, обеспечения ее работоспособности и ресурса, так и требования экономичности материалов, связанные с уменьшением содержания никеля и других дорогостоящих легирующих элементов. Около 70 % стальных отливок изготавливают из обычных углеродистых, легированных хромом, марганцем и кремнием конструкционных сталей с низкими механическими и эксплуатационными свойствами, особенно при низких температурах. Это приводит к неоправданному завышению массы машин, увеличивает расход запасных частей и снижает эффективность использования техники.

Поэтому актуальнейшее значение приобретает совершенствование таких методов формирования физико-механических свойств стального литья, как модифицирование, микролегирование, термическая, термомеханическая и термохимическая обработка.

Цель работы заключается в обосновании комплексного влияния легирующих элементов, режимов термической обработки на формирование структуры и свойств низкоуглеродистой стали (на примере стали 20ГЛ) и оптимизации ее состава для уменьшения хладноломкости и повышения конструктивной прочности литых деталей при сохранении на необходимом уровне литейно-технологических свойств стали.

При реализации поставленной цели "^угапиг.ц спсудгтщцир И1дяим-

1РОС НАЦИОНАЛЬНА» { БИБЛИОТЕКА 1

гШ

- изучение вклада каждого из компонентов низкоуглеродистой стали типа 20ГЛ в формирование уровня прочностных, пластических и вязких свойств литых деталей и определение базового состава стали для отливок, обладающих пониженной хладноломкостью;

- обоснование системы микролегирования стали и критериев выбора микродобавок, обеспечивающих измельчение зерна и снижение склонности стали к хрупкому разрушению при отрицательных температурах;

- исследование легирования низкоуглеродистой стали микродобавками и оптимизация базового состава стали с целью уменьшения ее хладноломкости;

- исследование структуры, физико-механических свойств оптимизированного и промышленного сплавов;

- исследование влияния различных режимов термической обработки на структуру и свойства микролегированной стали для вагонных отливок;

- проведение ресурсных испытаний в экстремальных условиях универсальных крупнотоннажных контейнеров производства ОАО «Абаканвагонмаш» с литыми деталями (угловые фитинги) из стали оптимизированного состава в сравнении с контейнерами зарубежного производства.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- установлены закономерности совместного влияния С, Мп, 81, А1 на процессы структурообразования и характер изменения комплекса механических свойств конструкционной стали 20ГЛ. Выявлены пути реализации наилучшего сочетания прочностных, пластических и вязких свойств, снижающие склонность стали к хрупкому разрушению за счет одновременного действия различных механизмов упрочнения: в первую очередь за счет измельчения зерна и зернограничного упрочнения;

- изучено влияние микролегирования низкоуглеродистой стали адсорбци-онно-активным алюминием в пределах 0,02-0,05 % на механизмы измель-

-.-'Г! )ЧГ~4к4 --'1 0№ е.*

чения зерна и нейтрализацию охрупчивающего действия вредных примесей;

- создана математическая модель процесса формирования показателей качества литейной низкоуглеродистой стали 20ГЛ и методом математического анализа оптимизирован ее состав;

- получены новые данные по влиянию нерегламентируемых параметров нормализации, в частности ускоренного индукционного нагрева, на механические свойства стали, что позволило управлять процессом термической обработки с целью получения мелкозернистой ферритно-перлитной структуры с равномерным распределением перлита, и повысить более чем на 20 % ударную вязкость стали при отрицательных температурах.

Практическая ценность работы. Предложен способ микролегирования низкоуглеродистой стали алюминием в пределах 0,02-0,05 %.Оптимизирован химический состав стали 20ГЛ на основе улучшения механических свойств. Разработаны и предложены рациональные технологические параметры термической обработки отливок из стали 20ГЛ.

Реализация результатов работы. Разработанный технологический процесс изготовления вагонных отливок из стали 20ГЛ опробован в условиях ОАО «Абаканвагонмаш» и внедрен в литейном цехе контейнерного завода. Результаты работы внедрены в учебный процесс при чтении лекций и выполнении лабораторных работ по дисциплинам «Литейные сплавы и плавка», «Технология литейного производства» на кафедре «Литейное производство и обработка металлов давлением» в ГОУ ВПО КГТУ.

Апробация работы. Результаты работы доложены на VI Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии» г.Томск, 2000 г., на Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного производства», посвященной 270-летию города Барнаула, г." Барнаул, 2000г., на Межвузовской научно-практической конференции, посвященной 45-летию КГТУ, г. Крас-

ноярск, 2001 г., на Международной научно-технической конференции «Литейное производство и металлургия 2002- качество и эффективность», Республика Беларусь, г. Минск, 2002г., на семинарах кафедр «Литейное производство и ОМД» КГТУ и «Литейное производство» КГАЦМиЗ.

Личный вклад автора. Автору принадлежат постановка задач данного исследования, обоснование и разработка основных положений, определяющих научную новизну и практическую значимость работы. Автор принимал непосредственное участие в экспериментальных исследованиях, в обработке и анализе полученных результатов.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 работ, в том числе 2 тезиса докладов и 7 статей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов по работе, списка использованных источников и приложений. Материалы работы изложены на 121 странице, содержат 19 таблиц, иллюстрированы 47 рисунками. Библиография состоит из 136 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи работы, изложены основные результаты, выносимые на защиту.

В первой главе дан обзор имеющихся в литературе данных, посвященных анализу состава, структуры, свойств и применяемых методов термической обработки конструкционных сталей.

Отмечены параметры структурного состояния, определяющие прочностные и вязкие характеристики сталей. Это во-первых, повышение дисперсности структурных составляющих, приводящее не только к упрочнению, но и одновременно к увеличению ударной вязкости и к снижению температуры перехода в хрупкое состояние. Другим важным параметром,

определяющим пластичность стали, и особенно сопротивление разрушению, является равномерное распределение феррита и перлита в структуре стали, а также связывание вредных примесей в труднодеформируемые соединения глобулярной формы.

Уровень упрочнения литых конструкционных сталей определяется совместным влиянием группы факторов: кристаллической структурой, свойствами, морфологией, объемной долей и дисперсностью частиц упрочняющих фаз, характером их распределения и типом связи с матрицей.

Рассмотрено несколько путей улучшения механических свойств конструкционных сталей и установлено, что комплексная обработка, сочетающая оптимальные процессы легирования и термической обработки обеспечит весьма высокий уровень эксплуатационных свойств. Определено, что основная система легирования должна включать такие недефицитные элементы, как марганец, кремний и алюминий. С учетом изложенных представлений конкретизированы задачи исследования.

Во второй главе приведены результаты комплексных исследований влияния легирующих элементов на механические свойства низкоуглеродистой стали и дано обоснование выбора конкретного состава стали с наилучшим сочетанием прочностных, пластических и вязких свойств.

На первом этапе работы методом статистической обработки производственных данных определили влияние химического состава на механические свойства стали. С помощью ПЭВМ провели статистическую обработку данных в период с марта 1999 года по март 2000 года (880 плавок) приемо-сдаточных испытаний химического состава и механических свойств нормализованной стали 20ГЛ, выплавляемой в цехе контейнерного завода ОАО «Абаканвагонмаш».

На основе проведенной статистической обработки построены кривые распределения содержания основных легирующих элементов (С, Si, Мп) и механических свойств стали. Анализ полученных графиков показал, что

эффекты влияния на механические свойства, обусловленные действием отдельных легирующих элементов различны (таблица 1).

Таблица 1. Зависимость механических свойств стали 20 ГЛ от химического состава

Компоненты стали 1 Механические свойства

Наименование Содержание, % (по массе) <т, • Н/мм2 ат ■ Н/мм2 5 , % ¥ . % КСУ. Дж/см2

С 0,13 489 299 30,0 67,0 12,4

0,15 493 304 31,0 65,0 11,2

0,17 519 315 29,5 60,0 10,9

0,19 531 333 27,0 60,5 9,7

Мп 0,95 500 315 28,2 63,7 12,0

1,1 497 312 28,8 64,2 10,7

1,2 500 300 28 63,0 10,5

1,3 528 325 28,5 64,8 10,7

5г 0,20 480 297 29,2 64,0 10,9

0,30 518 315 29,7 63,2 10,2

0,40 512 315 28,8 64,0 10,0

0,45 530 327 27,5 63,2 9,8

Из таблицы 1 видно, что с повышением содержания С и прочность стали заметно возрастает, а пластичность и вязкость снижаются. Упрочнение стали отрицательно сказывается на температуре перехода в хрупкое состояние. Марганец не оказывает явного влияния на свойства стали, однако его содержание в указанных пределах оказывает положительное влияние на снижение температурного порога хрупкости в результате понижения температуры у а превращения и измельчения зерна феррита.

