автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Разработка и исследование высокостойких литейных хромистых сталей для пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов

На правах рукописи

Немтырев Олег Вячеславович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОСТОЙКИХ ЛИТЕЙНЫХ ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ПРЕСС-ФОРМ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Специальность 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка

металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рыбинск-2005

Работа выполнена в Рыбинской государственной авиационной технологической академии им П. А. Соловьева.

Научный руководитель -

кандидат технических наук, профессор Жуков Анатолий Алексеевич

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор Белкин Павел Николаевич;

кандидат технических наук, доцент Епархин Олег Модестович

Ведущая организация -

ОАО «Автодизель» (ЯМЗ)

Защита состоится ЯЗ декабря 2005 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.210.03 в Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева по адресу: 152934, Ярославская область, г. Рыбинск, ул. Пушкина 53, главный корпус РГАТА, ауд. 237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева.

Автореферат разослан « // » ноября_2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

¿ось-у

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность диссертации. Литье под давлением (ЛПД) является одним из наиболее перспективных способов получения литых заготовок, однако более высокая себестоимость получаемых отливок сдерживает его более широкое применение в машиностроении. Традиционно самые большие затраты при ЛПД относятся к изготовлению пресс-форм, а среди затрат на её изготовление наиболее существенной статьей является стоимость высоколегированных штамповых сталей. Пресс-формы работают в условиях жестких циклических температурно-силовых воздействий (ЦТСВ) и динамического физико-химического взаимодействия с расплавом. В связи с этим, к сталям для наиболее ответственных деталей пресс-форм предъявляются высокие требования по теплостойкости, разгаростойкости и коррозионной стойкости. В соответствии с ГОСТ 19946-74 пресс-формы ЛПД алюминиевых сплавов должны выдерживать не менее 25000 запрессовок без снижения качества отливок.

Опыт эксплуатации пресс-форм в условиях производства и исследования, проведенные на кафедре «Материаловедение, литье, сварка» РГАТА им. П. А. Соловьева, показали, что пресс-формы ЛПД алюминиевых сплавов, изготовленные из штамповых сталей, выходят из строя уже после 20000 - 22000 запрессовок вследствие недопустимого снижения основных эксплуатационных характеристик. К сожалению, данные стали не имеют и существенных резервов для повышения эксплуатационных характеристик. Анализ различных путей и способов повышения эксплуатационной стойкости пресс-форм показал, что наиболее рациональным методом решения этой проблемы является изготовление пресс-форм ЛПД из коррозионно-стойких литейных малоуглеродистых сталей мартенситного класса типа 20X13Л вместо традиционных штамповых сталей. Основными достоинствами стали 20Х13Л являются высокая коррозионная стойкость и отсутствие дорогостоящих легирующих элементов, а недостатками низкая разгаростойкость и, особенно, теплостойкость, что не позволяет использовать их для изготовления пресс-форм. Поэтому разработка сталей для пресс-форм на базе 20X13Л с повышенной эксплуатационной стойкостью является актуальной задачей.

Цель работы - разработать на основе комплексного анализа тепловой структурной стабильности (ТСС) литейные хромистые экономнолегированные стали на базе 20X13Л и определить наилучшие режимы их термической обработки для обеспечения необходимой эксплуатационной стойкости пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать основные принципы обеспечения требуемой совокупности эксплуатационных свойств и ТСС сталей для пресс-форм;

- исследовать влияние элементов легирующего комплекса на структуру и свойства хромистых сталей для пресс-форм ЛПД и на этой основе определить легирующий комплекс базовой хромистой стали 20X1ЗЛ и наилучшие

соотношения между его элементами;

- установить закономерности влияния режимов термической обработки на характер изменения свойств с учетом типа легирования;

- выявить закономерности изменения характеристик ТСС в условиях ЦГСВ и динамического физико-химического взаимодействия исследуемых сталей для пресс-форм с алюминиевым расплавом в зависимости от типа легирования и режимов термической обработки;

- определить наилучший химический состав исследуемых хромистых сталей для пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов на основе комплексного анализа ТСС;

- разработать регрессионные модели для оценки и прогноза изменения основных свойств хромистых сталей в зависимости от содержания элементов легирующего комплекса.

Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное исследование ТСС сталей при эксплуатации пресс-форм ЛПД. В том числе:

- установлены основные закономерности изменения тепловой структурной стабильности хромистых сталей в условиях ЦГСВ и динамического физико-химического взаимодействия с алюминиевым расплавом в зависимости от типа легирования и режимов термической обработки, что позволило разработать сталь 20Х10АЮФЛ с повышенным уровнем ТСС и определить наилучшие режимы её термической обработки;

- сформирован тип микроструктуры, обеспечивающий наиболее высокий уровень ТСС в условиях эксплуатации пресс-форм;

- разработан универсальный комплекс показателей, который позволяет, с учётом многообразия условий эксплуатации пресс-форм ЛПД, проводить наиболее точную сравнительную количественную оценку изменения тепловой структурной стабильности сталей;

- получены математические зависимости, описывающие закономерности процессов растворения хромистых сталей для пресс-форм при динамйческом взаимодействии с алюминиевым расплавом и позволяющие прогнозировать характер протекания данных процессов.

Достоверность научных результатов подтверждается:

- корректным применением теории синтеза сплавов и термической обработки;

высокой степенью адекватности полученных регрессионных зависимостей;

- получением патента Российской Федерации № 2193073 на химический состав литейной коррозионно-стойкой стали для пресс-форм ЛПД.

Практическая ценность и реализация работы. Разработана новая хромистая экономнолегированная литейная коррозионно-стойкая сталь 20Х10АЮФЛ и определены режимы ее термической обработки, обеспечивающие повышение эксплуатационной стойкости пресс-форм в 1,5-2 раза по сравнению со стойкостью пресс-форм из штамповых сталей ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС.

Установлена высокая эффективность использования метода термо-ЭДС для экспресс-оценки состояния материала в условиях эксплуатации и определения

остаточного ресурса с целью своевременного проведения восстановительной термической обработки пресс-форм ЛПД.

Разработана методика, спроектированы и изготовлены установки для имитации условий эксплуатации пресс-форм, что позволило сократить число дорогостоящих экспериментов на реальных пресс-формах.

Разработанная литейная хромистая экономнолегированная сталь для пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов внедрена в цехе цветного литья ОАО «НПО «Сатурн» г. Рыбинск.

Результаты работы используются в учебном процессе на кафедре «МЛС» РГАТА им. П. А. Соловьева при выполнении дипломного проектирования.

Автор защищает:

основные принципы обеспечения требуемой совокупности эксплуатационных свойств и ТСС сталей для пресс-форм ЛПД;

- результаты экспериментальных и теоретических исследований влияния элементов легирующего комплекса на структуру и свойства хромистых сталей;

- результаты комплексных исследований влияния легирования и режимов термической обработки на ТСС и эксплуатационную стойкость хромистых сталей в условиях эксплуатации пресс-форм;

- универсальный комплекс показателей для сравнительной количественной оценки изменения ТСС в условиях эксплуатации пресс-форм;

- тип микроструктуры, обеспечивающий наиболее высокий уровень ТСС и наименьшую интенсивность ее снижения в условиях ЦТСВ;

- математические зависимости, описывающие закономерности износа исследуемых сталей при взаимодействии с алюминиевым расплавом, а также регрессионные уравнения для оценки и прогноза влияния элементов легирующего комплекса и упрочняющих фаз на изменение основных механических и эксплуатационных характеристик исследуемых сталей.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались в Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева на семинарах кафедры «МЛС»; на Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов» (Рыбинск, 1999); на Всероссийских научно-технических конференциях «Теплофизика технологических процессов» (Рыбинск, 2000, 2005); на Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (Рыбинск, 2002); на Российской научно-технической конференции «Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве» (Рыбинск, 2002); на 4 Московском международном салоне инвестиций и инноваций (Москва, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ, в том числе 4 статьи в центральных журналах, 1 патент РФ, 4 статьи в сборниках научных трудов, 1 информационный листок и 16 тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка использованных источников (96 наименований) и 2-х приложений, содержит 236 страниц, 14 таблиц, 129 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследования, изложены основные положения, определяющие научную новизну и практическую значимость работы.

В первой главе проведен анализ условий эксплуатации пресс-форм ЛПД. Показано многообразие причин выхода пресс-форм из строя. На основе анализа условий эксплуатация изложены требования, предъявляемые к материалам пресс-форм. Приведены классификация, химический состав и основные особенности штамповых сталей. Представлены сведения, что штамповые стали имеют недостаточную стойкость при эксплуатации пресс-форм. В связи с этим рассмотрены пути и способы повышения стойкости пресс-форм. Установлено, что наиболее рациональным способом её повышения является разработка экономнолегирован-ных литейных хромистых сталей на базе 20Х13Л с повышенным уровнем эксплуатационных свойств. При этом показана необходимость комплексного подхода к разработке сталей для пресс-форм ЛПД с учетом многообразия условий их эксплуатации и требований к материалам.

Во второй главе представлены химические составы исследуемых хромистых сталей и методика проведения исследований. Разработаны основные принципы обеспечения требуемой совокупности эксплуатационных свойств и ТСС:

- легирующие элементы должны обеспечить эффективное выделение частиц вторичных упрочняющих фаз в процессе отпуска при температурах, близких к температуре эксплуатации пресс-форм (550 - 650 °С);

- для обеспечения повышенной ТСС в условиях эксплуатации необходимо вводить элементы, имеющие наибольшее сродство к углероду и азоту, что обеспечивает возможность образования с ними наиболее термодинамически стабильных химических соединений и высокую степень гетерогенности структуры;

- выбранные элементы легирующего комплекса должны быть по возможности менее дефицитными и дорогими, а вводиться должны максимально экономно, но не в ущерб обеспечению повышенной стойкости и ТСС;

- содержание элементов и их соотношения в сталях необходимо определять с использованием диаграммы Шеффлера для обеспечения в литой аустенитно-мартенситной структуре не более 10 - 15 % 5-феррита;

- необходимо провести исследования выбранных вариантов составов стали при различных сочетаниях элементов легирующего комплекса;

- для определения наилучших вариантов химического состава необходимо провести оценку ТСС в условиях ЦТСВ и взаимодействия с расплавом с использованием разработанного универсального комплекса показателей. Вариант, обеспечивающий минимальную интенсивность снижения свойств, может предварительно считаться наилучшим;

- окончательно определять наилучший химический состав исследуемых сталей следует при помощи метода главных компонент;

- разработать регрессионные зависимости для прогнозирования свойств сталей для пресс-форм в условиях эксплуатации.

