автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Разработка мартенситностареющих порошковых сталей и процессов их получения

миеистзрсгзо шажгс образования и нот

- РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ'

государственный ибзеезренй унизерся армении

РГБ ОД

Ha япавах руксется

2 ? кян m , j_

БАДЕЯЕ 5adK6H Зридраювзн

УДК 621.762:621.78:620.22 РАЗРАБОТКА "йРГЕЕСШЕОСТАРЭОШХ ПСРСЕКСБЫХ

сталей и процессов их получения:

Специальность C5.IS.C6 - ПЬрошксг&ч металлургия: и

кеилюзЕЗШныв материалы

АВТОРЕФЕРАТ

лзссэстают на -согсканзв ученой степзан кандидата тахнзчэсяаз: наук

SrSBAS - :S94

Работа выполнена в проблемной лаборетсргв "Порошковой кеталлургли г покрктгй" Государственного инженерного Университета Армении.

Научный руководитель - доктор технических яаук,

щю^ег.гор МАБУ13Ш Е,В.

Офпшшьнне 'оппонегн: - доктор технсч&сстх наук

КаРАЛЕТЯК ГЛ.

- каыллггт твхкЕчеаксг. Еаук

Згдутве лредприятле - Научно-производственное

объединение

Зедета состоится " 22 " калт ISS4 г. ъ II00 час. на заседании специализированного Совета К 055.03,05

Государственного инженерного УЕтх^рсдтета Аркекпк.

\

Адрес: 375009, г. Ереван, ул. Теряна, 105, 3 диссертацией манко ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан " Ю " лзтя 1994 г.

Ученлй секретарь слегпшлЕЗЕроЕакного Совета, С.Г»АГБАЛЯН

доктор телнзгзеекпх наук

• I. ОЕОЯ :ОРАКТЕРИСП'1КА РАБОТЫ

. 1.1. Актуальность оабстч. Развитие современной тзяяает госредственно связало с созданием новых материалов с задзшигд яплекссм свойств. Все более возрастают требования к прочности хластдчясстп, в частности к ударной эязкоста, как к структур--чувстзпге.теному яаракэтру. При этом предусматривается сулэст-шее сз2ЕЭ?Е28 дредзда тег/чести и сопротпдленпд усталости, а •:г.э дпклдчэекой: прочности.

К чделу таклд яерссзксгзЕКХ материалов относятся каргэнегг-:таре:ссдэ (безуглзроддетые) стали, надедддз ерзканензв з тран-5ртн0г1 л крлегеннел технзхе, дрдборсстрсеяпп л ато.»:л:2 энэргэ-:>:е. По сразячнгз с ;д?леролссодер~.ад:л.:л отглжи онд ейдазагс :окд_7. ссдротдвлендем хрупкому разрупзнюе, з осойенноста б сб-:тд огрпдателькд:!: теглдесатур. Крема того, доропо обрзбатнза-:я разаянеы, легко дефорглгрухтся л педзергкэтея возгл вддагл те-пескол обработки.

НаучкЕй поиск досдеднпд дет доказывает на целесообразность получения глетсдаглд гтсрогковса .'леталлгургпд. Зто объясняется только тз;ш:псс-зк0к0:.::гн5скд!д1 сообраденляглд, но д гозисзнос-о улуч-ллтъ сдзлко-лехалпческпе свойства мартенсдтнсстаредсдд алзл, стабилизировать структуру, а следовательно, повысить ед 5зянссть при экедлуатгддд. Дело в тог., что "еталлур?;тческдн редел связан с загрязнеязем сплава «акта зрезякш пргд-.еелгд, к углерод, водород, кислород, азот, сера, йоссрор, В дроцессз лсталлдзадди в еллтках образуется характерная дендрятнзя ддд-лдд (полосчатая структура}, которая язлязтея одной дз причин, епятствулхлд широкому внедрению знгс сталей в дрс'.дллланность.