Для хладостойкости низколегированной конструкционной литой стали наиболее важна способность стали сопротивляться зарождению и распространению хрупкой трещины. Известно, что хрупкое разрушение литых

сталей при низких температурах проходит по границам первичной грануляционной структуры, поэтому важное значение для повышения пластических свойств металла приобретает вопрос управления процессами, происходящими при формировании границ аустенитных зерен, в частности процессом адсорбционного насыщения зернограничных прослоек различными межфазно-активными примесями.

Для оценки влияния легирующих элементов на интеркристаллитное охрупчивание сплава, а следовательно и на механические свойства литой конструкционной стали предложено учитывать их воздействие на поверхностную энергию свободных поверхностей, образуемых при разрушении. Для выбора таких химических элементов предлагается использовать критерии зернограничной активности (К|) и поверхностной активности (К2), определяемых из соотношений, предложенных академиком Архаровым В.И.:

К,=Рп/Р0 ; К2 =аГс/а„

где - величина энергии связи атома примеси с границей зерна; ^ - величина энергии связи атома с границей, равная Ра = -1 еВ; - свободная поверхностная энергия железа; сг„ - свободная поверхностная энергия примеси.

Модифицирующее вещество должно обладать более высоким в сравнении с «вредной» примесью (фосфором) коэффициентом зернограничной активности (А*,) и более низким коэффициентом поверхностной активности (Кг). Для выбора элементов, затрудняющих зарождение и развитие интер-кристаллитных трещин, построили график зависимости К, от К1 (рисунок 1).

Из рисунка 1 следует, что необходимым условиям отвечают А1, Са, Мп и близкие к ним Ва и 'П. Подтверждением этому является известное положительное влияние рафинирующе-модифицирующих материалов на основе

А1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0.41

К(Р)

0,3

0,2

0,1

№

0

0,8 1,0 1,2 1,6 1,8 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Кг

природного минерала кальций-барий-стронциевого карбонатита (Са, Ва, Бг)СОг практически на все механические и литейные свойства низколегированных сталей: прочность, пластичность, вязкость, жидкотекучесть, объемная и линейная усадка и трещиноустойчивость.

Другим критерием, определяющим склонность элемента к обогащению им границ зерен, является энергия сегрегирования. Для описания термодинамических условий образования равновесных зернограничных сегрегации применили «квазижидкостную» модель большеугловых границ зерен,

согласно которой равновесное распределение компонентов между телом и границей уподобляется их распределению между жидкой и твердой фазами. Используя результаты анализа кривизны линий «ликвидус» и «солидус» на диаграммах состояния двухкомпонентных сплавов в области разбавленных

Рисунок 1. Зависимость критерия К1 от К2.

ш

твердых растворов, рассчитали энергию сегрегирования различных элементов в сплавах железа по формуле:

Е^-к-ТплМЦ^!—) при Ств ->0 ,

где Тю - температура плавления чистого железа, Сж и Сп- концентрации примеси в жидкой и твердой фазах соответственно.

Расчетами установлено, что Сг, №>, Мо, Яе, Оз не сегрегируют в двойных сплавах на основе железа. Слабыми сегрегантами являются: Мп, Со, Си, Тс, Юг, Яи. В то же время, например, А1, 81, Р, Б, К, Са, Т1, Ав, ЛЬ, Сс1, Бп, БЬ, Сэ, Ва, РЬ, В! являются сильными поверхностно-активными элементами.

На основании вышеизложенного в качестве элемента для микролегирования выбрали сравнительно недорогой и недефицитный алюминий, обладающий высокой энергией сегрегирования. Между тем его влияние на характеристики прочности, пластичности и ударной вязкости низкоуглеродистых сталей изучено недостаточно. С целью получения наиболее достоверной информации о влиянии алюминия на механические свойства и структуру, помимо статистической обработки производственных данных провели специальные эксперименты, результаты которых приведены на рисунках 2 и 3.

Видно, что зависимость свойств стали от количества вводимого алюминия носит сложный характер, а в ряде случаев имеет ярко выраженный максимум - улучшение свойств происходит до определенного содержания, после достижения которого свойства понижаются. Такой характер изменения прочностных свойств обусловлен рядом причин. Введение в жидкий металл небольшого количества алюминия сверх, так называемых критических доз, необходимых для раскисления стали, приводит к модифицированию литой структуры. Алюминий, являясь сильным поверхностно-активным компонентом, адсорбируется на границах растущих кристаллитов

о-,,

И / мм 2

540 530 520 510 500 490 480 470

68 66 64 62 60

я Ь'" ... • •• * V

• 1 > V2

\

0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,1 % а) \

,2

1.

• 1

<5,% 34 32 30 28 26 24

0,01 0,03 0,05 0.07 0,09 0,1 б) V А1, %

/ 1 1 -Л

/ Л

•

1

0,01

0,03 0,05 0.07 0,09 0,1 А1, % в)

0,01 0,03 0,05 0.07 0,09 0,1 А1, %

г)

0.07 0,09 0,1 %

I - результаты статистической обработки заводских данных;

2 - результаты экспериментов. Рисунок 2. Зависимость механических свойств от содержания алюминия

и уменьшает их линейную скорость роста. На рисунке 3 показана взаимосвязь прочности с соответствующими параметрами микроструктуры нормализованной стали 20ГЛ, содержащей 0,027 % А1 (рисунок 3 с) и 0,038 % А1 (рисунок 3 б).

а) 0,027 % А1 б) 0,038 % А1

Рисунок 3. Микроструктура стали 20 ГЛ с различным содержанием алюминия.

Другой причиной повышения предела прочности с ростом содержания алюминия является упрочнение твердого раствора феррита атомами алюминия. Анализ электронного строения атомов железа и алюминия показывает, что алюминий должен отдавать электроны с1- оболочке атомов железа и, тем самым, упрочнять феррит. Повышению аг, очевидно, способствует также дисперсионное упрочнение стали нитридами алюминия. Изменение предела текучести носит противоположный характер: сначала он падает, а затем возрастает (рисунок 2 б). Минимальные значения ат наблюдаются при содержаниях алюминия от 0,06 % до 0,09 %. Обращает на себя внимание тот факт, что, несмотря на измельчение структуры, предел текучести падает с ростом содержания алюминия. Наиболее вероятной при-

чиной этого является то, что алюминий связывает в нитриды и оксиды азот и кислород, образующие вокруг дислокаций облака Коттрелла, которые в свою очередь способствует увеличению подвижности дислокаций. Увеличение предела текучести при концентрации алюминия выше 0,08 % связано с увеличением количества дисперсных нитридов алюминия, т.е. обусловлено, по-видимому, дисперсионным упрочнением. Микролегирование алюминием оказало положительное влияние на пластические характеристики стали (рисунок 2 в, г) и, следовательно, на снижение склонности стали к хрупкому разрушению. Повышение пластичности стали с увеличением со- «

держания алюминия объяснено особенностями первичной кристаллизации сплава. I

Зависимость ударной вязкости от содержания алюминия носит экстремальный характер (рисунок 2 д). С повышением содержания алюминия до 0,05 % ударная вязкость монотонно растет, а затем заметно снижается. Учитывая, что в процессе приготовления сталь достаточно хорошо раскислена, основным элементом, оказывающим наибольшее отрицательное действие на ударную вязкость является азот, который присутствует в ней до 0,01 %. Азот при высокой температуре находится в твердом растворе, а при достижении предела растворимости в процессе охлаждения затвердевшего сплава выделяется в пограничных зонах вторичных границ, образуя хрупкие фазы; в результате ударная вязкость с увеличением содержания азота уменьшается. Небольшие добавки алюминия взаимодействуют с азотом, I

уменьшая его содержание в твердом растворе и склонность к этому типу

I

межкристаллитного разрушения. Увеличение количества алюминия более 0,05% приводит к выделению избыточного алюминия в виде оксидов по границам аустенитных зерен. Образуемые сегрегации вызывают охрупчи-вание межзеренных границ, тем самым, снижая ударную вязкость.