На основе разработанных принципов выбран легирующий комплекс базовой стали 20X13JI, состоящий из ванадия, азота и алюминия, с пониженным до 10 % содержанием хрома. Установлено, что ванадий среди подобных элементов обладает наибольшим сродством к углероду, а карбиды ванадия растворяются при нагреве под закалку при более низких температурах, чем карбиды других элементов, в том случае, если снизить содержание хрома с 13 до 10 %. Ванадий, углерод и азот образуют еще более термодинамически устойчивые соединения - карбонит-риды ванадия VCN, что подтверждается изменением свободной энергии их образования. Теплофизический параметр аЕ. обуславливающий уровень термических напряжений, для VCN в 1,5 - 2 раза ниже, чем для карбидов хрома, вольфрама и т. п. Введение алюминия способствует формированию менее углеродистых, более вязких игольчатых включений, гетерогенной структуры с высокодисперсными термодинамически устойчивыми выделениями нитридов алюминия A1N. Дополнительно вводили микролегирующие добавки бора и церия с целью упрочнения границ зерен, более равномерного распределения структурных составляющих и очищения стали от вредных примесей. Конкретное содержание легирующих элементов определяли с использованием диаграммы Шеффлера, представленной на рисунке 1.

25

20

10

/

\ А /

A+ïvK /

\ A+S

M A+M+S

/м+^5 6

10 20 30

Хромовый эквивалент, ХЭ, %

Рисунок 1 - Диаграмма Шеффлера, усовершенствованная Шнайдером

Значения хромового и никелевого эквивалента определяли по выражениям (1)и(2)

*Э = [Сг]+5-[П + 5.5-[Л/], (1)

НЭ = 25 [Щ + ЪО-[С], (2)

Для получения требуемого фазового состава необходимо иметь следующее содержание легирующих элементов: 9- 11 % Сг; 0,8 - 1,1 % V; 0,1 -0,15 % К;

0,7 - 1,0 % А1 при следующих соотношениях между элементами [Сг] (40-60^) [У] _ (2 -3) Щ (3-5)

МЧ 1 ГЙФГ 1 'Ш= 1 '

Учитывая многообразие причин выхода пресс-форм из строя, целесообразно оценивать ТСС при помощи универсального комплекса из 8 показателей (глава 4).

Для проведения комплексного анализа поведения сталей в условиях эксплуатации использовались оригинальные установки для термоусталостных испытаний, а также для изучения процессов растворения при динамическом взаимодействии с расплавом, схема конструкции которой представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема конструкции установки для изучения процессов

растворения

1 - печь СШОЛ-1. 1,6/П-М1; 2 - механизм опускания и извлечения образца 3 из тигля с расплавом 4; 5 - электропривод вращения образца ЭТО-1; 6 - узел крепления образца на валу электродвигателя; 7 - блок измерения угловой скорости вращения образца; 8 - блок контрольно-измерительной аппаратуры и управления; 9 - направляющая, 10 - маховик; 11 - вал; 12 - каретка.

Третья глава посвящена исследованию влияния характера легирования и режимов термической обработки на структуру и свойства исследуемых сталей. Плавки проводили по принципу последовательного увеличения количества легирующих элементов. Плавка 1 соответствует стали 20X13 Л, плавка 2 - стали 20X10Л, плавки 3-6 отличаются от плавки 2 дополнительным легированием ванадием V, плавки 7 - 9 - ванадием и азотом УиЫ, плавки 10 - 13 - ванадием,

азотом и алюминием V, N, Al, плавки 14 - 20 - ванадием, азотом, бором и церием (сталь 20ХШАЮФЛ).

Исходная литая структура сталей плавок 1, 2 имеет ярко выраженный гру-бодендритный характер и преимущественно хрупкий характер разрушения. Последовательное увеличение числа легирующих элементов (V, N, Al) трансформирует излом в преимущественно вязкий и значительно измельчает литую структуру-

Для обеспечения требуемого комплекса свойств проводили закалку и отпуск. Закалку проводили в интервале температур 950 - 1250 °С через 50 °С. Установлено, что степени искажения кристаллических решеток и растворения вторичной фазы в аустените при закалке для разных сталей существенно отличаются. Так, в стали плавки 2 наибольшая величина параметра решетки а = 0,28695 нм зафиксирована после закалки с 1050 °С. В то же время наибольшая величина параметра а = 0,28735 нм в стали плавки 18 зафиксирована после закалки с 1150 °С. Следовательно, совместное комплексное легирование V, N, Al значительно усиливает степени растворения вторичной фазы и искажения кристаллической решетки у исследуемых сталей. Микроструктура закаленных сталей плавок 1, 2 представляет собой грубоигольчатый мартенсит. Комплексное легирование обеспечивает измельчение иголок мартенсита, способствует появлению в структуре сталей плавок 3-20 остаточного аустенита и небольшого (10-15 %) количества 8-феррита. Вследствие этого в сталях плавок 7 - 20 по сравнению с плавкой 2 возрастают характеристики твердости и прочности.

Отпуск закаленных сталей проводили в интервале температур 350 - 700 °С через 50 "С. Установлены три последовательные стадии изменения структуры в процессе отпуска (распад мартенсита, выделение частиц вторичных упрочняющих фаз вследствие протекания процессов дисперсионного твердения, постепенная коагуляция вторичной фазы) и связанное слими изменение свойств. Совместное комплексное легирование сталей плавок I, 2 V, Ñ, Al существенно изменяет характер поведения сталей в процессе отпуска. В сталях плавок 1, 2 эффект дисперсионного твердения весьма незначителен и наблюдается только после закалки с 1050 °С в интервале температур отпуска 450 - 550-°С. При этом значения твердости не превышают 33 HRC. После закалки с прочих температурах в процессе отпуска процесс дисперсионного твердения практически отсутствует. Последовательное увеличение числа легирующих элементов значительно усиливает процессы дисперсионного твердения, особенно после закалки с 1150 °С, смещая границы их протекания в область более высоких температур отпуска до 600 °С и увеличивая теплостойкость до 600 - 650 °С. Кроме Torov .характеристики твердости и прочности значительно возрастают по абсолютным, значениям. Характер изменения твердости в процессе отпуска после закалки с 1150 °С представлен на рисунке 3.

—плавки 1,2 —плавки б, 5

-•-плавка? -»»-плавки 18, 12

Рисунок 3 - Изменение твердости исследуемых сталей в зависимости от

температуры отпуска после закалки с 1150 "С На рисунке 3 видно, что наибольшие значения твердости (47 HRC) зафиксированы в стали 20Х10АЮФЛ плавок 12, 18. Этот факт обусловлен наиболее интенсивным формированием в этих сталях при температурах отпуска 450 - 600 °С частиц вторичных упрочняющих фаз и протеканием процессов дисперсионного твердения, что подтверждается характером изменения параметра решетки и микронапряжений 2-го рода; повышение последних при 550 - 600 °С происходит вследствие некогерентности параметров решетки выделяющихся при этих температурах вторичных фаз и матричного твердого раствора. Вследствие наиболее интенсивного протекания процессов твердения в сталях плавок 7-20 формируется высокодисперсная структура троостита отпуска, представленная на рисунке 4.

Рисунок 4 - Микроструктура стали плавки 18 после закалки с 1150 °С и

отпуска 600 °С(х 500) На рисунке 4 четко видна ориентация мартенсито-трооститных пластин продолговатой и игольчатой формы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Такая «корзиночная» структура представляет собой систему барьеров для перемещения дислокации и развития трещин. При этом в сталях плавок 7-9 трооститные пластины имеют преимущественно состав VCN, а в сталях плавок

Рисунок 5 - Рентгенограмма стали плавки 18 после закалки с 1150 °С и

отпуска 600 °С

На рисунке 5 видно, что высокодисперсные включения упрочняющих фаз имеют повышенную концентрацию ванадия и пониженную по сравнению с матрицей концентрацию хрома. С учетом содержания азота и углерода данные включения идентифицированы как VCN. На границе раздела твердого раствора и вторичной фазы наблюдается повышение концентрации алюминия. Это указывает на образование A1N в комплексе с VCN и подтверждается результатами электронной микроскопии и измерений микротвердости в указанной зоне. Микротвердость у частиц VCN Н0=1900 - 1950 Н/мм2, а у частиц A1N Н0=1950 - 2050 Н/мм2. Средний линейный размер VCN /=0,2 - 0,25 мкм, A1N /=0,15 - 0,2 мкм. Из представленных данных (рисунок 3) также следует, что совместное комплексное легирование значительно тормозит коагуляцию вторичной фазы на третьей стадии отпуска по сравнению с базовыми сталями, что проявляется в менее интенсивном характере снижения твердости и других свойств вследствие повышенной стабильности «корзиночной» структуры. В результате, значения, HRC, ств, KCU удовлетворяют условиям эксплуатации пресс-форм даже после отруска при 650 - 700 °С. На основании проведенных исследований определены режимы термической обработки стали 20Х10АЮФЛ, обеспечивающие наиболее благоприятный комплекс свойств для условий эксплуатации пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов: закалка с 1150 °С и отпуск 600 °С; закалка с 1150 °С и отпуск 650 "С.