Развитие передковой глеталлургии в Ардендп в тепдко-эконо-^рсдом плане хссозо сочетается с огрзнячзяашя террнторваяз-лд д воцно-знергетд-*ескп1дд ресурсам:. Наличие в республике боТаХ ;лзстсрс;гдзндЗ полгкйтгшпггесках руд благоприятствует ерга-задпд производства глеталднческлд порошков а изделий. на ах севе. Особую ценность представляют -медно-моддбденовна я аелззнн лд, содзрзасю природне-легдругзддз элементы, з частности рендД лд учесть, что кетахлургдчесдоз обеспечение в Арглендд на сего-я практически отсутствует, а преякЕз поставка материалов (от- • зет, прокат, метздкоконструкции д др. в ойъеглэ мля. тонн

год) полностью прекратилась, .то становится очевидным актуалд-сть раддональнсго педользонанпя глестндд сдрьеЕнд материалов. ■

. Актуальность работы определяется еще и тем, что она выполнялась. е рамках "Программы" по важнейшим научно-исследовательским работам, утвержденным Советом Министров Армении {шифр 04. 02.02 — исполнитель Ереванский политехнический институт).

£•2. Пель и задачи исследования, Цеш.ю диссертации является создание порошковых мартенситноотареющих старей с' повышенным уровнем свойств и разработка технологии их получения. Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следунаие задачи:

- анализ мартенситностареющих сталей, как прецизионных сплавов, и разработка принципов их получения методами порошковой металлургии;

- выявление механизма и кинетики синтеза (ферритизации) оксидов в галогенсодержздих средах; термодинамическая оценка транспортных и твердофазных реакций применительно к многокомпонентным оксидным системам;

- установление закономерностей структурообразования порошковых мартенситностареющих сталей при синтезе к восстановлении оксидов, экструзии и термической обработке;

- изучение процессов упрочняющей термической, обработки, включающей закалку и старение; металлографический анализ и определение механических свойств;

- разработка технологии получения порошковых мартенситно-стареших сталей, и изделий из них, составление технологического регламента дшг их опытно-промышленного производства. •

1.3. Аатчная новизна. Б соответствии с поставленной задачей исследования:

. - сформулированы принципы создания порошковых мартенситно-стареищих сталей* реализация которых обеспечивает прецизионность сплавов по примесям (углероду, кислороду, азоту и др.) и структурную гомогенность по основным элементам (взлезу, никелю, ко-, б альту, молибдену);

- выявлены механизм и кинетика ферритизацш многокомпонентных оксидных: систем в гглогенсодержащкх средах в условиях непрерывного нагрева (20...И50°С). Синтез оксидов осуществляется как в газовой, так и в твердой фазах. Перевод оксидов в оксихлорида активизирует процессы ферритообразования, вследствие чего становится возможным синтез как кислых, так и основных оксидов;

- установлены, закономерности структурообразованкя порошковых мартенситностареших сталей, как в цроцессе получения метал-

песках порошков, так и при кошактировавяи их б изделия. Слоив оксиды, типа шпинелей и твердых растворов, не содержание тсмента (титан, хром, алгашний-и др.) с высокой термсданаш-зокоа активностью, восстанавливаются з одну стадия, т.е. без юпада.

1.4. Практическая петаостъ. Разработана технология получе-и порошковой мартенситкостарекпей стала ПС-Й18К10М5 примените-)Яо к опытно-промышленному производству.

Выполнен технико-экономический расчет, себестоимость тсмюю-ПВ—HLSKXGiiI5 не превышает 6134 руб/т. Составлен технологичес-t регламент с практическими рекомендациями для внедрения, ко-рый передан Ереванскому опытному заводу чистого яеяеза.

Практическая ценность разработанной технологии заключается только в том, что она позволяет получать высокопрочные стали уникальными свойствами, а еще и в эе применимости для пслуче-я порошков низко-, средне- и высоколегированная углеродистых алей, из которых изготавливают основную машиностроительную здукцко.

1.5. Адтзсбагия.работы. Основные результаты и положения. дас-зтавди доложены а обсуждены на:

- Всесовзной научно-технической конференции "Применение из-шй. порошковой металлургии в народном хозяйстве" (г. Ереван, Ю г.);

-- 7III Всесоюзной научно-технической конференции "Горячее юсованпе в порошковой металлургии" (г. Новочеркасск, 1591г.};

- X Республиканском научно-техническом семинаре "Композитные материалы и изделия из них" (г. Ереван, IS92 г.);

- ХУ научно-технической конференции Государственного инже-ного университета Армении (г. Ереван, 1993 г.).*

1.5. .Публикации, Основные результаты исследований опублико-ы в 3 статьях.