Таким образом, наиболее оптимальным содержанием алюминия в стали 20ГЛ является его концентрация в пределах 0,02-0,05 %.

Третья глава посвящена оптимизации состава стали, и исследованию ее литейно-технологических свойств.

Исследования, проведенные в данной работе показали, что нахождение оптимального химического состава стали 20ГЛ с высокими механическими свойствами с помощью обычно принятого в практике поочередного фиксирования каждого фактора приводит к постановке большого числа экспериментов и не дает гарантии получения истинного оптимума. Для устранения этих недостатков в экспериментах при разработке стали был использован метод экстремального планирования экспериментов.

Блок-схема технологического процесса получения отливок с определенными механическими свойствами представлена на рисунке 4.

Легирующие

Рисунок 4. Структурная схема технологического процесса получения отливок с определенными механическими свойствами.

Так как между входными факторами (легирующими элементами) отсутствует линейная связь, то для оптимизации химического состава стали по механическим свойствам был использован метод регрессионного анализа.

Проведенный регрессионный анализ состава стали 20ГЛ с использованием ПЭВМ, позволил изучить комплексное влияние элементов (С, Мп, 81, А1) и оценить вклад каждого из них в получении высоких прочностных

свойств стали без понижения ее пластических характеристик и ударной вязкости.

На основании результатов расчетов были получены математические модели, описывающие механические свойства сплава:

а, = 232 + 30.26С + 7,5Шп +1,8357 - 0,61А! + 0,267], + 0,2Ш ; ег„ = 170,6 +13,75С + 9,09 Мп +1,965/ - 0,95Л/ + 0,11 Т„ + 0,11Лг; 8 = 5,3 - 0,38С - 0,125Мп + 0,05Я - 0,24/1/ + 0,0 \ТН + 0,2Ш ; у/ = 18,3 - 2,03С + 1,ЗЗМл - 0,2857 +1,24А1 - 0,012Г„ + 1.07АС;

КСу- 'о = 3,07 -1,19С + 0,44Л/я -0,0557 + 0Д6Л/ - 0,0047"„ +0.17ДГ. Здесь Т„ - температура нормализации, °С; Дг- время выдержки, мин.

Адекватность полученных моделей проверили, с помощью расчетов среднеквадратичных отклонений для каждой характеристики.

Таким образом, механические свойства стали 20ГЛ можно прогнозировать в зависимости от химического состава и от режима термообработки используя вышеприведенные уравнения.

Как известно, ударная вязкость является в настоящее время самой простой и распространенной характеристикой способности стали противостоять хрупкому разрушению при низкой температуре. Проведенные эксперименты подтвердили повышение пластичности и ударной вязкости оптимизированной стали по сравнению с базовой. Однако существует и другая не менее важная характеристика хладноломкости - критическая температура хрупкости (порог хладноломкости). Поэтому представляло интерес проследить как повлияла оптимизация химического состава стали на порог хладноломкости.

В специальных опытах изменяли температурные режимы испытания и по кривым зависимости ударной вязкости от температуры определяли

критическую температуру хрупкости стали, при которой ударная вязкость уменьшалась на 50 % от максимальной величины.

По результатам экспериментов построили кривые зависимости ударной вязкости от температуры и определили критические температуры хрупкости для исследуемых сталей (рисунок 5).

Из рисунка 5 видно, что в интервале температур от -20 °С до +20 °С ударная вязкость базовой и оптимизированной стали практически не отличается. Более того, при температуре +20 °С разница между значениями настолько мала, что можно ею пренебречь. Однако с понижением температуры эта разница становиться более существенной.

КСУ, Дж/см2

16 12 8

4

-60 -40 -20 0 +20 Т, °С

1 - оптимизированная сталь; 2- базовая. Рисунок 5. Определение критических температур хрупкости.

Критическая температура хрупкости для базовой стали составляет -23 °С, а для оптимизированной стали -27 °С. Различие в температурах не кардинальное, однако при работе отливок в условиях пониженных температур это имеет существенное значение.

Таким образом, проведенные исследования доказали, что оптимизация состава стали не повышает ее температуру хрупкости, а, наоборот, приводит к снижению вплоть до 5 °С, т.е. получено еше одно подтверждение преимущества оптимизированной стали перед базовой

В следующей серии исследований изучили литейно-технологические свойства стали оптимизированного состава.

Выполнена сравнительная оценка жидкотекучести, объемной и линейной усадки, трещиноустойчивости производственной и оптимизированной сталей по стандартным методикам.

Уменьшение содержания углерода в составе экспериментальной стали должно было привести к понижению практической жидкотекучести, однако результаты исследований показывают, что жидкотекучесть повышается. Это можно объяснить тем, что пониженное содержание углерода компенсируется повышенным содержанием алюминия. Известно, что даже небольшие добавки алюминия (около 0,01 %) снижают поверхностное натяжение железа на 20-30 %. Таким образом, являясь поверхностно-активным веществом, алюминий снижает поверхностное натяжение стали и вызывает увеличение жидкотекучести.

Опыты показали, что существенного изменения усадки и склонности разработанной стали к трещинообразованию не наблюдается. Следовательно, изготовление отливок из стали оптимизированного состава не требует увеличения прибылей и других изменений в технологическом процессе получения отливок.

Четвертая глава содержит результаты исследования внутреннего строения оптимизированной и базовой стали в зависимости от различных режимов термической обработки и его влияния на механические свойства и эксплуатационные характеристики литых деталей.

В соответствие с техническими условиями отливка из низкоуглеродистой стали 20ГЛ подвергаются нормализации, в результате которой можно

получить благоприятную мелкозернистую феррито-перлитную структуру, обладающую повышенными прочностными свойствами. Вместе с тем, величина ударной вязкости, особенно для отливок работающих при низких температурах остается недостаточной. В работе попытались улучшить эту характеристику стали за счет варьирования не регламентируемым параметром нормализации - скорости нагрева. По принятой технологии сталь нагревают в камерных термических печах с электрическим обогревом. Учитывая, что низкоуглеродистые стали имеют достаточно высокую теплопроводность и могут нагреваться с высокой скоростью без опасения возникновения в них термических напряжений, ускоренную нормализацию проводили в индукционной печи. Поскольку от скорости нагрева зависит скорость протекания фазовых превращений в сплаве, должны наблюдаться различия и в механических свойствах стали, прошедшей обычную и ускоренную нормализацию при одинаковой температуре 900 - 920 °С. Возможно при увеличении количества циклов эти различия будут более существенными, поэтому провели для сравнения следующие режимы термообработки: нормализация (обычная), ускоренная нормализация, двойная обычная нормализация и двойная ускоренная нормализация.

Анализ микроструктуры показал, что применение ускоренной нормализации способствует получению мелкозернистой феррито-перлитной структуры с равномерным распределением перлита (зерно мельче, чем при обычной нормализации). Увеличение количества циклов термической обработки ведет к дальнейшему измельчению структурных составляющих сплава и, как следствие, к улучшению механических свойств (таблица 2).

Видно, что ускоренная нормализация позволяет достигнуть высоких значений ударной вязкости. По-видимому, быстрый нагрев препятствует укрупнению карбидных включений по границам зерен феррита и одновременно повышает возможность растворения мелких карбидов при изотермической выдержки отливок в аустенитной области. Параллельно исследовали

и другие виды термической обработки: закалка в воде + отпуск, закалка в масле + отпуск, термоциклическая обработка, двойная закалка в масле + отпуск. Путем быстрой закалки в низкоуглеродистой стали получали структуру игольчатого феррита, которая после отпуска обеспечивала повышенные свойства отливок. Однако наилучшее сочетание свойств достигается при режиме двойная ускоренная нормализация.