Четвертая глава посвящена анализу поведения сталей в условиях эксплуатации пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов. Установлено, что в базовых сталях плавок 1,2 в течении всего периода термоциклирования наблюдается чередование процессов снижения и временной стабилизации характеристик ТСС на определенных значениях. Это обусловлено периодической коагуляцией карбидной фазы и ферритизацией твердого раствора. В сталях плавок 3-20 наблюдаются две характерные стадии изменения характеристик ТСС. На начальной стадии термоциклирования в течении 200 - 300 термоциклов наблюдается повышение HRC, св за счет выделения дополнительного количества частиц упрочняющих фаз. Это обусловлено инициирующим действием термических напряжений, вызывающим по-

вышение диффузионной подвижности атомов, что приводит к формированию дополнительных барьеров для роста зерен и перемещения дислокаций. На второй стадии, при увеличении количества термоциклов, также наблюдается чередование процессов снижения и временной стабилизации свойств. У всех исследуемых сталей наибольшая интенсивность снижения свойств наблюдается в течении первой 1000 термоциклов. В дальнейшем в сталях плавок 7-20 наблюдается аккомодация к условиям эксплуатации.

Изучение динамического взаимодействия сталей с алюминиевым расплавом позволило выявить закономерности изменения характеристик износа I и потери массы Дт в зависимости от количества термоциклов Характер потери массы образцов сталей в зависимости от количества термоциклов приведен на рисунке 6.

17 -т-

1000

'плавки 3,6 * плавка 7,9 х плавка 10,20 » плавки 1,2

Рисунок 6 - Изменение массы Дт от количества термоциклов исследуемых сталей

Получены математические зависимости, описывающие закономерности процессов износа. В частности для сталей плавок 1,2

/ = 0,51 ■ !п ЛГ—1,38, (3)

Ат = 3,7 -1пЛГ-10,32, (4)

для сталей плавок 10-20

/ = 0,18-1п//-0,423, (5)

Д/и = 1,72 1пЛГ-5,44. (6)

У сталей плавок 1-9 характер протекания процессов износа примерно одинаков и они начинаются после 10 - 15 термоциклов. В стали 20Х10АЮФЛ износ значительно ниже и начинается после 25 -30 термоциклов вследствие благоприятного воздействия алюминия, который образует пассивирующую пленку, что защищает сталь от растворения в жидком алюминии.

Комплексную оценку ТСС хромистых сталей, а также сталей ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС в условиях эксплуатации проводили при помощи универсального комплекса показателей, которые представлены в таблице 1, с учётом термодинамической оценки по изменению свободной энергии.

Анализ представленных результатов показывает, что сталь 20Х10АЮФЛ (плавка 18) после закалки при 1150 °С и отпуска при 600 °С характеризуется наименее интенсивным снижением ТСС в процессе эксплуатации. Это обусловлено особо устойчивым характером микроструктуры «корзиночного» типа, сформированной в этой стали после термообработки (рисунок 4), которая мало изменяет свою морфологию в течение всего периода эксплуатации вследствие минимального изменения свободной энергии VCN и A1N в интервале температур от 300 до 700 °С. Результаты расчетов ТСС по показателям согласуются с результатами использования метода главных компонент для определения наилучшего состава исследуемых сталей. Производственное опробование показало, что пресс-формы, изготовленные из стали 20Х10АЮФЛ, имеют эксплуатационную стойкость в 1,5-2 раза выше, чем пресс-формы из штамповых сталей ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС. Таблица 1 - Показатели тепловой структурной стабильности

Показатель

(И-Й: "1Г

п, = I-

ЯЯС„ - HRC„ HRC„

^(ИЯ ~ ^* км

о1т.

Н.--Н.,

я. = 1 -

ксиш, - ксиш ксит

Я„= 1-

Я,-1-

20Х13Л

0,56

0,67

0,665

0,67

0,665

0,67

0,661

0,92

Стали плавок (марок)

20Х10АЮФЛ

0,76

0,901

0,892

0,893

0,903

0,901

0,892

0,97

ЗХ2В8Ф

0,62

0,78

0,77

0,775

0,8

0,78

0,8

0,79

4Х5МФС

0,632

0,805

0,79

0,804

0,8

0,805

0,81

0,794

На основе специальньш образом сформированной матрицы планирования эксперимента с учетом варьирования 4-мя легирующими элементами: ванадием, азотом, алюминием и хромом проведено 16 опытов Ы=24=16. Построены регрессионные модели для оценки и прогноза изменения НЛС, ав, КС11 в зависимости от содержания элементов легирующего комплекса и от количества упрочняющих фаз. В частности для твердости зависимость от содержания упрочняющих фаз имеет вид

НЯС= 72,94 + 723,08[УМ] - 1565,81[А1К) - 262,8[УК)2 -

- 5294,3 [А1Ы] [УМ] + 10727,17[А1М]2. ' ° (7)

Данные модели отвечают требованиям адекватности.

Построенные на основании указанных моделей контурные графики четко определяют возможные направления дальнейшей оптимизации сталей за счет изменения содержания легирующих элементов и нитридной фазы. В частности, характер влияния содержания нитридов алюминия и ванадия на твёрдость представлен на рисунке 7.

VN

Рисунок 7 - Характер совместного влияния VN и A1N на HRC

Разработанные регрессионные зависимости справедливы при следующих интервалах варьирования легирующих элементов: 8-12 % хрома; 0,6 - 1,2 % ванадия; 0,07 - 0,17 % азота; 0,6 -1,2 % алюминия.

Установлен закономерный характер изменения термо-ЭДС в зависимости от Н31С, ств, КСи. Определены соответствующие корреляционные зависимости. В частности для твердости

ШС = 84,54-0,1би. (8)

Полученные зависимости позволяют использовать метод термо-ЭДС для прогнозирования остаточного ресурса пресс-форм.

В заключении обобщены полученные в процессе выполнения работы основные результаты.

1. Разработаны основные принципы обеспечения требуемой совокупности эксплуатационных свойств и ТСС сталей для пресс-форм ЛПД. Указанные принципы обеспечивают достижение наиболее рациональным путем требуемой совокупности свойств.

2. С использованием основных принципов и диаграммы Шеффлера выбран легирующий комплекс стали 20Х13Л, состоящий из 0,8 - 1,1 % ванадия,

0,1 - 0,15 % азота, 0,7 - 1,0 % алюминия с пониженным до 10 % содержанием хрома, а также микролегирующих добавок бора и церия. Определены соотношения между элементами. В результате разработана коррозионно-стойкая сталь для

пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов 20Х10АЮФЛ, на которую получен патент РФ № 2193073.

3. Выявлены основные закономерности влияния режимов термообработки на характер Изменения свойств с учетом типа легирования. Установлено, что температурные режимы закалки и отпуска наряду с типом легирования оказывают решающее влияние на интенсивность процессов дисперсионного твердения. На основе этого определены наилучшие режимы термической обработки стали 20Х10АЮФЛ: закалкас 1150 °Сиотпуск 600 °С;закалкас 1150 °С и отпуск

650 °С.

4. Установлены основные закономерности изменения ТСС исследуемых сталей в условиях ЦТСВ и динамического физико-химического взаимодействия с алюминиевым расплавом. Построены математические зависимости, определяющие закономерности процессов растворения (износа) в зависимости от количества термоциклов и позволяющие прогнозировать характер протекания указанных процессов. Выявлено благоприятное воздействие алюминия, находящегося в стали, на коррозионную стойкость стали 20Х10АЮФЛ при ее динамическом взаимодействии с алюминиевым расплавом. Показано, что наиболее точную и всестороннюю оценку изменению тепловой структурной стабильности в условиях эксплуатации пресс-форм, с учётом их многообразия, обеспечивает использование разработанного для этой цели универсального комплекса показателей. Расчетами установлено, что по всем показателям комплекса наибольшая тепловая структурная стабильность и наименьшая интенсивность ее снижения наблюдается в стали 20Х10АЮФЛ (плавка 18) после закалки 1150 °С и отпуска 600 °С. Это обусловлено особо термодинамически устойчивым характером сформированной при термообработке микроструктуры «корзиночного» типа, которая очень мало меняет свою морфологию в процессе термоциклирования. Эксплуатационная стойкость стали 20Х10АЮФЛ в 1,5 - 2 раза выше, чем стойкость штамповых сталей ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС.

5. Построенные регрессионные зависимости для оценки и прогноза основных свойств сталей для пресс-форм в зависимости от содержания элементов легирующего комплекса и упрочняющих фаз Позволяют определять Оптимальное содержание упрочняющих фаз для обеспечения требуемого уровня свойств.

6. Метод термо-ЭДС позволяет проводить экспресс-оценку состояния материала пресс-форм, что обеспечивает своевременное проведение восстановительной термической обработки.

Список основных публикаций по теме диссертации:

1 Жуков, А. А. Исследование влияния химического состава и режимов термической обработки на эксплуатационные свойства экономнолегированной коррозионно-стойкой стали для пресс-форм литья под давлением [Текст] /

А. А. Жуков, А. Д. Постнова, О. В. Немтырев // Справочник. Инженерный журнал. Приложение. - 2001. - № 5. - С. 15-18.

2 Жуков, А. А. Коррозионно-стойкая сталь для пресс-форм литья под давлением [Текст] / А. А. Жуков, А. Д. Постнова, О. В. Немтырев, Д. Т. Березин // Литейное производство. - 2001. - № 8. - С. 14-15.

»23 8 91

3 Жуков, А. А. Анализ эксплуатационной стоикости пресс-форм и повышение эффективности литья под давлением [Текст] / А. А. Жуков, Д. Т. Березин,

А. Д. Постнова, А. И. Виноградов, О. В. Немтырев // Заготовительные производства в машиностроении. - 2003. - № 10. - С. 8-12.

4 Немтырев, О. В. Синтез требуемых служебных характеристик сталей и сплавов на их нейроуправляемых стохастических моделях [Текст] /

О. В. Немтырев, А. А. Жуков, О. В. Виноградова, В. Н. Шишкин // Справочник. Инженерный журнал. - 2005. - № 10. - С. 12-16.

5 Пат. 2193073 Российская Федерация, МПК6 С 22 С 38/32. Коррозионно-стойкая сталь [Текст] / Жуков А. А., Постнова А. Д., Немтырев О. В.,

Березин Д. Т.; заявитель и патентообладатель Рыбинск, гос. авиац. техн. акад. -№ 2000112280; заявл. 15.05.2000; опубл. 20.11.2002, Бюл. № 32, (II ч.)