1.7. Структура и объем заботы. Диссертация состоит из вве-ая, четырех глаз, общих выводов и приложения; изложена на страницах машинописного текста и включает 3S рисунков, 23 яиц и литературу из IQ8 наименований.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы дзссертахгион— работы и формулируются основные положения, выносимые на за-Г.

2.1. ?■ зеозоЕ главе даете? анализ картексЕгностареижх стихе:: г процессов их получения. Рассматривается кездлло^гзЕческ-ге осноеы форицрованиЕ структур; л свойств гкж материалов, а гакг^е области их прп.*ененпя.

!.5артепситностаре22де стали являются без^тлеродпетт-зг епла-гат.д ( •< 0,05^ С) к представляют собой ноеый-класс выеокопроч-ккх материалов, разгабстаннкх на основе сшстеш Ге - N1 , образуемо;: непреркх-ккй ряд твердых растворов. Превращение ь ге - К1 сплавах осуществляется как по безянф|угвокному, т.е. г 'летенептне&гу, таг: 2 по рекристаллЕзацаокЕому кксавЕЗЬ^г. По мере схлагленля аустедгт (А) почти полностью превращается ъ кар-текегт (Н).

На сзксваклЕ аы-лпза теории и практики мартенсгтЕостаоеэ-

сталей сделано сведущее заключение:

- не разработаны научные полокеппя по созданию поропкевых :.:атергалоз высокой прочности, которые могли бы быть пепользова-г.к ~.гл прегнозпровапля 5а: структуры к свойств;

- отсутствуют технологические рекокекдадак во получения пре^зпонпых порошковых материалов, к чпелу которых откосят с." i г-артеясгтпостареюзрге стели;

- почт:: нет исследования по экструзии легированных поркшс

сталей конструкционного назначения. ¡'Ленду тек значимость

зтпх .материалов с развитием техники возрастает, а в ряде отраслей производства, в частности в оборонной прогдппеяностх, становится определяйте!:.

Имень.о в это;« аспекте формулируется цель п задачи исследования.

2.2. г.тога? глава посвящена. обоснованию процессов получега кгртэнсктнэсгараюцпх сталей, выбору исходных материалов, подготовке контрольно—Езмсрптсльной аппаратуры е разработке кстодак проведения исследовали!.

Технологическое решение включало следующие требования:

- получение легированных пороптав, а нэ механическое с'.-еш вание когепоневтов;

- комиактировакне легированных порепков в изделия, исктот юдее структурную пористость.

Анализ прошшяеняых технологии получение лепгровашкк поре шков показывает на нецелесообразность кх применения к мартекеш г.остасеющшл сталям. Так, распыление расплавов экономически вк-

-:с з тем случае, когда оно основано на внплавкз стали из вто-шх металлов или другого металле содер.т.апег~' енрья (например зосплавоз). Оценязая гхдгридно-калзппевую технологии, необхо-з отметать, что она эффективна для иороикозих сплавов, содер-к элементы с знссаэй термодинамической активности (е., а, I др.). 3 основу технологии термодифлуззсяного паеддендя по-энн ЕС0С9ССЫ авталлЕзацзи, осуществляемые хгкдкс-тэрмгчэскс^ абегкой. йсподззоэаяаа метздлпчасгок яоросгоз (каадззакагдтл .а.) э качестве исходных материалов исключает дзлесосбразно-пелучэния на иг основе маотэнситностареюдих сталей. Карбо-ьншл процессом и электролазом пороадга ;лнсгокомдонентяых снов не долучазт. К тему же технологическое исполнение кагбе-ьного процесса еденное, а элэктрелиза - весьма энергоемкое.

В последние годы все больший, интерес проявляется к физико-ячеекпм процессам оксидных систем, з частности, ферритизадии ктезу) "и восстановлена*). Для делай порошковой металлургии пр-ическое значение тлеют яестохдоматричзскив системы. Они по еряаниэ химических элементов охватывают почти все области ни-средне- и высоколегированных поредкезых сплавов. Сладова-. ьно, рационально сочетая прсдэссд синтеза (ферритообразеван-и восстановления сложных оксидов. молно разработать радио-ьнуэ технологии получения-легированних поредкоз с требуемая! ическим составом и свойствами. Синтез оксидов является опре-жзеЗ операшей, так яга механические смеси оксидов восстана-вагзтея избирательно, т.е. без сплавообразования. Именно в эт-аспзкта ставится и решается технологическая задача получения ■опков предизпонннх сплавов применительно к мартенситностаре-зл сталям.