Таблица 2. Влияние режима термической обработки на механические свойства

оптимизированной стали

С. . S , V, KCV™, КСГ™,

НУмм2 Н/мм2 % % Дж/см2 Док/см2

Нормализация

495 305 25 57 4,0 3,3

Ускоренная нормализация

524 343 26 52 6,4 5,5

Нормализация + нормализация

526 342 29 63 7,3 6,4

Двойная ускоренная нормализация

535 387 27 60 8,9 7,9

Теоретические и экспериментальные оценки механических и литейно-технологических свойств оптимизированной стали 20ГЛ показали возможность ее использования для изготовления литых фитингов большегрузных контейнеров, отвечающих требованиям мировых стандартов качества и предназначенных для работы при отрицательных температурах. Для оценки эксплуатационной надежности фитингов из стали оптимизированного и базового составов были проведены ресурсные испытания универсальных крупнотоннажных контейнеров типоразмера ICC при соударениях двух контейнерных платформ производства ОАО «Абаканвагонмаш» и контейнера Индийского производства. В процессе испытаний на трех фитингах,

изготовленных из базовой стали и фитингах Индийского производства трещин не обнаружено, хотя в последних были смяты отверстия опоры штырей крепления на платформе. Из отработанных фитингов были изготовлены образцы для механических испытаний и металлографических исследований. Подтверждено, что сталь оптимизированного состава, прошедшая двойную ускоренную нормализацию, имеет благоприятное сочетание прочностных, пластических и вязких свойств, значительно превышающих уровень механических свойств базовой стали и стали зарубежного аналога.

Исследование микроструктуры показало, что структура металла индийского фитинга бейнитно-ферритная с долей перлита 30-40 %, ферритной фазы не более 10%. Такая структура определяет пониженную ударную вязкость стали. Металл фитингов производства ОАО «Абаканвагонмаш» имеет феррито-перлитную структуру. Различаются структуры оптимизированной и базовой стали размерами ферритного зерна и перлитной фазой. В структуре оптимизированной стали ферритная фаза имеет мелкое зерно округлой формы. Такая структура придает стали хороший комплекс механических свойств, включая ударную вязкость при положительных и отрицательных температурах.

Таким образом, выполненные исследования позволили установить оптимальные параметры микроструктуры и состава низколегированной стали 20ГЛ для изготовления отливки «фитинг» высокого качества, соответствующего требованиям ИСО.

Результаты исследований используются на контейнерном заводе ОАО «Абаканвагонмаш».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Методом статистической обработки массива производственных данных ОАО «Абаканвагонмаш» установлены закономерности совмест-

ного влияния С, Мп, 81, А1 и технологических особенностей производства стали 20ГЛ на процессы структурообразования и характер изменения комплекса механических свойств конструкционной низколегированной стали. Показано, что оптимальный результат, снижающий склонность стали к хрупкому разрушению, может быть достигнут только за счет измельчения зерна и зернограничного упрочнения, так как хрупкое разрушение литых сталей при низких температурах проходит по границам первичной грануляционной структуры. Оценку влияния легирующих элементов на интеркристаллитное ох-рупчивание сплава предложено оценивать по методике академика В.И. Архарова с использованием критериев зернограничной и поверхностной активности. Установлено, что наиболее полно этим критериям отвечает алюминий, который применили для микролегирования.

2. Результаты экспериментальных исследований показали, что микролегирование алюминием в пределах 0,02-0,05 % позволяет измельчить зерно и нейтрализовать охрупчивающее действие вредных примесей за счет большей величины энергии связи атомов с границей по сравнению с атомами «вредной» примеси.

3. Создана математическая модель процесса формирования показателей качества литейной низколегированной стали 20ГЛ, представляющая собой совокупность регрессионных зависимостей механических свойств от химического состава и режимов термической обработки стали. Полученные данные использованы для решения задачи оптимизации химического состава стали.

4. Методом математического анализа определен оптимальный состав стали для получения высокого комплекса механических свойств и удовлетворительной технологичности: С - 0,13-0,16 %; Мп - 1,2-1,4

%; Si - 0,25-0,35 %; P и S не более 0,03 % (каждого элемента); AI -0,03-0,05 %.

5. Разработан и реализован скоростной способ нагрева литых деталей из стали 20ГЛ в процессе термической обработки, влияющий на количественное соотношение размера, состава и распределение структурных составляющих, величину зерен и др. Анализ микроструктуры показал, что применение ускоренной нормализации способствует получению мелкозернистой феррито-перлитной структуры с равномерным распределением перлита. Увеличение количества циклов термической обработки ведет к дальнейшему измельчению структурных составляющих сплава, что положительно сказывается на механических свойствах стали.

6. Проведены ресурсные испытания в экстремальных условиях отливок (фитингов большегрузных контейнеров), изготовленных из базовой и оптимизированной по химическому составу стали, прошедших обычную и ускоренную двойную нормализацию. Установлено, что литые детали, изготовленные по новой технологии, соответствуют требованиям ИСО и не уступают по техническим характеристикам зарубежным аналогам.

Мероприятия по повышению качества отливок из стали 20ГЛ внедрены в ОАО «Абаканвагонмаш» с техническим и экономическим эффектом.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Добрынина A.B., Бабкин В.Г. Методы воздействия на расплавы с целью повышения качества вагонных отливок /Перспективные материалы: получение и технологии обработки: Материалы Всероссийской научно-технической конференции. - Красноярск, КГАЦМиЗ, 1998.-С.13-14.

2. Добрынина A.B. Влияние двойной термообработки на свойства стали 20ГЛ. /Интеллектуальные ресурсы ХТИ-филиала КГТУ- Хакасии: Материалы 2-ой региональной научно-практической конференции. -Абакан, ХТИ-филиал КГТУ, 1999.-С.29-30.

3. Добрынина A.B., Бабкин В.Г. Повышение качества вагонных отливок /Современные техника и технологии: Материалы VI Международной научно-практической конференции. - Томск, ТПУ, 2000.-С.69-71.

4. Добрынина A.B., Бабкин В.Г. Термообработка сталей для вагонных отливок /Вестник Хакасского технического института КГТУ. - Абакан, 2000. - № 8.-С.62-63.

5. Добрынина A.B., Бабкин В.Г. Влияние скорости охлаждения на формирование структуры отливок /Вестник Хакасского технического института КГТУ. - Абакан, 2000. - № 8.-С.64-65.

6. Добрынина A.B., Бабкин В.Г. Влияние термической обработки стали 20ГЛ на механические свойства отливок /Проблемы и перспективы развития литейного производства: Сборник научных трудов. Вып. 2. -Барнаул, АлтГТУ, 2000. -С.206-207.

7. Бабкин В.Г., Добрынина A.B. Критерии выбора элементов для микролегирования малоуглеродистых и низколегированных сталей с целью повышения их хладостойкости/Вестник КГТУ. Вып. 29. Машиностроение. - ИПЦ КГТУ, 2002. - С. 3-8.

8. Бабкин В.Г.; Добрынина A.B. Микролегирование алюминием конструкционных низколегированных сталей с целью повышения хладо-стойкости отливок/ БелОМ, «Литье и металлургия», 2002. № 4.-С.6-9.

9. Бабкин В.Г., Добрынина A.B. Оптимизация состава литейной низколегированной стали с целью уменьшения хладноломкости отливок/ Литейное производство, 2003. № 2.-С. 8-10.

Подписано в печать Тираж 100 экз.

11.11.03 Заказ №946

Отпечатано на ризографе КГТУ 660074, Красноярск, ул. Киренского, 26

»

»

ч

2o 77? 120773

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Влияние химического состава на хладноломкость стали.

1.2. Влияние легирующих элементов на механизмы упрочнения низкоуглеродистых феррито-перлитных сталей.

1.3. Модифицирование и рафинирование низколегированных сталей с целью повышения качества отливок.

1.4. Влияние термической обработки на структуру и свойства высокопрочных низколегированных конструкционных сталей.

Глава 2. Исследование влияния легирующих элементов на механические свойства низколегированной стали 20 ГЛ и выбор ее состава с целью наилучшего сочетания прочностных, пластических и вязких свойств.

2.1. Основные положения при выборе состава стали для отливок с учетом условий их применения.

2.2. Исследование влияния элементов на механические характеристики стали 20ГЛ.

2.2.1. Зависимость механических свойств от содержания углерода.

2.2.2. Зависимость механических свойств от содержания марганца.

2.2.3. Влияние кремния на механические характеристики стали.

2.3. Критерии выбора элементов для микролегирования малоуглеродистых и низколегированных сталей с целью уменьшения их хладноломкости.

2.4. Влияние микролегирования алюминием на механические свойства стали 20 ГЛ.

Глава 3. Оптимизация состава стали и исследование ее литейно-технологических свойств.

3.1. Определение оптимального состава стали методом математического анализа.