6 Немтырев, О. В. Исследование взаимосвязи структуры и свойств при термической обработке экономнолегированной стали 20Х13Л [Текст] /

О. В. Немтырев, Д. Т. Березин // Сб. тр. мол. уч., посвященный 45-летию РГАТА. - Рыбинск: РГАТА, 2000. - С. 21-24.

7 Немтырев, О. В. Использование физических методов для оценки структуры и свойств сталей для пресс-форм ЛПД [Текст] / О. В. Немтырев // Сб. тр. мол. уч. - Рыбинск: РГАТА, 2001. - С. 21-24.

8 Жуков, А. А. Нитридованадиевое упрочнение стали 20X13JI [Текст] /

А. А. Жуков, А. Д. Постнова, О. В. Немтырев // Управление строением отливок и слитков: межвуз. сб. науч. тр. - Нижний Новгород: НГТУ, 1998. - С. 33-35.

9 Жуков, А. А. Оптимизация режимов термической обработки стали 20X13JI с ванадием и азотом для пресс-форм литья под давлением [Текст] /

А. А. Жуков, А. Д. Постнова, М. А. Соловей, О. В. Немтырев // Вестник Верхневолжского отделения академии технолог, наук РФ. Сер. Высокие технологии в машиностроении и приборостроении: сб. науч. тр. - Рыбинск: РГАТА, 1998. -№ 3. - С. 13-18.

10 Немтырев, О. В. Влияние дополнительного легирования и режимов термической обработки на теплостойкость стали 20X13 Л для пресс-форм литья под давлением [Текст] / О. В. Немтырев // 26 Гагаринские чтения: тез. докл. Межд. мол. науч. конф. - М.: Изд-во ЛАТМЭС, 2000 - Ч. 2. - С. 122.

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева (РГАТА)

Адрес редакции: 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53 Отпечатано в множительной лаборатории РГАТА 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53

Зав. РИО М.А. Салкова Подписано в печать 21.11.2005 г. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100. Заказ 143.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

• 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ.

1.1 Условия эксплуатации пресс-форм литья под давлением

1.2 Материалы для пресс-форм литья под давлением

Требования, предъявляемые к этим материалам.

1.3 Пути и способы повышения эксплуатационной стойкости пресс-форм ЛПД —.

1.4 Выводы и постановка задач исследований.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Химический состав исследуемых сталей.

2.2 Основные принципы обеспечения требуемой совокупности свойств

2.3 Методы исследования структуры, физико-механических и эксплуатационных свойств.

2.4 Методы исследования и оценки термостойкости и коррозионной стойкости.

2.4.1 Метод оценки термостойкости по принципу нагрева проходящим током.

2.4.2 Метод исследования коррозионной стойкости в условиях

• . эксплуатации пресс-форм ЛПД.

2.5 Методы оценки тепловой структурной стабильности.

2.6 Метод главных компонент.

2.7 Методы многофакторного статистического анализа.

1 2.8 Выводы по главе

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА И РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И

• СВОЙСТВА ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ.

3.1 Исследование влияния легирующего комплекса на структуру и свойства сталей в литом состоянии.

3.2 Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства.

3.2.1 Исследование изменений структуры и свойств при закалке

3.2.2 Изменение структуры и свойств сталей в процессе отпуска

3.2.3 Изменение структурно чувствительных свойств в процессе отпуска

3.3 Выводы по главе 3 168 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ ТЕМПЕР АТУРНО-СИЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ.

4.1 Изменение структуры и свойств сталей в процессе термоциклических воздействий.

4.2 Исследование процессов физико-химического взаимодействия сталей с алюминиевым расплавом.

4.3 Анализ поведения пресс-форм ЛПД в условиях эксплуатации.

4.4 Исследование тепловой структурной стабильности с использованием универсального комплекса показателей.

4.5 Использование метода главных компонент для выбора наилучшего состава сталей.

4.6 Построение регрессионных моделей для прогноза свойств.

4.7 Выводы по главе

В современных условиях рыночной экономики высокая конкурентоспособность выпускаемой продукции может быть обеспечена в первую очередь за счет постоянного улучшения ее качества, снижения затрат на ее изготовление и совершенствования способов ее получения. Литейное производство относится к важнейшим отраслям машиностроения, являясь одновременно одной из самых трудоемких и энергоемких отраслей промышленности. Это обусловлено, в частности, большой сложностью процессов, высокой стоимостью материалов, оборудования и литейной оснастки, применяемых для изготовления отливок. В связи с этим снижение затрат на изготовление отливок является актуальной задачей.

Литье под давлением (ЛПД) является одним из наиболее перспективных способов получения литых заготовок. Получение отливок методом ЛПД целесообразно в том случае, если их производство носит крупносерийный характер. Это связано с высокой себестоимостью данного вида литья. Именно высокая себестоимость изготовления отливок сдерживает более широкое применение такого прогрессивного способа, которым является ЛПД.

Самые большие затраты при ЛПД относятся к изготовлению пресс-форм. Эти затраты составляют 50-70 % от общей себестоимости изготовления отливок методом ЛПД. Среди затрат на изготовление пресс-форм наиболее существенной статьей является стоимость высоколегированных штамповых сталей, из которых изготавливаются формообразующие вкладыши. Главным достоинством штамповых сталей, в частности ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС, является высокая теплостойкость. Например, для стали ЗХ2В8Ф она составляет 45Ш1С при 600 °С.

Пресс-форма ЛПД алюминиевых сплавов работает в условиях жестких циклических температурно-силовых воздействий (ЦТСВ) и интенсивного динамического физико-химического взаимодействия с алюминиевым расплавом. В связи с этим, к сталям, из которых изготавливаются наиболее ответственные (формообразующие и соприкасающиеся с жидким расплавом) детали прессформ, предъявляются высокие требования по теплостойкости, термостойкости (разгаростойкости) и коррозионной стойкости.

Исследования, проведенные на кафедре «Металловедение, литье, сварка» (МЛС) РГАТА им. П. А. Соловьева и цеха цветного литья ОАО «НПО «Сатурн» (г. Рыбинск) показали, что штамповые стали очень часто не только не обеспечивали требуемой по ГОСТ 19946-74 эксплуатационной стойкости, но и не имеют достаточных резервов для ее повышения. В соответствии с указанным стандартом пресс-форм ЛПД должны выдерживаться не менее 25000 запрессовок без снижения качества отливок. Однако, снижение основных характеристик штамповых сталей, оказывающих влияние на эксплуатационную стойкость пресс-форм, приводит к преждевременному выходу из строя пресс-форм указанных сталей после 20000 - 22000 запрессовок.

В связи с тем, что изготовление пресс-форм является весьма дорогостоящим мероприятием, а штамповые стали, которые до настоящего времени используются для изготовления наиболее ответственных деталей пресс-форм, не обеспечивают необходимой эксплуатационной стойкости, в данной диссертационной работе поставлена актуальная металловедческая задача - разработка сталей для пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов, которые за счет экономного выбора недорогих элементов легирующего комплекса и определения оптимальных режимов термической обработки, обеспечат повышенные по сравнению со штамповыми сталями в 1,5-2 раза уровень тепловой структурной стабильности и эксплуатационной стойкости. При этом необходимо получить наименьшую интенсивность снижения всех эксплуатационных характеристик и тепловой структурной стабильности (ТСС), обуславливающих работоспособность пресс-форм в условиях ЦТСВ.

На основе анализа литературных данных и научно-исследовательских работ, проведенных на кафедре МЛС РГАТА, установлено, что наиболее подходящим классом материалов, который может быть использован для изготовления наиболее ответственных деталей пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов с повышенной эксплуатационной стойкостью в условиях ЦТСВ и интенсивного физико-химического взаимодействия с расплавом, являются малоуглеродистые хромистые, коррозионно-стойкие стали. В связи с этим в качестве базовой была выбрана литейная сталь мартенситного класса 20X13Л. Главное преимущество данной стали заключается в высокой коррозионной стойкости вследствие повышенного содержания хрома. Кроме того, эта сталь обладает высокой ударной вязкостью вследствие низкого содержания углерода, и в ней отсутствуют такие элементы как никель, молибден, вольфрам, вызывающие значительное удорожание материала. Также важный положительный эффект дает переход при изготовлении деталей пресс-форм с деформируемых сталей на литые. Изготовление формообразующих вкладышей пресс-форм методом точного литья по выплавляемым моделям существенно снижает трудозатраты на механическую обработку за счет уменьшения по сравнению с механическим способом.

Вместе с тем, сталь 20X13Л имеет недостаточную разгаростойкость и, особенно, теплостойкость для условий эксплуатации пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов. Поэтому непосредственно данная сталь не может быть использована для изготовления наиболее ответственных деталей пресс-форм. В связи с этим возникла необходимость разработки легирующего комплекса и определения режимов термической обработки, которые позволили бы не только повысить характеристики разгаростойкости и теплостойкости, но и обеспечили бы повышенный по сравнению со штамповыми сталями уровень эксплуатационных свойств. Получить указанные характеристики можно только на основе комплексного исследования тепловой структурной стабильности сталей для пресс-форм ЛПД, которые ранее не проводились.

Объектом исследований являются хромистые коррозионно-стойкие стали на базе стали 20X13 Л с различными сочетаниями легирующих элементов.

Предметом исследований являются способы обеспечения и сохранения повышенного уровня тепловой структурной стабильности и эксплуатационной стойкости исследуемых сталей в условиях эксплуатации пресс-форм.

Цель работы - разработать на основе комплексного анализа тепловой структурной стабильности экономнолегированные хромистые коррозионно-стойкие стали на базе 20X13Л и определить наилучшие режимы их термической обработки для обеспечения необходимой эксплуатационной стойкости пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать основные принципы обеспечения требуемой совокупности эксплуатационных свойств и тепловой структурной стабильности сталей для пресс-форм; .