3 соответствии с оксидной технологией производился вдбор :однкх материалов (Гэг03 , N¡.0 , СоО , |Ао03; ч.д.а.). С да! активации процесса ферритизадии использовали МН^СЪ . Исс-;овался базовый состав (Н18КШМ5) мартэнситностареюдей стали.

Процессы' синтеза системы. Гег03-'МСО - СоО - !Ло03 изучали юмошью дериватографа, хроматографа, .магнитного анализатора, Е-2,0 и др.

Кемдактиреваннэ порошковых материалов (заготовок и изделий) ¡изводили экструзией, характеризуемой объемный сяатием и дэ-змаддей вследствие девиатора напряжения. Именно тагез надря-пю-де4ср;лируемсе сочетание обеспечивает получение беспористой

структуры.

Все исследования выполнялись по стандартным методикам и п методикам, разработанная ведугшми организациями (Институт проб' ле«л материаловедения- АН Украины, Белорусское НПО "ПорошковоЕ металлургли" и др.) и рекомендованным для практического прше-некля. В экспериментах использовали: ЕЕСШ,-2Х, Р0М-200, Ш> 1ХА-5 (а>нрма ЛЕОЬ , Япония), Сатьсап - 403 и др.

2.3. В тпетьеУ главе изложены эксперженгальЕС—теореткчес-кие исследования процессов получения ьартеяоитлостареющах сталей, включая синтез и восстановление оксидов, ЕоквактЕрозшше легдрованних порозков в изделия, структурны;: анализ и определение механических свойств.

Поскольку основой мартенсЕткостареклзх сталей является

- сплавы, то особы?; интерес представляет система ^Оз-МиО . Стехнометрпческое соотношение 68,1^Рег03 : обеспечивает получение феррита кзквля- Ы1Рег04 .. Как показали эксперименты, N10 нРе^Оз не образуют твердых растворов с Ni.Fe2.O4 . Продуктом синтеза Рёг03- СоО является патерзит СоГе^О^ . Б фер рисах К1Ге204 и СоГе^ содержатся по 25,1£К1 и Со , а в Ре --N1 п Ре-Со сплавах соответственно по и Со . Следо^ вателыю, для: гомогенного сплавообразоЕания системы Н:20ГМ10 --СоО необходимо брать 31,5% (К1О + С0О). В этом случае е Не -_ N1 - Со сплаве содержание ( ч Со') составит 34,52. В мар-тексптиостарешнх сталях оптимзльное количество N1 колеолется

е предела:: 15...20%, Со - 5... 15%, что вполне обеспечивается оксидной тел: .огиеи.

Синтез системы Ре^-МоОз связал с определенными трудностями, так как оксиды кислотные. В системе Ре203 - ЬкО - СоО -

- /Л0О5- НН^СЪ синтез компонентой частично осуществляется мас-сопэреяосом через газовую сразу, что благоприятствует твердофазной диффузии, т.е. серритообразовакию. Перевод оксидов в окон-

хлориды повышает их реакционную способность, а следовательно,__

'и^^32руёт"Еродесоа~шнреза. В этих условиях становится возможным синтез как кислых, таге и основных оксидов. Кроме того, образование слолнкх оксидов происходит по реакциям:

СоО +М0О3 -- С0М0О4 ,

С0М0О4. * М1Ге204 --- Со.МоО4-М1Ье20л.

С целью выявлений механизма и кинетики процессов ферритпза-2 и установления температурной области синтеза оксидов зыпсл-н комплекс дериватограшическях исследований. Эксперименты, стали на составах, схватываяш: различные комбинации ззанмсдей-вия в системе К*г03 - N¡.0 - СоО -MoD-j . Все исследования пропили при одинаковых параметрах, а тленно: Т = 293...1473 К, • = 500'и 250 жЗ, DTS = I мкВ, DTA = 100 мкЗ, Vr = 7,5 и 15,0 /60с. Определенный интерес представляют результаты синтеза глно-ко:лпонентных систем. Анализ продуктов реакций, в том числе а зообразкых, выявил, что синтез оксидов осуществляется по обм-зому мэхаяззглу, в частности:

Fe 0 Ct + М0О3--Fe2(Mo04)3 + МоОгС1 ,

Mo02Cl + Fe,0- — FeMoö4 + FeOa .