3.2. Сравнительная оценка температурного порога хрупкости базового и оптимизированного составов стали 20 ГЛ.

3.3. Исследование литейно-технологических свойств стали базового и оптимизированного состава.

3.3.1. Жидкотекучесть.

3.3.2. Объемная и линейная усадки.

3.3.3. Склонность к трещинообразованию.

Глава 4. Исследование влияния режимов термической обработки стали 20 ГЛ на свойства отливок.

4.1. Обоснование и выбор температуры нагрева сплава.

4.2. Скорость нагрева и время выдержки отливок по достижению заданной температуры.

4.3. Скорость охлаждения изделия и выбор среды охлаждения.

4.4. Выбор оптимального режима термообработки отливок.

4.4.1. Нормализация и закалка с отпуском.

4.4.2. Термоциклическая обработка отливок.

4.4.3. Влияние скорости нагрева стали при различных режимах нормализации на свойства отливок.

4.5. Ресурсные испытания отливок из стали 20 ГЛ в сравнении с зарубежным аналогом.

Сталь является основным конструкционным материалом при изготовлении машин и конструкций, работающих при низких температурах. Для таких конструкций сталь должна обеспечивать необходимую прочность в сочетании с высокой вязкостью и пластичностью, обладать малой чувствительностью к концентраторам напряжений и низкой склонностью к хрупкому разрушению. Учитывая технологию изготовления изделий, работающих при низких температурах, сталь должна обладать хорошей свариваемостью.

С понижением температуры прочностные характеристики растут, а вязкость и пластичность уменьшаются. При выборе стали для работы в этих условиях определяющими показателями являются: прочность при максимальной температуре эксплуатации — обычно комнатной; вязкость и пластичность — при минимальной температуре. Механические свойства и работоспособность сталей, применяемых для изготовления конструкций, работающих при низких климатических температурах, зависят от многих факторов. К ним прежде всего относятся: тип кристаллической решетки, размер зерна и состояние его границ, содержание легирующих элементов, примесей, форма и размер неметаллических включений. Насыщение металла водородом увеличивает хрупкость стали. Сварка способствует росту зерна и дополнительному наводораживанию, что увеличивает хладноломкость сварных соединений. Кроме того, нагрев при сварке может способствовать фазовым превращениям и выделению примесей по границам зерен, что также повышает хрупкость стали.

При выборе сталей для работы при низких температурах необходимо учитывать как специфические условия службы конструкции, обеспечения ее работоспособности и ресурса, так и требования экономичности материалов, связанные с уменьшением содержания никеля и других дорогостоящих легирующих элементов, а также необходимость унификации материалов и сокращения числа применяемых марок стали.

Нормы по проектированию указывают рекомендуемый температурный диапазон применения каждого типа и сорта материала, используемого для хладостойких конструкций. Однако справочная литература содержит мало систематизированных данных о пригодности того или иного материала для эксплуатации при низких температурах. Это объясняется сложностью количественной интерпретации влияния различных конструкторско-технологических факторов (размеров деталей, уровня остаточных напряжений, условий нагружения, вида напряженного состояния и др.) на надежность машин и конструкций, эксплуатируемых при низких температурах. Встречающиеся в литературе попытки создания нормативных рекомендаций можно использовать лишь для предварительной оценки пригодности материала при конкретных условиях.

Особенно актуальна проблема хладостойкости машин, механизмов и конструкций в Сибири и на Крайнем Севере. В суровых климатических условиях резко падает эффективность работы механизмов, особенно в зимнее время. Использование серийной техники общего исполнения приводит к тому, что затраты на эксплуатацию, включая ремонт, в районах Крайнего Севера в 2-4-6 раз превышают затраты на эксплуатацию этой же техники в средней полосе России [31,81,92].

Резкое снижение работоспособности в холодное время года происходит у горнодобывающих машин и оборудования. При температуре -40° ч--50° С наблюдаются интенсивные разрушения рам, полуосей, кулаков, поворотных цапф автомобилей, хрупкое разрушение сварных рам железнодорожных вагонов и ответственных литых деталей - корпусов автосцепок. Вследствие хладноломкости стали происходят многочисленные случаи хрупких разрушений мостов, резервуаров, металлических конструкций разного назначения. Чаще всего они имеют место в зимнее время года в северных районах страны. По данным работы [54,80], площадь территории страны, расположенной севернее изотермы января с температурой -20° С, составляет около 52% всей территории. Если же учесть не только температуру, но и скорость ветра, т.е. так называемую жесткость погоды, то площадь с суровыми климатическими условиями еще более возрастает.

Доля стальных литых деталей в общей массе машин составляет 2040%. Из этого количества около 70%) стальных отливок изготавливают из обычных углеродистых, легированных хромом, марганцем и кремнием конструкционных сталей с низкими механическими и эксплуатационными свойствами, особенно при низких температурах. Это приводит к неоправданному завышению массы машин, увеличивает расход запасных частей и снижает эффективность использования техники.

Отставание изделий отечественного машиностроения от мирового уровня по показателям металлоемкости, надежности и долговечности в значительной мере является следствием изготовления ответственных узлов машин из углеродистых сталей.

Поэтому актуальное значение приобретает совершенствование таких методов формирования физико-механических свойств стального литья, как модифицирование, микролегирование, термическая, термомеханическая и термохимическая обработка.

Цель работы заключается в обосновании комплексного влияния легирующих элементов, режимов термической обработки на формирование структуры и свойств низкоуглеродистой стали (на примере стали 20 ГЛ) и оптимизации ее состава для уменьшения хладноломкости и повышения конструктивной прочности литых деталей при сохранении на необходимом уровне литейно-технологических свойств стали.

При реализации поставленной цели решались следующие задачи: изучение вклада каждого из компонентов низкоуглеродистой стали типа 20 ГЛ в формирование уровня прочностных, пластических и вязких свойств литых деталей и определение базового состава стали для отливок, обладающих пониженной хладноломкостью;

- обоснование системы микролегирования стали и критериев выбора микродобавок, обеспечивающих измельчение зерна и снижение склонности стали к хрупкому разрушению при отрицательных температурах;

- исследование легирования низкоуглеродистой стали микродобавками и оптимизация базового состава стали с целью уменьшения ее хладноломкости;

- исследование структуры, физико-механических свойств оптимизированного и промышленного сплавов;

- исследование влияния различных режимов термической обработки на структуру и свойства микролегированной стали для вагонных отливок ответственного назначения;

- проведение ресурсных испытаний в экстремальных условиях универсальных крупнотоннажных контейнеров производства ОАО «Абаканвагонмаш» с литыми деталями (угловые фитинги) из стали оптимизированного состава в сравнении с контейнерами зарубежного производства.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- установлены закономерности совместного влияния С, Mn, Si, А1 на процессы структурообразования и характер изменения комплекса механических свойств конструкционной стали 20ГЛ. Выявлены пути реализации наилучшего сочетания прочностных, пластических и вязких свойств, снижающие склонность стали к хрупкому разрушению за счет одновременного действия различных механизмов упрочнения: в первую очередь за счет измельчения зерна и зернограничного упрочнения;

- изучено влияние микролегирования низкоуглеродистой стали адсорбционно-активным алюминием в пределах 0,02 + 0,05 % на механизмы измельчения зерна и нейтрализацию охрупчивающего действия вредных примесей;

- создана математическая модель процесса формирования показателей качества литейной низкоуглеродистой стали 20ГЛ и методом математического анализа оптимизирован ее состав;

- получены новые данные по влиянию нерегламентируемых параметров нормализации, в частности ускоренного индукционного нагрева, на механические свойства стали, что позволило управлять процессом термической обработки с целью получения мелкозернистой ферритно-перлитной структуры с равномерным распределением перлита, и повысить более чем на 20 % ударную вязкость стали при отрицательных температурах.

Практическая ценность. Предложен способ микролегирования низкоуглеродистой стали алюминием в пределах 0,02-0,05%. Оптимизирован химический состав стали 20ГЛ на основе улучшения механических свойств. Разработаны и предложены рациональные технологические параметры термической обработки отливок из стали 20ГЛ.