- исследовать влияние элементов легирующего комплекса на структуру и свойства хромистых сталей для пресс-форм ЛПД и на этой основе определить легирующий комплекс базовой хромистой стали 20X13Л и наилучшие соотношения между его элементами;

- установить закономерности влияния режимов термической обработки на характер изменения физико-механических и эксплуатационных свойств с учетом типа легирования;

- выявить закономерности изменения характеристик тепловой структурной стабильности в условиях ЦТСВ и динамического физико-химического взаимодействия исследуемых сталей для пресс-форм с алюминиевым расплавом;

- определить наилучший химический состав исследуемых сталей для пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов на основе комплексного анализа тепловой структурной стабильности;

- разработать регрессионные модели для оценки и прогноза основных физико-механических свойств исследуемых сталей для пресс-форм в зависимости от содержания элементов легирующего комплекса.

Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное исследование факторов, оказывающих влияние на обеспечение и сохранение тепловой структурной стабильности сталей для пресс-форм ЛПД. В том числе:

- установлены основные закономерности изменения тепловой структурной стабильности хромистых сталей в условиях циклических температурно-силовых воздействий и физико-химического взаимодействия с расплавом в зависимости от характера легирования и режимов термической обработки, что позволило разработать сталь 20Х10АЮФЛ с повышенным уровнем ТСС и определить наилучшие режимы её термической обработки;

- сформирован тип микроструктуры, обеспечивающий наиболее высокий уровень тепловой структурной стабильности в условиях ЦТСВ и динамического физико-химического взаимодействия с алюминиевым расплавом;

- разработан универсальный комплекс показателей, который позволяет, с учётом многообразия условий эксплуатации пресс-форм ЛПД, проводить наиболее точную сравнительную количественную оценку изменения тепловой структурной стабильности сталей у различных деталей пресс-форм ЛПД;

- получены математические зависимости, описывающие закономерности процессов растворения (износа) хромистых сталей для пресс-форм при динамическом взаимодействии с алюминиевым расплавом и позволяющие прогнозировать характер протекания данных процессов.

Автор защищает:

- основные принципы обеспечения требуемой совокупности эксплуатационных свойств и тепловой структурной стабильности сталей для пресс-форм ЛПД;

- результаты экспериментальных и теоретических исследований влияния элементов легирующего комплекса на структуру и свойства хромистых сталей;

- результаты комплексных исследований влияния легирования и режимов термической обработки на изменение тепловой структурной стабильности и эксплуатационной свойств хромистых сталей в процессе циклических темпера-турно-силовых воздействий и динамического физико-химического взаимодействия с алюминиевым расплавом;

- универсальный комплекс показателей для сравнительной количественной оценки изменения тепловой структурной стабильности в условиях эксплуатации пресс-форм;

- тип микроструктуры, обеспечивающий наиболее высокий уровень ТСС и наименьшую интенсивность её снижения в условиях ЦТСВ и интенсивного физико-химического взаимодействия с алюминиевым расплавом;

- математические зависимости, описывающие закономерности износа исследуемых сталей при взаимодействии с алюминиевым расплавом, а также регрессионные уравнения для оценки и прогноза влияния элементов легирующего комплекса и основных упрочняющих фаз на изменение основных механических и эксплуатационных характеристик исследуемых сталей.

Практическая ценность и реализация работы:

- разработана новая хромистая экономнолегированная литейная коррозионно-стойкая сталь 20Х10АЮФЛ и определены режимы термической обработки, обеспечивающие повышение эксплуатационной стойкости пресс-форм в 1,5-2 раза по сравнению со стойкостью пресс-форм из штамповых сталей ЗХ2В8Ф и 4Х5МФС;

- установлена высокая эффективность использования метода термо-ЭДС для экспресс-оценки состояния материала в условиях эксплуатации и определения остаточного ресурса с целью своевременного проведения восстановительной термической обработки пресс-форм ЛПД;

- разработана методика, спроектированы и изготовлены установки для имитации условий эксплуатации пресс-форм, что позволило сократить число дорогостоящих экспериментов на реальных пресс-формах.

Результаты работы используются в учебном процессе на кафедре «МЛС» РГАТА при выполнении дипломного и курсового проектирования.

Разработанная хромистая коррозионно-стойкая сталь для пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов внедрена в цехе цветного литья ОАО «НПО «Сатурн» (г. Рыбинск) согласно прилагаемого акта внедрения.

Достоверность научных результатов подтверждается:

- корректным применением теории синтеза сплавов и термической обработки;

- высокой степенью адекватности регрессионных и математических зависимостей.

- получением патента Российской Федерации № 2193073 на состав хромистой коррозионно-стойкой стали для пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались:

- на Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов» (Рыбинск, 1999);

- на 26, 27, 28 конференциях молодых ученых в Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева;

- на 26 и 27 Международных молодежных научных конференциях «Гага-ринские чтения» (Москва, 2000, 2001);

- на Всероссийских научно-технических конференциях «Теплофизика технологических процессов» (Рыбинск, 2000, 2005);

- на Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (Рыбинск, 2002);

- на Российской научно-технической конференции «Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве» (Рыбинск, 2002);

- на 4 Московском международном салоне инвестиций и инноваций (Москва, 2004);

- на Московском международном авиакосмическом салоне «Макс-2005» (Москва, 2005);

- в сборниках трудов молодых учёных РГАТА (Рыбинск, 2000, 2001);

- семинарах кафедры «МЛС» РГАТА.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ, в том числе 4 статьи в центральных журналах, 2 статьи в сборниках научных трудов, 2 статьи в сборниках трудов молодых ученых РГАТА, 1 патент, 1 информационный листок и 16 тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка использованных источников (96 наименований) и 2-х приложений, содержит 236 страниц, 14 таблиц, 129 рисунков.

4.7 Выводы по главе 4

В четвертой главе представлены результаты комплексного исследования изменения структуры и свойств хромистых сталей в условиях циклических температурно-силовых воздействий и интенсивного физико-химического взаимодействия с алюминиевым расплавом. Проведены расчеты по показателям универсального комплекса для оценки интенсивности изменения тепловой структурной стабильности в условиях эксплуатации пресс форм. Получены графические зависимости изменения характеристик износа исследуемых сталей от количества термоциклов. Установлено, что наиболее высокий уровень тепловой структурной стабильности и наименьшая степень интенсивности ее снижения по всем показателям наблюдается в плавках 10 - 20, легированных ванадием, азотом, алюминием, а также микролегированных бором и церием (плавки 14 - 20). Абсолютно лучшие значения по всем показателям имеют стали плавок 12, 18. Данный факт указывает на повышенную устойчивость «корзиночной» микроструктуры этих сталей, сформированной вследствие наиболее интенсивного протекания в них процессов дисперсионного твердения при отпуске. Вследствие этого удалось существенно (в 2 раза) повысить уровень эксплуатационной стойкости стали 20Х10АЮФЛ плавок 12, 18 по сравнению с базовыми хромистыми сталями плавок 1, 2 и в 1,5 раза по сравнению с наиболее известными штамповыми сталями, в частности ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС при экономном характере легирования и использовании группы менее дорогих и дефицитных легирующих элементов.

Установлен закономерный характер изменения термо-ЭДС и коэрцитивной силы в зависимости от изменения твердости, прочности, ударной вязкости, микротвердости. В связи с этим предложено использовать метод измерения термо-ЭДС в качестве экспресс-метода для оценки текущего состояния материала пресс-форм и своевременного диагностирования снижения ключевых механических и эксплуатационных характеристик и точного определения периода эксплуатации, когда имеет смысл проводить восстановительную термическую обработку.

Разработаны регрессионные модели для прогноза свойств исследуемых сталей в зависимости от содержания легирующих элементов и количества упрочняющих фаз. Полученные регрессионные модели позволяют определять оптимальное содержание легирующих элементов и упрочняющих фаз в зависимости от требуемого комплекса свойств.

Получены корреляционные уравнения, описывающие характер изменения ЬЖС, ав, КСи в зависимости от изменения термо-ЭДС. Данные уравнения обеспечивают экспресс-оценку состояния материала пресс-форм с целью своевременного проведения восстановительной термической обработки.

217

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты работы показали, что хромистые малоуглеродистые литые коррозионно-стойкие стали при соответствующем экономном характере легирования ванадием, азотом, алюминием, микролегирования бором и церием, выборе наилучших режимов термической обработки обеспечивают в 1,5-2 раза более высокий уровень ТСС, чем в базовой стали 20X13Л, а также в штамповых сталях. Вследствие этого указанные хромистые стали при производственном опробовании на реальных пресс-формах ЛПД алюминиевых сплавов выдержали 95000 запрессовок, что на 50 - 75 % превосходит уровень эксплуатационной стойкости штамповых сталей, в частности ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС. В связи с этим стали 20Х10АЮФЛ плавок 14-20 могут быть с успехом использованы для изготовления наиболее ответственных деталей пресс-форм взамен традиционных штамповых сталей.

В процессе выполнения работы получены следующие основные результаты

1. Проведен анализ существующих путей и способов повышения эксплуатационной стойкости пресс-форм ЛПД. Установлено, что наиболее рациональным способом повышения стойкости пресс-форм является разработка эко-номнолегированных хромистых сталей с повышенным уровнем тепловой структурной стабильности. Исходя из анализа условий эксплуатации и требований, предъявляемых к материалам пресс-форм, признано целесообразным выбрать в качестве базовой для такой разработки хромистую литую сталь 20Х13Л.

2. Впервые установлены закономерности изменения основных физико-механических характеристик исследуемых хромистых сталей для пресс-форм ЛПД в зависимости от характера легирования и режимов термической обработки. Разработаны основные принципы обеспечения требуемой совокупности эксплуатационных свойств и ТСС для пресс-форм ЛПД. Обоснован выбор легирующего комплекса и микролегирующих добавок, установлены соотношения между аустенитообразующими и ферритообразующими элементами с учетом диаграммы Шеффлера. Показано, что для повышения ТСС сталь 20X13Л следует дополнительно легировать более сильными по сравнению с хромом карбо-нитридообразующими элементами, обеспечивающими наибольший эффект дисперсионного твердения при отпуске в интервале температур 550 - 600 °С, соответствующих максимальным рабочим температурам пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов. Установлено, что в наибольшей степени указанным требованиям удовлетворяет легирующий комплекс, состоящий из 0,8 - 1,1 % ванадия; 0,1 - 0,15 % азота; 0,7 - 1,0 % алюминия с пониженным до 10 % содержанием хрома. С целью обеспечения в литой аустенитно-мартенситной структуре не более 10 - 15 % охрупчивающего 5-феррита определены следующие соотношения между элементами: [Сг]/[С] = (40—60)/1, [V]/([C] + [N]) = (2-3)/1, [А1]/[С] = (3-5)/1. Совместное легирование базовой стали 20X13JI указанными элементами значительно усиливает эффект процессов дисперсионного твердения и смещает их в область более высоких температур (до 600 - 650 °С) за счет комплексного карбонитридного и нитридного упрочнения. Кроме того, в сталях плавок 7-20 наблюдаются четко выраженные три стадии изменения структуры и свойств:

- распад мартенсита (до 350-450 °С);

- процесс дисперсионного твердения (450 - 650 °С);

- постепенная коагуляция вторичной фазы.