ряду с обменными реакциями протекают и твердофазные реакции:.

Fe203 + ~ MeFe204.

Таким образом, синтез огсадннх систем Гег.0.з - - СоО -РЛо03 с участием KH^Ct осуществляется путем гетерогенных акций. как э газовой., так и в твердой фазах, продуктам которых ллзтея атазпые оксиды типа шинелей и твердых растворов.

Е^тановимость их изучали-с помонья термограгшлетрической тановкп' .лзнструксаи Института проблем материаловедения АН Ук-инн: (водород, точка росы - 50°С). Оксидные системы - MlO -СоО -М0О3 не расположена к распаду1-,, так как термодинамические тенцпалы компонентов близки, поэтому они восстанавливаются до . таллического сплава. Кинетические кривые отвечают автокатали-ческим процессам восстановления, которые'протекает; в одну стаю. На них не выявлены эффекты, присущие фазовым превращениям.

В табл. 1-3 приведены основные свойства порошка мартэясит-стареющей стали ПС-НГЗКЗШЛ, полученного по оптимальным реяи-м (синтеза и восстановления). Как видно из табл. I, химически! став укладывается, в расчетные пределы. Сопоставление сталей-казывает, что порошковая сталь ПС-Н18К101Л5 по'примесям на порок чище, чем литая сталь HI8KI0M5. Этого и следовало ожидать, к как з процессе феррптизацпи и восстановления примеси хлори-зтея и.возгоняются: ScCl4 (57°С), А1С13 (I35°C) ,TiCU (330°С)'и -д. И еЕэ одна особенность-оксидной.технологии. - исключается змоаность азотирования (продуктами распада NH¿,Cl—~NH,+ MCt) t к как процессы, ёерритизгдди протекают в условиях высокого кис-

Таблхша I. Химический состав порошка ЗВ-ЫГОЗЮ^:

о'^рК-'!-

стагей

Ссдерягние,

основные элементы !

таймеси

!Ло Со. С 5 Р

ПС-ШсКГСаЕ ост. 17,718,0 4,74,9 9,710,0 не об. 0,001: 0, СиЗ 0 0я'

с* (стандартная) ост. »г* г» ¿.1,119,0 4,65,5 9,510,5 <0,03 т'го 0,020 р- лт о. и*-.*.

Тп^^утта 2. ГргшулскетрическйЕ: состав порошка ПБ-518КШ,!5

1 1 СодераанЕе % по мае.

( -0,160... —.. 1 -0,080... | _с,040 мм

| +0,125 ш +0,080 км | +0,040 мм |

1 - ' | 12,2 01 / ^ ¿о,4 ( 16,2 \ 43.2

Таблица 3. Ёсзические к технологические свойства порошка ПВ-ШВКЮМб

[ Плкпоме-! трическая | плотность, 1 ' г/ск3 плотность, г/с;.:" Текучесть, с/50г Уплотня-емость при ?=700.Ж1а, г/см3 йормуемрсть г/см3 (нижний предел)

■ 8,12 2,5 . 36,0 6,8 4,5

дородного потенциала.

■ Что ®е касается физико-технологических свойств порошка, тс сне соответствуют требованиям стандартов, в частности отлгчаетс хорошей уплотняекостыо и формуемостьга (табл. 3). Форма частиц губчатая, что характерно для восстановленных порошков. Фактор неравноосностн частиц колеблется в пределах 2,5...3,0. Структуг частиц пороика представляет собой однофазны!: сплав аустекктногс

асса с параметром ренетки а = 0.3530 нм. По данным скакогр-у, общая оценка однородности сплава удовлетворительная.

В процессе спекания структурная однородность стали возрае-ет. Установлены оптимальные рвлтхяы спвкллия! = Zj.CC)»*» .ИБ0сС, «СГщ, = 1,5...2,С ч."