Реализация результатов работы. Разработанный технологический процесс изготовления вагонных отливок из стали 20ГЛ опробован в условиях ОАО «Абаканвагонмаш» и внедрен в литейном цехе контейнерного завода. Результаты работы внедрены в учебный процесс при чтении лекций и выполнении лабораторных работ по дисциплинам «Литейные сплавы и плавка», «Технология литейного производства» на кафедре «Литейное производство и обработка металлов давлением» в ГОУ ВПО КГТУ.

Апробация работы. Результаты работы доложены на VI Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии» г.Томск, 2000 г., на Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного производства», посвященной 270-летию города Барнаула, г. Барнаул, 2000г., на Межвузовской научно-практической конференции, посвященной 45-летию КГТУ, г. Красноярск, 2001 г., на Международной научно-технической конференции «Литейное производство и металлургия 2002-качество и эффективность», Республика Беларусь, г. Минск, 2002г., на семинарах кафедр «Литейное производство и ОМД» КГТУ и «Литейное производство» КГАЦМиЗ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Методом статистической обработки массива производственных данных ОАО «Абаканвагонмаш» установлены закономерности совместного влияния С, Mn, Si, А1 и технологических особенностей производства стали 20ГЛ на процессы структурообразования и характер изменения комплекса механических свойств конструкционной низколегированной стали. Показано, что оптимальный результат, снижающий склонность стали к хрупкому разрушению, может быть достигнут только за счет измельчения зерна и зернограничного упрочнения, так как хрупкое разрушение литых сталей при низких температурах проходит по границам первичной грануляционной структуры.

Оценку влияния легирующих элементов на интеркристаллитное охрупчивание сплава предложено оценивать по методике академика В.И. Архарова с использованием критериев зернограничной и поверхностной активности. Установлено, что наиболее полно этим критериям отвечает алюминий, который применили для микро легирования.

2. Результаты экспериментальных исследований показали, что микролегирование алюминием в пределах 0,02-0,05 % позволяет измельчить зерно и нейтрализовать охрупчивающее действие вредных примесей за счет большей величины энергии связи атомов с границей по сравнению с атомами «вредной» примеси.

3. Создана математическая модель процесса формирования показателей качества литейной низколегированной стали 20ГЛ, представляющая собой совокупность регрессионных зависимостей механических свойств от химического состава и режимов термической обработки стали. Полученные данные использованы для решения задачи оптимизации химического состава стали.

4. Методом математического анализа определен оптимальный состав стали для получения высокого комплекса механических свойств и удовлетворительной технологичности: С - 0,13-0,16%; Мп - 1,2-1,4%; Si - 0,25-0,35%; Р и S не более 0,03% (каждого элемента); А1 - 0,030,05%.

5. Разработан и реализован скоростной способ нагрева литых деталей из стали 20ГЛ в процессе термической обработки, влияющий на количественное соотношение размера, состава и распределение структурных составляющих, величину зерен и др. Анализ микроструктуры показал, что применение ускоренной нормализации способствует получению мелкозернистой феррито-перлитной структуры с равномерным распределением перлита. Увеличение количества циклов термической обработки ведет к дальнейшему измельчению структурных составляющих сплава, что положительно сказывается на механических свойствах стали.

6. Проведены ресурсные испытания в экстремальных условиях отливок (фитингов большегрузных контейнеров), изготовленных из базовой и оптимизированной по химическому составу стали, прошедших обычную и ускоренную двойную нормализацию. Установлено, что литые детали, изготовленные по новой технологии, соответствуют требованиям ИСО и не уступают по техническим характеристикам зарубежным аналогам.

Мероприятия по повышению качества отливок из стали 20ГЛ внедрены в ОАО «Абаканвагонмаш» с техническим и экономическим эффектом.

1. Азот в металлах. Аверин А.В., Ревякин А.В., Федорченко В.И. и др. М.: Металлургия. 1986. 223 С.

2. Александров В.В., Борзяк А.Н., Новиков И.И. В кн.: Физико-механические и теплофизические свойства металлов./Под. Ред. Н.Н. Рыкалина. М.: Наука. 1989. С.22-31.

3. Александров Л.Н., Коган А.Н. К теории влияния примесей на скорость роста зерен при кристаллизации металлов. Физика металлов и металловедение. 1987. № 4. С. 68-77.

4. Анисимова М.М., Шахназаров Ю.В., Белякова К.А. и др. Оптимизация металлургических процессов./Под ред. Ю.П. Солнцева. М.: Металлургия. 1989. 184 С.

5. Архаров В.И. Теория микролегирования сплавов. М.: Металлургия. 1975.64 С.

6. Астафьев А.А. Хладостойкость низкоуглеродистых Mn-Ni-Mo-V -сталей для сосудов давления. М и ТОМ. 1999. № 5. С. 15-19.

7. Ачеркан Н.С. Статистические методы контроля машиностроительной продукции. М.: Машиностроение. 1996. 157 С.

8. Бабаскин Ю.З. Структура и свойства литой стали. Киев: Наукова думка. 1989. 241 С.

9. Бабаскин Ю.З., Афтандилянц Е.Г., Шипицын С .Я. Перспективы повышения эксплуатационных свойств отливок из конструкционной стали. Процессы литья. 1990. вып. 1. С.79-83.

10. Бабаскин Ю.З., Шипицын С.Я. О механизме модифицирования стали. Литейное производство. 1984. № 5. С. 7-8.

11. Бабич В.К., Еланский Г.Н., Кудров В.А. Влияние остаточного содержания примесей цветных металлов на свойства конструкционной стали. Сталь. 1995. № 10. С.66-67.

12. Баландин Ю.А., Горелов В.Г., Рубенчик А.С. Влияние ферроцерия на ударную вязкость и качество углеродистой стали. Литейное производство. 1988. № 5. СЛ1-12.

13. Биронт B.C. Основы теории и технологии термоциклической обработки металлов и сплавов. Красноярск. 1984.76 С.

14. Бокштейн С.З. Строение и свойства металлических расплавов. М.: Металлургия. 1981. 496 С.

15. Братковский Е.В., Исагулов А.З. Некоторые особенности повышения ударно-абразивной стойкости литейных сплавов. Литейное производство. 1992. № 4. С. 9-11.

16. Бродецкий И.Л., Харчевников В.П., Белов Б.Ф., Троцан А.И. О влиянии кальция на зернограничное охрупчивание конструкционной стали с карбонитридным упрочнением. М и ТОМ. 1995. № 5.

17. Ванадий в черной металлургии. Лякишев Н.П., Сидак-Слотвинский Н.П., Плинер Ю.Л. и др. М.: Металлургия. 1993. С. 192.

18. Вигли Д.А. Механические свойства материалов при низких температурах. М.: Машиностроение. 1991. 374 С.

19. Викулин А.В., Овчинникова Л.В., Коджаспиров Г.Е. В кн. Термоциклическая обработка металлических изделий./Под ред. В.К. Федюкина. Л.: Наука. 1992.С. 65-68.

20. Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В.В. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. М.: Машиностроение. 1984. 432 С.

21. Георгиев М.Н. Вязкость малоуглеродичтых сталей. М.: Металлургия. 1993.224 С.

22. Гликман Е.Э., Брувер Р.Э. Равновесная сегрегация на границах зерен и интеркристаллитная хладноломкость твердых растворов. Металлофизика. 1972. № 43.С.42-63.

23. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали. М.: Металлургия. 1985. 408 С.

24. Гольдштейн М.И., Фарбер В.М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия. 1989. 207 С.

25. Горелов В.Г., Козлов А.В. Использование силикобария при модифицировании углеродистой стали. Литейное производство. 1989. № 12. С.12.

26. Горелов В.Г., Садомов Г.Н., Ляшенко В.А. Влияние комплексной РЗМ-содержащей лигатуры на хладостойкость стальных отливок. Литейное производство. 1995. № 10. С. 10-11.

27. Горелов В.Г., Федоров Е.И., Рубенчик Ю.И., Гальперн И.М. Микролегирование сталей ванадийсодержащей лигатурой. Литейное производство. 1996. № 8. С. 11.

28. Горицкий В.М., Терентьев В.Ф. Структура и усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия. 1990. 208 С.

29. Горобченко С.Л., Гуляев Б.Б. Влияние легирующих элементов на хладноломкость сплавов. Литейное производство. 1992. № 4. С. 7-9.

30. Грановский В.Т., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. М.: Машиностроение. 1990. 174 С.