Показано, что температурные режимы закалки и отпуска наряду с типом легирования оказывают решающее влияние на интенсивность протекания процессов дисперсионного твердения. В стали 20Х10АЮФЛ плавки 18 интенсивность протекания указанных процессов при отпуске наибольшая, что обусловлено максимальной растворимостью частиц карбонитридов ванадия VCN и нитридов алюминия A1N при закалке с 1150 °С и выделением их из твердого раствора при отпуске в наиболее дисперсном виде в интервале температур от 450 до 600 °С. Вследствие этого существенно возрастают твёрдость до 47 HRC), а следовательно теплостойкость (до 600 °С), прочность и другие характеристики. Совместное комплексное легирование также существенно замедляет коагуляцию вторичной фазы и интенсивность снижения основных характеристик сталей для пресс-форм при повышении температуры отпуска до 650 - 700 °С. В связи с этим, указанные характеристики соответствуют предъявляемым на основании условий эксплуатации пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов требованиям даже при нагреве до 650 - 700 °С. С учётом установленных закономерностей определены наилучшие режимы термической обработки стали 20Х10АЮФЛ: закалка 1150 °С и отпуск 600 °С; закалка 1150 °С и отпуск 650 °С.

3 Впервые установлены основные закономерности изменения тепловой структурной стабильности исследуемых хромистых сталей в условиях ЦТСВ и динамического физико-химического взаимодействия с алюминиевым расплавом в зависимости от характера легирования и режимов термической обработки. Выявлены принципиальные отличия в поведении исследуемых сталей в процессе эксплуатации. В сталях плавок 1, 2 в течение всего периода ЦТСВ наблюдается чередование процессов снижения и временной стабилизации характеристик ТСС, что связано с периодической коагуляцией вторичной фазы и ферритизацией твёрдого раствора. В сталях плавок 3-20 наблюдаются две характерные стадии изменения ТСС. На первой стадии, до 200 -300 термоциклов, происходит увеличение прочности и твердости вследствие выделения упрочняющих фаз разной степени дисперсности. Это обусловлено инициирующим действием термических напряжений, вызывающим повышение диффузионной подвижности атомов, что приводит к образованию дополнительных барьеров для роста зёрен и перемещения дислокаций. При дальнейшей эксплуатации в указанных сталях наблюдается чередование процессов снижения и временной стабилизации характеристик ТСС. Установлено, что наиболее опасным периодом эксплуатации пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов, когда происходит наиболее интенсивное снижение физико-механических и эксплуатационных свойств, является начальный период до 1000 термоциклов. При дальнейшей эксплуатации в сталях, легированных ванадием, азотом и алюминием, наблюдаются процессы аккомодации (приспособляемости), вследствие чего интенсивность снижения свойств уменьшается.

4. В связи с наиболее интенсивным характером протекания процессов дисперсионного твердения при отпуске в стали 20Х10АЮФЛ за счет комплексного карбонитридного упрочнения сформирован особый тип микроструктуры «корзиночного» типа, которая вследствие расположения в ней дисперсных мартенсито-троститных пластин в двух взаимно перпендикулярных плоскостях создает дополнительные барьеры для перемещения дислокаций и развития трещин разгара, что обеспечивает повышенный, по сравнению со сталями плавок 1 - 9 и штамповыми сталями, уровень ТСС в течение всего периода эксплуатации пресс-форм (до 95000 запрессовок).

5. Впервые разработан универсальный комплекс показателей для сравнительной количественной оценки изменения ТСС сталей у различных деталей пресс-форм ЛПД. Проведенными расчетами установлено, что по всем показателям сталь 20Х10АЮФЛ плавок 10-20 имеет в 1,5-2 раза более высокий уровень ТСС и наименьшую интенсивность ее снижения в условиях эксплуатации не только по сравнению с базовой хромистой сталью 20Х13Л, но и со штамповыми сталями ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС. Это обусловлено особо устойчивым характером сформированной при термической обработке стали 20Х10АЮФЛ микроструктуры «корзиночного» типа, которая очень незначительно меняет морфологию в процессе эксплуатации в интервале температур от 300 до 700 °С. Это потверждается термодинамическими расчётами изменения свободной энергии структурных и фазовых составляющих штамповых сталей ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС и исследуемых хромистых сталей, из которых следует, что наибольшей тепловой структурной стабильностью в указанном интервале температур обладают кар-бонитриды ванадия VCN и нитриды алюминия, находящиеся в стали 20Х10АЮФЛ. Наилучшие значения показателей имеет химический состав стали 20Х10АЮФЛ плавки 18 после закалки с 1150 °С и отпуска при 600 °С.

6. Впервые получены математические зависимости, описывающие закономерности процессов растворения (износа) сталей для пресс-форм при динамическом взаимодействии с алюминиевым расплавом. Повышенная коррозионная стойкость стали 20Х10АЮФЛ плавок 10 - 20 в условиях динамического взаимодействия с алюминиевым расплавом обусловлена благоприятным влиянием алюминия который образует на поверхности деталей (образцов) стойкие пассивирующие пленки, затрудняющие процессы растворения сталей при взаимодействии с жидким алюминиевым расплавом.

7. Многоэтапная Адаптивная Распознающая Система «МАРС», созданная в отделе ТЭО НИОКР и РП ОАО «НПО «Сатурн» (разработчики - И. И. Ицко-вич, В. Н. Шишкин, О. В. Виноградова, А. В. Пальцева) позволила эффективно выбрать наилучшие варианты легирования исследуемых хромистых сталей в формализованном пространстве главных компонент. На основе комплексного исследования факторов, оказывающих влияние на обеспечение и сохранение структурной стабильности материалов пресс-форм ЛПД, с использованием программного комплекса «Марс», окончательно определен наилучший химический состав экономнолегированной хромистой коррозионно-стойкой стали 20Х10АЮФЛ (плавка 18), разработанной на базе 20X13Л и обладающей повышенным уровнем тепловой структурной стабильности и эксплуатационной стойкости в условиях ЦТСВ и динамического физико-химического взаимодействия с алюминиевым расплавом. Полученные результаты, наряду с производственными данными о стойкости данной стали на реальных пресс-формах ЛПД алюминиевых сплавов (не менее 95000 запрессовок), указывают на целесообразность ее применения для изготовления наиболее ответственных деталей: формообразующих вкладышей, рассекателей, литниковых втулок и тому подобного.

8. Метод термо-ЭДС позволяет надёжно проводить экспресс-оценку состояния материала и определять остаточный эксплуатационный ресурс пресс-форм, что обеспечивает своевременное проведение восстановительной термической обработки.

9. Разработанные регрессионные модели для оценки и прогноза основных механических свойств хромистых сталей для пресс-форм ЛПД в зависимости от содержания отдельных элементов легирующего комплекса и упрочняющих фаз позволяют определять оптимальные содержания легирующих элементов и упрочняющих фаз в зависимости от требуемого комплекса свойств и обладают высокой степенью адекватности.

По результатам диссертационной работы получен патент РФ на изобретение № 2193073 на состав экономнолегированной хромистой коррозионно-стойкой стали 20Х10АЮФЛ для пресс-форм ЛПД алюминиевых сплавов. Указанная сталь награждена дипломом на 4 Московском международном салоне инновации и инвестиции (2004 г.) и внедрена в ОАО «НПО «Сатурн» (г. Рыбинск) в соответствии с прилагаемым актом. Использование этой стали позволило на 50 % повысить эксплуатационную стойкость пресс-форм ЛПД в сравнении с применением на аналогичных пресс-формах штамповых сталей ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС и, тем самым, значительно превысить требуемый по ГОСТ 19946-74 уровень эксплуатационной стойкости в 25000 запрессовок. Результаты диссертационной работы широко используются в учебном процессе на кафедре МЛС РГАТА им. П. А. Соловьева при курсовом и дипломном проектировании.

Автор выражает глубокую благодарность за неоценимую помощь в подготовке данной диссертационной работы, организации и проведении исследовательских работ, обработке полученных результатов научному руководителю профессору Жукову А. А., доценту кафедры МЛС РГАТА Постновой А. Д., преподавателю кафедры МЛС Красильниковой М. А., сотрудникам ОАО «НПО «Сатурн»: главному металлургу Виноградову А. И., заместителю начальника цеха цветного литья № 1 по технической части Непряхину А. А., начальнику ОТЭО НИОКР и РП - советнику генерального директора Ицковичу И. И., главному специалисту Шишкину В. Н., начальнику бюро ОТЭО НИОКР и РП Виноградовой О. В., ведущему инженеру ОТЭО НИОКР и РП Пальцевой А. В., плавильщику литейной лаборатории УГМет Шатульскому А. А. .

1. Арзамасов, Б. Н. Ионная химико-термическая обработка сплавов Текст. / Б. Н. Арзамасов, А. Г. Братухин, Ю. С. Елисеев, Т. А. Панайоти. М.: - МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. - 400 с.

2. Арзамасов, Б. Н. Роль удельной мощности разряда при ионной химико-термической обработке сплавов Текст. / Б. Н. Арзамасов,

3. Т. А. Панайоти // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. -№6.-С. 31-34.

4. Баландин, Ю. А. Бороазотирование штамповых сталей в псевдоожиженном слое Текст. / Ю. А. Баландин // Металловедение и термическая обработка металлов. 2004. - № 9. - С. 25-27.