Последушке исследована; <йсш направлен на выявление за-помернсстей структурообразсваяия спеченной стали ПС-Н1£К1С:,5 ж экструзий. Основшаш фактсрагш, плгствие на процесс экстр-зш, являются: Тч - тэнггература экструзии, °С; - продол-телъность Есгрева заготов:-::, мин; А ^ - коэффициент вытлг.кп;

- исходная пористость, %; сСм - угол матрицы, град. Спти-заиизо пх осуществляли математическими методами планирования обработки результатов экспериментов. В качестве параметра ое-¡лп задик принимали остаточную пористость экструдцроваяной ст?~ •

90„т. Как г следовало огпдать, каибольпее влияние на оста-чау® пористость оказывает текпература (Тр) и коэффициент выт-;ог С Аэ), затек следуют прсдслгптельность нагрева Съ,.), йодная пористость заготовка (9гах) л угол матрицы (Л ). ¿ка-з эксп&рзгентальнш: далях позеслязт акбрать следукгае пара-ток экструзии: 5^ЛЭ « 6,-Тэ = П0С±50°0, сив = 0,Б...1,0 ч, = 20...25!?, -- 90...120°, которые обеспечивают подуче-г стелек с беспоркстой структурой, а следовательно, и высокп-механическими свойствами.

Термическая обработка мартенситностарекпаи. сталей. сводит-к нагреву стали вызэ температуры сС— ¿Г - превращения ( У ->хасть, аустенкт), выдержке при ней. (завершение процесса ауе-ЗЕтизапип), оияаглгению. (на воздухе или в воде) и старении, эочквние происходит при старении в результате дисперсного ра-зда пересиленного сА. - твердого раствора (мартенсита) с выд^-ипем Еттерметалличесппх фаз.

В мартеяситностарекетх сталям N1 реглизовнвает картенсгт-1 механизм Я - превращения, препятствует растворению

хгах элементов (Мо,\>/ , Ье , 71 , А1 и ДР«) в с1-ге, а здовательно, способствует упрочнению стали в результате об-' зозанпя интерметаллидов N"1.3Мо , и др. Как к N1, Со

же способствует упрочнения стали, ограничивая растворимость , V , V в о^-Ге. Следовательно, в системе Ыс-Сэ -\о "интешеТсаллидным" элементом является Мо, с помзцьтз г.сто-та происходит дисперсионное упрочнение.

Выполнен комплекс метаялографзкесяих исследований термооб-работашшх сталей. По дакныа сканограам распределение элементе! (Ге , N1» Со ,1Ло ) равномерное, т.е. гомогенизация полностью заЕерсена. После отжига (820+2С°С) структура однофазная, относительно мелкозернистая. Мартенсит закалка аналогичен бесструктурному мартенситу. Выделявшиеся 2 процессе старена! интзрметал лидннэ частицн когерентно связаны с матрицей. Ы-Те) и преимущественно распределена: по границам зерен.

Рентгеновским анализом определены фазы и параметры; решеток Формирование фаз в основном осуществляется согласно диаграмме состояния с участием Со п Мо. В закаленной, стала ПС-ЕГ8

КЮ:.С параметр решетки & = 2,8675 А, посла старения ^ = 2,860 ¡(1= 450°с, ЯТ™ = 5 ч). Уменьшение параметра решетки пропс

СТ С

ходит в результате мартенсзтного распада с образованием интерме тзйЛЕДнкх фаз Ы'^Мо. Детальное изучение этих интерме

таллидов показывает, что в действительности онз легированы и пр едставляют собой: соединения типа (Те, №1, Со )->Мо и (Н1, Ре , Со)3Мо.

В -табл. 4 приведены механические свойства поролисовой (ПС— Н18К1Ш!5) а стандартной (Е18К9М5Т) мартекситноотареицшс сталей.

Таблица 4. Свойства мартедсатностареющах сталей.

Марка ¿0.1 . V—-<Г 6ь Г &Н, Примечание

стала xr/ш2 % кг.м/см2

ШМПШВД 218224 248255 1012 5157 8,69,2 НЕС=55-58; Т3=820±20°С, ^3=1,5 ч; ' Тст=400+10°С, <ГсТ= 12 4 •

KI8KS:.i5T I8C- 190- 8- 45- . 4,0- Ti. = 0,6... 0,8$;

! { 1 •• 200 210 10 55 6,0 ТСТ=480-5С0°С, tcT * 3 4 Примеси: -¿0,03^0, =60,01^5,60,01? 6 .