31. Григорьев Р.С., Иванов Е.Е., Степанов В.П., Ишков A.M. В кн.: Работоспособность техники в условиях климатических низких температур. М.: Металлургия. 1992. С. 19-25.

32. Гуляев А.П. Влияние термической обработки и легирующих элементов на конструкционную прочность стали. МиТОМ. 1977.№ 10.С.66-72.

33. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия. 1986. 542 с.

34. Дощечкина И.В., Кафтанов С.В. Литая низкоуглеродистая сталь, легированная иттрием. Литейное производство. 1995. № 7-8. С. 13-14.

35. Житова Л.П., Раковский Ф.С., Патрина Т.А. Микролегирование литых углеродистых сталей ванадием и титаном. Литейное производство. 1987. № 4. С.6-7.

36. Жукова Е.Н., Фонштейн Н.М. Сталь. 1991. № 5. С.66-70.

37. Журавлев В.Н., Николаева В.И. Машиностроительные стали. М.: Машиностроение. 1992. 480 С.

38. Ильинский В.А., Костылева Л.В., Карпова Е.Ю. Природа пониженной пластичности стальных отливок. Литейное производство. 1997. № 4-5. С. 19.

39. Иех Я. Термическая обработка стали. Справочник. Перевод с чешского И.А. Грязновой. М.: Металлургия. 1989. 216 С.

40. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества М.: В.шк. 1990.305 С.

41. Карпман М.Г., Ровнова В.Д., Тибрин Г.С. Основы литейного производства и обеспечение технологичности отливок. М.: Изд-во МАИ. 1992.91 С.

42. Карпова Е.Ю., Костылева Л.В., Ильинский В.А. Исследование отпуска видманштеттова феррита в процессе охлаждения стальных отливок. М и ТОМ. 1998. № 1. С.20-23.

43. Касандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов измерений. М.: Наука. 1989. 123 С.

44. Ковалев А.И., Мишина В.П., Щербинский Г.В. Связь агрегащюнного обогащения границ зерен в железе с различиями в электронномстроении атомов примеси и растворителя. Металлофизика. 1987. т.9. № 3. С.112-114.

45. Коваленко С.В., Горбатенко В.П., Кучкин В.И., Велик А.В. Механические свойства низколегированных сталей с повышенным содержанием алюминия. М. Черная металлургия. 1991. № 3. С. 68-70.

46. Коваленко С.В., Кучкин В.И. Влияние модифицирование кальцием и барием на микроструктуру углеродистых и низколегированных сталей. М.: Черная металлургия. 1991. № 2. С. 31-34.

47. Колесников М.С., Трошина J1.B., Алабин J1.A. Влияние технологических параметров литья на структуру и теплостойкость стали 35JI. Литейное производство. 1987. № 9.С.17-18.

48. Кондратюк С.Е., Винокур Б.Б., Луценко Г.Г., Касаткин О.Г. Отношение Мп:С и ударная вязкость высокомарганцовистой стали. М и ТОМ. №4. 1986. С. 18-21.

49. Костылева Л.В., Габельченко Н.И., Ильинский В.А. Особенности кристаллизации сталей в интервале температур ликвидус-солидус. М и ТОМ. 2000. № 4. С. 21-22.

50. Костылева Л.В., Карпова Е.Ю., Ильинский В.А. Видманштеттов феррит в отливках из углеродистой стали 20Л. Металлы. 2000. № 1. С.62-65.

51. Красовский А.Я. Хрупкость металлов при низких температурах. Киев: Наукова думка. 1990. 335 С.

52. Кривцов Ю.С., Горобченко С.Л. Механические и технологические свойства литых сталей криогенного назначения./УФазовые превращения, структура и свойства сталей и сплавов: межвузовский сб. Л.: СЗПИ. 1989. С. 22.

53. Кудин В.Г. В кн.: Работоспособность техники в условиях климатических низких температур. М.: Машиностроение. 1992. С. 3443.

54. Курдюмов А.В., Михайлов A.M. Лабораторные работы по технологии литейного производства. М.: Машиностроение. 1990.152С.

55. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука. 1990. 237 С.

56. Лазько В.Г., Лазько В.Е., Овсянников Б.М. Проблемы прочности. М.: Машиностроение. 1995. 232 С.

57. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. М.: Машиностроение. 1986. 255 С.

58. Лебедев Д.В. Конструктивная прочность криогенных сталей М.: Металлургия. 1990. 264 С.

59. Леушин И.О. Математические модели и методы в литейном производстве. Н. Новгород. 1995.148 С.

60. Маношина Г.Д., Пересенчук В.В., Троицкий В.М. Термоциклическая обработка литой стали. Литейное производство. 1991. № 1. С. 10-11.

61. Матюнин В.М. Механические и технологические испытания и свойства конструкционных материалов. М.: Изд-во МЭИ. 1996. 124 С.

62. Машков Р.П., Горелов В.Г., Ким Г.П. Рафинирование сталей отходами алюминиевого производства. Литейное производство. 1999. № 11. С. 27-28.

63. Международный транслятор современных сталей и сплавов.Том 1/Под ред. B.C. Кершенбаума. М.: Центр «Наука и техника». 1992.1193 С.

64. Мильман Б.С., Андреев В.В., Бармыков А.С. О связи поверхностных явлений на межзеренных границах ферритной матрицы с хладостойкостью высокопрочного чугуна. Границы раздела фаз и их свойства. Киев. Институт проблем материаловедения. 1980. С. 150.

65. Мирзаев Д.А., Счастливцев В.М., Яковлева И.Л. Закономерности образования феррита, бейнита, мартенсита в низкоуглеродистых сплавах. Материаловедение. 2000, № 5.

66. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. М.: Наука. 1991. 143 С.

67. Михайлов A.M., Баулин В.В., Благов Б.Н. и др./Под ред. Михайлова A.M. Литейное производство. М.: Машиностроение. 1987. 256 С.

68. Морозов Ю.И. Микролегирование как путь повышения свойств строительных сталей. Национальная металлургия. 2001. № 3. С.37-41.

69. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука. 1991. 123 С.

70. Натапов Б.С. Термическая обработка металлов. Киев: Высшая школа, 1980. 281 С.

71. Новиков Н.В., Ковальчук Б.И., Лебедев А.А. Механические испытания конструкционных материалов при низких температурах. Киев: Наукова думкаю 1989. 191 С.

72. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. Разд.1. МИСиС. 1992. С. 35-54.

73. Новик Ф.С., Коган Л.Б., Иванов Д.П. и др. Планирование промышленных экспериментов в литейном производстве. Литейное производство. 1992. № 5. С. 34-38.

74. Основы научных исследований в литейном производстве./А.Е. Кривошеев, Г.Е. Белай, О.В. Соценко и др. Под общ. ред. А.Е. Кривошеева. Киев: Вища школа. 1989. 168 С.

75. Отливки из хладостойкой и износостойкой стали. Общие технические условия. ГОСТ 21357-87. М.: Изд-во стандартов. 1988.

76. Пелых С.Г., Семесенко М.П. Оптимизация литейных процессов. Киев: Вища школа. 1991. 183 С.

77. Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей. М.: Металлургия. 1992. 182 С.

78. Подуст А.Н., Андреев А.К., Солнцев Ю.П., Коджаспиров Г.Е. В кн.: Прочность материалов и конструкций при низких температурах. Киев: Наукова думка. 1982. С.64.

79. Попов К.В. Стали для условий севера. М.: Машиностроение. 1990. 36С.

80. Попов К.В., Савицкий В.Г. Низкотемпературная хрупкость стали и деталей машин. М.: Машиностроение. 1989. 192 С.

81. ПотакЯ.М. Высокопрочные стали. М.: Металлургия. 1985. 215 С.

82. Проблемы разработки конструкционных сплавов./Под ред. Н.Вулкокса. Пер. с анг. М.: Металлургия. 1990. 336 С.

83. Пронский Л.И., Ярошенко Н.И., Сигарев Н.К., Ткачев Ю.Н. Влияние методов раскисления и рафинирования на пластичность литой стали. Литейное производство. 1987. № 1. С.6-7.

84. Романив О.Н. Вязкость разрушения конструкционных сталей. М.: Металлургия. 1999. 176 С.

85. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. Киев: Техника. 1991. 275 С.

86. Сильман Г.И., Соколовский М.С., Бекерман Ф.А., Царьковская Н.И. Особенности микроструктуры стали 20ГЛ. М.: М и ТОМ. 1986. №11. С.27-30.