5. Баландин, Ю. Ф. Термическая усталость металлов в судовом энергомашиностроении Текст. / Ю. Ф. Баландин. Л.: Судостроение, 1967.271 с.

6. Банных, О. А. Влияние высокоградиентной направленной кристаллизации на структуру и механические свойства коррозионно-стойкой азотсодержащей мартенситной стали 08Х14АН4МДБ Текст. / О. А. Банных,

7. Е. Н. Каблов, В. М. Блинов и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2004. - № 10. - С. 3-7.

8. Баранов, А. А. Фазовые превращения и термоциклирование металлов Текст. / А. А. Баранов. Киев: Наукова думка, 1974. - 229 с.

9. Беккер, М. Б. Литьё под давлением Текст. / М. Б. Беккер,

10. М. Л. Заславский, Ю. Ф. Игнатенко и др.. -М.: Машиностроение, 1985.272 с.

11. Белопухов, А. К. Технологические режимы литья под давлением Текст. / А. К. Белопухов. М.: Машиностроение, 1985.- 272 с.

12. Вельский, Е. И. Структура и свойства литой штамповой стали Текст. / Е. И. Вельский, В. А. Стасюлевич, Н. С. Трайман // Литейное производство. -1985,-№6. -С. 8-9.

13. Боголюбова, И. В. Новые стали для литых штампов горячего деформирования Текст. / И. В. Боголюбова // Литейное производство. 1996. -№4.-С. 11-13.

14. Браун, М. П. Микролегирование литых жаропрочных сплавов Текст. / М. П. Браун, Н. П. Александрова, Л. Д. Тихоновская, И. Г. Курдюмова. -Киев: Наукова думка, 1974. 238 с.

15. Веронский А. А. Термическая усталость металлов Текст. / А. А. Веронский. М.: Металлургия, 1986. - 127 с.

16. Войткун, Ф. Стали для форм литья под давлением Текст. / Ф. Войткун // Литейное производство. 1988. - № 5. - С. 9-10.

17. Войткун, Ф. Разработка высокостойких литейных сталей для пресс-форм литья под давлением сплавов алюминия Текст./ автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.16.04 / Войткун Феликс. Ленинград, 1989. - 32 с.

18. Геллер, Ю. А. Выбор стали для пресс-форм при литье под давлением алюминиевых сплавов Текст. / Ю. А. Геллер, Е. С. Голубева, Л. П. Павловаи др. // Литейное производство. 1969. - № 2. - С. 14-15.

19. Геллер, Ю. А. Штамповые стали высокой теплостойкости и повышенной вязкости Текст. / Ю. А. Геллер, Т. Г. Сагадеева, А. М. Токмин // Металловедение и термическая обработка металлов. 1977. - № 8. - С. 62-64.

20. Геллер, Ю. А. Стали для форм литья под давлением и их термообработка Текст. / Ю. А. Геллер, Е. С. Голубева // Литейное производство. 1981,-№ 8.-С. 9-10.

21. Геллер Ю. А. Инструментальные стали Текст. / Ю. А. Геллер. М.: Машиностроение, 1983. - 527 с.

22. Герасимов, С. А. Влияние предварительной термической обработки на структуру и свойства азотированных сталей Текст. / С. А. Герасимов,

23. А. В. Жихарев, В. А. Голиков и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. - № 6. - С. 24-25.

24. Гольдштейн, М. И. Специальные стали Текст. / М. И. Гольдштейн, С. В. Грачёв, Ю. Г. Векслер. М.: Металлургия, 1985. - 408 с.

25. Гольдштейн, М. И. Металлофизика высокопрочных сплавов Текст. / М. И. Гольдштейн, В. С. Литвинов, Б. М. Бронфин. М.: Металлургия, 1986. -312 с.

26. Гопкало, А. П. Закономерность пластического деформирования сталей 15ХМЛ и 20ХМЛ при термоциклическом нагружении Текст. /

27. А. П. Гопкало // Проблемы прочности. 1979. - № 9. - С. 48-51.

28. Горюнов, И. И. Пресс-формы для литья под давлением Текст.: справочное пособие / И. И. Горюнов. Л.: Машиностроение, 1973. - 256 с.

29. Грабовский, В. Я. Аустенитные штамповые стали и сплавы для горячедеформированных металлов Текст. / В. Я. Грабовский, В. И. Канюка // Металловедение и термическая обработка металлов. 2001. - № 10. - С. 31-34.

30. Грузин, П. Л. Механизм влияния молибдена на процессы обратимой отпускной хрупкости Текст. / П. Л. Грузин, В. В. Мураль // Металловедение и термическая обработка металлов. 1969. - № 3. - С. 70-74.

31. Гудремон, Э. Специальные стали Текст. / Э. Гудремон; пер. с нем.; под ред. А. С. Займовского. М.: Металлургия, 1966. - Ч. 2. - 1275 с.

32. Гуляев, Б. Б. Синтез сплавов Текст. / Б. Б. Гуляев. М.: Металлургия, 1984 - 160 с.

33. Гусенков, А. П. Малоцикловая усталость при неизотермическом нагружении Текст. / А. П. Гусенков, П. И. Котов. М.: Машиностроение, 1983. - 240 с.

34. Данилова, А. А. Формы для литья под давлением цветных сплавов из стали ЗХ10М2ФНС Текст. / А. А. Данилова, В. В. Куниловский // Литейное производство. 1990. - № 2. - С. 26-28.

35. Дубов, А. М. Обработка статистических данных методом главных компонент Текст. / А. М. Дубов. М.: Статистика, 1978. - 215 с.

36. Дульнёв, Р. А. Термическая усталость металлов Текст. / Р. А. Дульнёв, П. И. Котов. М.: Машиностроение, 1980. - 200 с.

37. Елисеев, Ю. С. Химико-термическая обработка и защитные покрытия в авиадвигателестроении Текст. / Ю. С. Елисеев, Н. В. Абраимов,

38. B. В. Крымов. М.: Высшая школа, 1999. - 525 с.

39. Жуков, А. А. Коррозионно-стойкие стали перспективный материал для изготовления пресс-форм ЛПД Текст./ А. А. Жуков, А. Д. Постнова,

40. Ю. В. Рябов // Труды 1 собрания металловедов России. Пенза, 19931. C. 90-91.

41. Жуков, А. А. Пути повышения эффективности литья под давлением Текст. / А. А. Жуков, В. А. Борисов, А. Д. Постнова [и др.] // Литейное производство. 1995. - № 4-5. - С. 47-48.

42. Жуков, А. А. Перспективы использования стали 20X13Л для форм литья под давлением Текст. / А. А. Жуков, А. Д. Постнова, М. А. Соловейи др. // Литейное производство. 1997. - № 5. - С. 31.

43. Жуков, А. А. Нитридованадиевое упрочнение стали 20X13Л Текст. / А. А. Жуков, А. Д. Постнова, О. В. Немтырев // Управление строением отливок и слитков: межвуз. сб. науч. тр. Нижний Новгород, 1998. - С. 33-35.

44. Жуков, А. А. Оптимизация режимов термической обработки стали 20X13 Л с ванадием и азотом для пресс-форм литья под давлением Текст. /

45. А. А. Жуков, А. Д. Постнова, М. А. Соловей, О. В. Немтырев // Вестник Верхневолжского отделения академии технолог, наук РФ. Сер. Высокие технологии в машиностроении и приборостроении: сб. науч. тр. Рыбинск: РГАТА, 1998. - № 3. - С. 13-18.

46. Жуков, А. А. Статистическая оценка механических свойств стали для пресс-форм литья под давлением по измерению ТЕРМО-ЭДС Текст. /

47. А. А. Жуков, А. Д. Постнова, О. В. Немтырев // Информационный листок. -Ярославль: ЦНТИ, 2001. № 2. - 4 с.

48. Жуков, А. А. Исследование влияния химического состава и режимов термической обработки на эксплуатационные свойства экономнолегированной коррозионно-стойкой стали для пресс-форм литья под давлением Текст. /

49. A. А. Жуков, А. Д. Постнова, О. В. Немтырев // Справочник. Инженерный журнал. Приложение. 2001. - № 5. - С. 15-18.

50. Жуков, А. А. Коррозионно-стойкая сталь для пресс-форм литья под давлением Текст. / А. А. Жуков, А. Д. Постнова, О. В. Немтырев, Д. Т. Березин // Литейное производство. 2001. - № 8. - С. 14-15.

51. Жуков, А. А. Анализ эксплуатационной стойкости пресс-форм и повышение эффективности литья под давлением Текст. / А. А. Жуков,

52. Д. Т. Березин, А. Д. Постнова, А. И. Виноградов, О. В. Немтырев // Заготовительные производства в машиностроении. 2003. - № 10. - С. 8-12.

53. Заславский, М. Л. Задачи развития литья под давлением Текст. / М. Л. Заславский, Ю. А. Коротков // Литейное производство. 1992. - № 8. -С. 16-17.

54. Зуева, Л. В. Влияние модифицирования на улучшение структуры и свойств литых штамповых сталей Текст. / Л. В. Зуева, В. В. Куниловский // Литейное производство. 1982. - № 6. - С. 16-17.

55. Зуева, Л. В. Теплостойкие стали повышенной пластичности и вязкости для литых штампов горячего прессования Текст. / Л. В. Зуева,

56. B. В. Куниловский // Металловедение и термическая обработка металлов. -1983. -№3.~ С. 37-40.

57. Илларионов, И. Е. Методы повышения стойкости деталей машин и форм литья под давлением Текст. / И. Е. Илларионов, В. Е. Фёдоров // Литейное производство. 1995. - № 4-5. - С. 49-50.

58. Калищ Р. М. Оценка влияния технологических факторов на пористость отливок при литье под давлением Текст. / Р. М. Калищ,

59. B. И. Ладохин // Технология производства, научная организация труда и управления: сб. науч. тр. Тула: ТПИ, 1972. - С. 10-14.