Сразяеназ свойств показывает, что.как. по прочности ( 60,г» Ьь ), ; таг г по пластичности ( 5" , У , S-н }, сталь ПС-513К1С45 превос-

ходит сталь HI8KS;.i5T. Достижению высоких свойств стали ПС-Н18К-IG.M5 способствовали не только прецизионность и структурная: гомогенность салага, но и процесс экструзии, при котором происходит измельчение зерен и залечивание мпкродефектов в результате пластических деформаций.

2,4. В чртветтоР главе приведена технология получения мар-тенситкостареишей стали ПС-Ш8Л1С.'.й применительно к опытно-про-ЫЕЗленпкгу производству (рис. I), иоепшзеи процессы синтеза и восстановления оксидов и горячие методы компактиронания легированных порошков в изделия.

Произведен выбор технологического' оборядовгпЕя и Ендоляен технико-экономический расчет. Себестоимость пороппа IB-EISIuu.'.5 составляет 6134 руб/т (по ценам 1988 г.), что в'пределах себестоимости легированных порошков, получаемых распылением, гддрцд-но-кашшево2 технологией и др.

Составлен технологический регламент на организация сп'вппзл-изирозадного участка по выпуску 1000 тонн порошка IEB-H13I~C;J5 в год с учетом использования иегтякх сырьевых материалов, которой передан Ерезанска?у опытному заводу чистого serosa для вкецренпл.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II ЗНЗСДЫ

1. На оснований анализа теории с практики кзртенсптностар«— швх сталей могло сделать следующие обобщения:

- не сформулированы научные положения по созданию порошковых материалов поклеенной прочности;

- отсутствуют технологические рбкокелиаззг по получешез прецизионных материалов.

К осноеным принципам создания пороговых мзртенситкостаре-впазс сталей необходимо отнести процессы получения легированных поропков, ойеспечпваацие прецизионность сплава из принесла (С, 0, Н, N , NW , Si. , Р, S Ii ДР.) и гомогенность по основным элемента!.! (Fe, Hl , Со , 1Ао ), и компакткрозакля irre в гавежг, г.с-кяючаашге структурную (остаточнуп и дзф^узеокяуо) пористость.

2. Мотодата дерпватографип. выявлен механизм и хлыстика £?рритизации оксидных систем "Тге2%-NlO- С0О-М0О5" с различными вариантами взаимодействия компонентов:

- процесс ферритизации протекает сгсдпйкс. В начале пго::с-годат хлорирование оксидов,. затем следует ебмешшо и зтоспчкы£ реакции;

Сксидн металлов CP^xQs, NlO ,'СоО ,КоОг)

Ь!НаСЪ I ^___г—

Смелизание

Брикетирование

Феррлтазаллл * т

Синтезированные океаны (шллиелз, ТЕерлые растворы)

Измельчание

Босстазлэзлеяле Яегпровашшй. поросок

Формование* заготовок Спекание

Горячей компактированиа (штамповка, экструзия)

'¿еханяческая обработка

-

Старение (термическое упрочнение)

Финиляая обработка

I

Готовое изделие (детали малик)

?де. IТехнология получения мартенситнсстарегсдх стаяей. и изделий из них.

- сгнтег оксгдас: сдагем с участием осущестамгегся кехгппзму гетерогояяя: регкшти как в газовой, так к в твер-

. фазах, продуктагли которых является слоящие оксддн типа сзк-:е£ ¡Леге^Д, МеО-Рсг(М»С4)3л твердых растворов МсЕ^О*. С0М0О4;

- в системе " Иг^Оз- N10 - СоО - МсОз " завись кобальта з0) связывает Мо05 в соединение (патерзит) С0М9О4 в тек дм препятствует сублиглаппи МоС^."^05 практически не вза-действует с МоОз. Перевод оксидов в оксихлирпдн повкпаэ? пх гзпопгуо способность, в связи с чем не тслы» активизируется цесси аерритизадии, но к становится'возмстдпл синтез как кнс-, так и основных оксидов;