87. Сильман Г.И., Соколовский М.С., Бекерман Ф.А., Жаворонков Ю.В. Влияние технологических факторов на структуру и свойства стали 20ГЛ. Литейное производство. 1985. № 7. С.6-7.

88. Симочкин В.В. Влияние термоциклической обработки на механические свойства литых конструкционных сталей. Литейное производство. 1986. № 10. С. 11-12.

89. Смагоринский М.Е., Вергазов А.В., Хайдоров А.Д. Особенности формирования структуры и свойств ферритно-перлитных сталей при циклическом температурном воздействии. Известия вузов. № 3. Черная металлургия. 1995. С.78-81.

90. Соколовский М.С., Бекерман Ф.А., Сильман Г.И. Термообработка малоуглеродистых сталей для вагонных отливок. Литейное производство. 1985. № 4. С.5.

91. Солнцев Ю.П., Степанов Г.А. Конструкционные стали и сплавы для низких температур. М.: Металлургия. 1992. 270 С.

92. Сорокина Н.А., Шлямнев А.П., Григорьева Т.М. В кн.: Качественные стали и сплавы. М.: Металлургия. 1987. № 4. С. 81-85.

93. Сотников В.К. Низколегированная сталь с улучшенными свойствами. Литейное производство. 1989. № 6. С. 8.

94. Стали и сплавы криогенной техники./Под ред. К.А. Ющенко. Киев: Наукова думка. 1987. С.43-49.

95. Становский А.Л., Иванова Л.А. Схемотехническое проектирование объектов литейного производства. М.: ВНИИТЭМР. 1990. 52 С.

96. Становский А.Л., Иванова Л.А. САПР литейного производства. М.: ВНИИТЭМР. 1991. 48 С.

97. Стасюк С.З., Земцов М.П. В кн. Механические испытания конструкционных сплавов при криогенных температурах./Под ред. В.Т. Трошенко. Киев: Наукова думка. 1982. С. 5-18.

98. Стрижало В.А., Зинченко А.И. В кн. Механические испытания конструкционных сплавов при криогенных температурах. Киев: Наукова думка. 1989. С. 146-157.

99. Суворова Л.В., Тетерин Г.П. Использование ЭВМ и математических методов для автоматизации расчетов в литейном производстве. В сб.: Экономика, организация и планирование производства. Ч. 2. Л.: Наука и техника. 1991.

100. Технологичность конструкции изделия: Справочник./Ю.Д. Амиров, Т.К. Алферова, П.Н. Волков и др. Под ред. Ю.Д. Амирова. М.: Машиностроение. 1990. 768 С.

101. Технология металлов и материаловедение./Б.В. Кнорозов, Л.Ф. Усова, А.В. Третьякова и др. М.: Металлургия. 1987. 800 С.

102. Титов Н.Д., Степанов Ю.А. Технология литейного производства. М.: Машиностроение, 1985. 400 С.

103. Тихонов А.Н., Уфимцев М.В. Статистическая обработка результатов экспериментов. М.: Московский Университет. 1988. 174С.

104. Тишаев С.И., Паршин В.А., Одесский П.Д., Усиков М.П., Суязов А.В. Рациональное легирование малоуглеродистой хладостойкой стали для металлических конструкций. Сталь. 1994. № И. С. 65-70.

105. Ткаченко И.Ф. О влиянии водорода на механические и эксплуатационные свойства сталей. Металлы. 1997. № 6. С. 31-33.

106. Униговский Я.Б., Сычевский А.А. Внепечная обработка стали. Литейное производство. 1992. № 9. С. 16.

107. Федоров В.В. Теория оптимального эксперимента. М.: Наука. 1991. с.142.

108. Фетисов Т.П., Карпман М.Г., Матюнин В.М. и др. Материаловедение и технология металлов. М.: Высшая школа. 2000. 624 С.

109. Филипенков А.А. Отливки из ванадийсодержащих сталей. М.: Машиностроение. 1989. 124 С.

110. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. М.: Машиностроение. 1992. 241.С.

111. Хоникомб Р.В. Пластическая деформация металлов. Пер. с анг. М.: Мир. 1992.408 С.

112. Чаттерджи-Фишер Р. и др. Азотирование и карбонитрирование. Пер. с нем./Под ред. А.В. Супова. М.: Металлургия. 1990. 280 С.

113. Чейлях А.П., Малинов Л.С., Бекетова Е.М. Закалка марганцовистых сталей с предварительным нагревом в двухфазном а + у интервале. М.: Черная металлургия. 1994. № 10.С.46-49.

114. Шейнман Е.Л. Влияние кремния на структуру и износостойкость высокоуглеродистых хромомарганцевых сплавов. М и ТОМ. 1999. № 10. С.37-39.

115. Шипицын С.Я., Лория Д.Б. Кристаллизация и литейные свойства высокохромистых сталей, модифицированных азотом. Литейное производство. 1987. № 2. С. 4-7.

116. Шулик Д., Дзугас П., Вилчко Я. Влияние фосфора на структуру и свойства отливок. Литейное производство. 1992. № 2. С. 10-11.

117. Шульте Ю.А., Черепинский Л.Б., Бялик Г.А., Жиров А.А. Влияние РЗМ на характер разрушения экономнолегированной литой стали. Литейное производство. № 7. 1988. С.8-9.

118. Шумилов М.А., Самохвалов Г.В. Влияние элементов замещения на растворимость углерода в феррите. М.: Черная металлургия. 1995. № 10. С. 37-40.

119. Anderson T.W., Rubin Н. Statistical inference in factor analysis./Proc. 3-rd Berkley Symposium. Berkeley. 1996. v.5.p.111-150.

120. Brooksbank D., Andrews K.W. Tesselated Stresses associated with some inclusions in steel./J. Iron and Steel Inst. 1989. v.207. № 4. p.474-481.

121. Grant J.T. Ssurface analysis with AES./Appl. Surf. Sci. 1989. v. 13. p. 35-62.

122. Guenssier a., Castro R. Etude experimental des crigues de solidification dans les aciers influence des impureties./ Revue de metallurgie. 1990. № 2. p. 117-134.

123. Hart R. Me tall Progress. 1999. v. 105. № 4.p.41- 44.

124. Honeycombe R.W.K. Solid Mech. Arch. Solid Mech. Div. Univ. Waterloo. 1986. № 1. p. 27-48.

125. John Swoboda, Raymond W. Monrol. Ladle desulphurisation of acid melted Steel./Elec.Furnace conf. Proc. Toronto Meet. Dec. 4-7,1994.Vol 42 Warrendale.-p.-1995. p.23-52.

126. Johnson H.H. Phys. Steel Ind. Conf. ARS/AISI. Rethlehem. Oct. 57.1991. New-York.l992.p.131-132.

127. Chang P.-H. Retained austenite in a brine guenched 0,08 % С 0,96 % Mn dual phase steel./Scr. Met. 1994. v.18. № 11. p.1245-1250.

128. Klein Jack, Ferol John. C., Hensley G.H. A ntw process for ladle desulphurisation and deoxydation in a Steel foundry./43 rd Elec. Furnace Conf. Proc. Vol.43. Atlanta Meet Dec.10-13, 1995.(New.Jork N.Y).-1996.-p.203-206.

129. Luyckx L., Bell J.R., Korchynsky M. / Metallurgical Transactions.1990. v.l. № 12. p.3341-3350.

130. Michel J.P., Jons J.J. Precipitation kinetics and solute strengthening in high temperature austenites containing A1 and N./Acta Met.1991.v.29.p.513-526.

131. Palmberg P. W. Quantitative Auger electron spestroscopy using elemental sensitivity factors./J. Uac. Sci. Techn. 1986. v.13. № l.p.214-218.

132. Poboril F. Hutnika listy. 1982. v.27.№ 6.S.407-411.

133. Seach M.P. jutergranular segregation phenomena stadied by AES./J. Microsc. Spectr. Elektron.1983. v. 8. № 3. p. 177-191.

134. Smith Y., Coldren A., Cryderman R. Symposium on toward improved ductility and taughness, Kyoto, Japan, Oct. 25-26.1981.p.127.

135. Werner S., Herrman D. Zeitschrift der Metallkunde. 1992. № 10. s. 654-660.