60. Капустин, А. И. Расчётно-экспериментальная оценка температурного поля пресс-форм для литья под давлением стали Текст. / А. И. Капустин,

61. М. С. Кемис, В. И. Крестьянов, Б. Ф. Трахтенберг, М. А. Хмельнова, Г. А. Якубович // Литейное производство. 1979. - № 11. - С. 3-4.

62. Коваленко, В. А. О стойкости форм литья под давлением медных сплавов Текст. / В. А. Коваленко // Литейное производство. 1990. - № 11.1. C. 23-24.

63. Коваленко, В. А. Химико-термическая обработка деталей форм литья под давлением цветных сплавов Текст. / В. А. Коваленко // Литейное производство. 1991. -№ 8. - С. 17-19.

64. Корнеева, Т. Н. Стойкость диффузионных покрытий в расплаве силумина Текст. / Т. Н. Корнеева, А. М. Мокрова, И. П. Фоминых // Литейное производство. 1977. - № 9. - С. 24.

65. Костина, М. В. Особенности сталей, легированных азотом Текст. / М. В. Костина, О. А. Банных, В. М. Блинов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. - № 12. - С. 3-6.

66. Костина М. В. Хромистые коррозионно-стойкие стали, легированные азотом, новый класс конструкционных сталей Текст. / М. В. Костина,

67. О. А. Банных, В. М. Блинов // Технология металлов. 2000. - № 10. - С. 2-12.

68. Кострица, В. JI. Уменьшение брака цинковых отливок, полученных литьём под давлением Текст. / В. JT Кострица, В. С. Киян, А. Е. Гаевский // Литейное производство. 1992.-№ 3. - С. 17-18.

69. Куксин, Ю. Ф. Повышение долговечности форм литья под давлением Текст. / Ю. Ф. Куксин // Литейное производство. 1979. - № 6. - С. 29-30.

70. Куниловский, В. В. Литые штампы для горячего объёмного деформирования Текст. / В. В. Куниловский, В. К. Крутиков. Л.: Машиностроение, 1987. - 126 с.

71. Ланская, К. А. Высокохромистые жаропрочные стали Текст. М.: Металлургия, 1976. - 216 с.

72. Лахтин, Ю. М. Азотирование стали Текст. / Ю. М. Лахтин, Я. Д. Коган. М.: Машиностроение, 1976. - 256 с.

73. Мичев, В. Стойкость сталей в расплавленном алюминиевом сплаве Текст. / В. Мичев, Б. Соколянский, Ц. Каменцова // Металловедение и термическая обработка металлов. 1986. - № 2. - С. 44-48.

74. Немтырев, О. В. Синтез требуемых служебных характеристик сталей и сплавов на их нейроуправляемых стохастических моделях Текст. /

75. О. В. Немтырев, А. А. Жуков, О. В. Виноградова, В. Н. Шишкин // Справочник. Инженерный журнал. 2005. - № 10. - С. 12-16. , .

76. Новиков, А. С. Структурный анализ элементов конструкции в авиадвигателестроении Текст.: учеб. пособие / А. С. Новиков, И. И. Ицкович, В. Н. Шишкин; под ред. А. С. Новикова. Рыбинск: РГАТА, 1999. - 141 с.

77. Павленко, В. Ф. Термостойкость форм для литья под давлением деталей из алюминиевых сплавов Текст. / В. Ф. Павленко // Литейное производство. 1985. - № 12. - С. 24.

78. Паращенко, В. М. Технология литья под давлением Текст. /

79. В. М. Паращенко, М. М. Рахманкулов, А. П. Цисин. М.: Металлургия, 1996. -272 с.

80. Пат. 2193073 Российская Федерация, МПК6 С 22 С 38/32.

81. Коррозионно-стойкая сталь Текст. / Жуков А. А., Постнова А. Д., Немтырев О. В., Березин Д. Т.; заявитель и патентообладатель Рыбинск, гос. авиац. техн. акад. № 2000112280; заявл. 15.05.2000; опубл. 20.11.2002, Бюл. № 32, (II ч.).

82. Пермикин, Я. А. Условия нагружения пресс-форм Текст. /

83. Я. А. Пермикин, Ю. Г. Терехов // Исследования в области литейного производства, металловедения и термической обработки. Технология машиностроения: сб. науч. тр. Тула: ТПИ, 1971. - С. 104-106.

84. Петриченко, А. М. Термостойкость литейных форм Текст. /

85. А. М. Петриченко, А. А. Померанец, В. В. Парфенева. М.: Машиностроение, 1982.-232 с.

86. Петриченко, А. М. Плазменное упрочнение форм для литья под давлением медных сплавов Текст. / А. М. Петриченко, И. П. Гладкий,

87. Д. Б. Глушкова и др. // Литейное производство. 1986. - № 8. - С. 13.

88. Пикеринг, Ф. Б. Физическое металловедение и разработка сталей Текст. / Ф. Б. Пикеринг. М.: Металлургия, 1982. - 184 с.

89. Позняк, Л. А. Штамповые стали Текст. / Л. А. Позняк, С. И. Тишаев, Ю. М. Скрынченко. М.: Металлургия, 1980. - 244 с.

90. Путинцев, И. Д. Повышение стойкости форм литья под давлением медных сплавов Текст. / И. Д. Путинцев, Ю. М. Эльяшев, А. А. Яросюк // Литейное производство. 1985 - № 7. - С. 23-24.

91. Салманов, Н. С. Термообработка форм литья под давлением Текст. / Н. С. Салманов // Литейное производство. 1997. - № 2. - С. 19-20.

92. Северденко, В. П. Теплоустойчивость и сопротивление смятию штамповых сталей для горячего деформирования Текст. / В. П. Северденко,

93. Е. С. Севастьянов, А. П. Чернышёв и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1976. - № 5. - С. 19-22.

94. Силина, О. В. Повышение теплостойкости низкоуглеродистых мартенситных сталей Текст. / О. В. Силина, Л. М. Клейнер, Н. Н. Митрохович [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 1998. - № 1.1. С. 17-20.

95. Сирота, С. М. О стойкости пресс-форм литья под давлением Текст. / С. М. Сирота // Металловедение и термическая обработка металлов. 1990. -№9.-С. 16-18.

96. Сорокин, Н. А. Исследование информации о температурном и тепловом поле формы при литье под давлением Текст. / Н. А. Сорокин,

97. B. С. Богушевский // Литейное производство. 1994. - № 6. - С. 18-20.

98. Тимофеев, Г. И. Изготовление вкладышей из ковкого чугуна для форм литья под давлением Текст. / Г. И. Тимофеев, В. Г. Рождественский,

99. Г. М. Иванов // Литейное производство. 1983. - № 3. - С. 37-38.

100. Трахтенберг, Б. Ф. Оптимизация процессов термической обработки инструмента Текст. / Б. Ф. Трахтенберг, А. И. Иванов, Г. А. Котельникови др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1977. — 8. —1. C. 39-44.

101. Третьяченко, Г. Н. Термическая усталость материалов в условиях неоднородного термонапряжённого состояния Текст. / Г. Н. Третьяченко,

102. J1. В. Кравчук. Киев: Наукова думка, 1985. - 277 с.

103. Трощенко, В. П. К вопросу о критериях разрушения металлов в условиях неизотермического разрушения Текст. / В. Т. Трощенко,

104. Д. П. Синявский, А. П. Гопкало // Проблемы прочности. 1981. - № 12. -С. 3-8.

105. Туляков, Г. А. Термическая усталость в теплоэнергетике Текст. / Г. А. Туляков. М.: Машиностроение, 1978. - 203 с.

106. Ульянин, Е. А. Коррозионно-стойкие стали и сплавы Текст.: справочник / Е. А. Ульянин. М.: Металлургия, 1991. - 256 с.

107. Файншмидт, Е. М. Химико-термическая обработка инструмента для горячей штамповки Текст. / Е. М. Файншмидт, В. Ф. Пегашкин // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. - № 7. - С. 10-13.

108. Фан, Дун-Ли Ионная химико-термическая обработка в КНР Текст. / Фан Дун-Ли // Металловедение и термическая обработка металлов. 1992. -№6.-С. 17-19.

109. Фасхутдинов, Р. Р. Повышение конструктивной прочности форм литья под давлением алюминиевых сплавов Текст. / Р. Р. Фасхутдинов,

110. О. И. Николаева, В. Н. Журавлёв // Литейное производство. 1985. - № 12. -С. 24-25.

111. Фасхутдинов, Р. Р. О применении коррозионно-стойких сталей для пресс-форм ЛПД Текст. / Р. Р. Фасхутдинов, В. Н. Журавлёв, О. И. Николаева // Металловедение и термическая обработка металлов. 1986. - № 4. - С. 2-8.

112. Финкель, В. М. Физика разрушения Текст. / В. М. Финкель. М.: Металлургия, 1970. - 376 с.

113. Химушин, Ф. Ф. Нержавеющие стали Текст. / Ф. Ф. Химушин. М.: Металлургия, 1967. - 898 с.

114. Шипицын, С. Я. Влияние нитридванадиевого модифицирования и упрочнения на свойства штамповой стали Текст. / С. Я. Шипицын,

115. Ю. 3. Бабаскин, Г. Д. Семеняка // Литейное производство. 1983. - № 10. -С. 7-9.

116. Liakishew, N. P. New Structural Steels with Superequilibrum Nitrogen Content Text. / N. P. Liakishev, O. A. Bannykn // Journal of Advanced Materials. -1994.-N 1(1).-P. 81-91.

117. Lisica, A. Wlasciwosci wumagane od materialow na wkladki form wtryskowych Text. / A. Lisica, F. Wojtkun // Mechanick. 1981. - N 2. - S. 91-93.

118. Wojtkun, F. Zastosowanie teorii niezawodnosci do ocenu sposobu uzytkowania form cisnieniowych Text. / F. Wojtkun, A. Jopkiewicz, A. Lisica // Przeglad odlewnictwa. 1980. - N 8. - S. 241-245.

119. Wojtkun, F. Badania rozpuszezalnosei wubranych storow zelaza w cieklum silumine Text. / F. Wojtkun, A. Papzeczka // Mechanica. Radom: Zeszutu Naukowe WSI, 1986. - N 13. - S. 185-206.234