- при синтезе ог.сидое исключается азотирование, так как цесск ферритсобразования протекает в условиях высокого ккс-сдного потенциала;

- установлены следузсте рехзшк ферритизапии: Т*, = 1100-50

= 3,5...4,С ч. ■ *

3.' При всдсродкок гоостаковленид оксидная систэда

10 - СоО- КоОз" не распадается, так как она не ссдерзвт элэ-гд (Т1 , Ст , пи , Зи , К п. и др.) с высокой тгриодинаглпчесд-актпвдсстыз. днксгпческпе таивде (интеградьнде и дпф.;сронди-зке) отвечает автокатадгтическни продэпсагл, на них не обнару-адтся эффекты, присудив кристЕЛЛохддгчеогдк превращен^®:.

Установлены' оптс-альные ре;дг.ш восстановления: Тв 95Сд

4. По хкетческоглу составу восстановленные породит ЕВ-Ы1БК-5 отличается чистотой, а и о физико-технологически: свойства: зчаззт требованиям стандартов ,• Б процессе синтеза и восстаясь-ля сплав оафинируется от примесей в результате возгонки хлср-з (576С),* А1С13(13Е°С), ТьС14 С330°С) к др.

Гомогенность частил породка по элементного составу удовлет-лтельная.

Б пвопессе спекания (™Сг- =

1100...1150°С, <£„„ = 1,5...2,0 г?руктуркая однородность стали ПС-Н18К1СШ5 возрастает, т.е. гигается полная гомогенизация сплава.

5. Математическим планированием и обработкой результатов

хериыентов оптттигированы параметры экструзии. Нвнбольпее шие на струдтзтообразоЕанае стали оказывают температура (Тд) )эффдциент внтяякг ( Аэ), затем следуют продолжительность на-за (<£„), исходная пористость (б£с„) и угол матрицы С^.).

Выбрана следующие параметры экстру зги: Т3 = П00±50°С, 5 ^ А э« 8, <СЭ = 1,0...1,5 ч, Висх = 20...25^, ску = 90...1200, которз обеспечивают получение стаде! с. беспорзстой структурой.

6. Исследованы процессы термической, обработки (закалка, сг. ареяне) стали ПС-Ш8КШЛ5:

- упрочнение стала происходит при старении в результате да персного распада пересиленного -твердого раствора (мартенсита) с вьаелаклем рщтерметаллическлх фаз, основными из которых являются (Ре , Ыи.Со )оУо и (Nl.Fe.Co )3Мо. В системе " Ре --Ыс-Со-Ма "иктерметалладаыи" элементом ялляется Мо, с поме шьж которого происходит дисперсионное упрочноняа (твердение);

- иятерметаляидяае частицы "Ре^Мо " и выделивши еся при старении, когерентно связаны с. матрица! (о1-Ре), а их размеры (0,01...0,1 мкм) соответствуют критическим размерам час тиц, обеспечиваизх дисперсионное упрочнение. Объемнее содержание частиц зависит от количества- легирутазк з цементов, а размер; и ферма частиц - от температуры и продолж1тз^аности старения. Интерметаллзды преимущественно ввделяются полигонально;

- определены режима термической, обработки стали: закалки -тз = 820+20°С, Я^з = 1,0...1,5 ч, ад = 2,8675 А; старения -Тст = 400±10°С, ^ ст = II...13 ч, аот = 2,8603 1.

7. Изучена механические свойства стали ПС-Й18К10М5. Как по прочности (6 * = 248...255 кг/мм2), так и по вязкости (&„ = 8,£ ...9,2 кг.мДдг) сталь ПС-Ш8КЮМ5 превосходит стандартную сталг ЙХ8КЭ:,БТ (6В = 190...210 кг/мм2-, &к = 4,0...6,0 кг.м/см2).

Достп&екшз высоких свойств стали ПС-Е18ШШ5 способствовала не только прецизионность и гомогенность сплава, но и процесс экструзии, при котором происходит измельчение зерен и залечивание микредефектов в результате пластических деформаций.

8. Разработана технология получения- порошковой мартенситно-старегсой стали ПС-Н13К10.М5, являющейся по составу основных элементов базовой в классе высокопрочных безуглеродистых сталей, В основу технологии положены процессы синтеза и восстановления оксидов и горячие методы компактирования легированных порошков в

Произведен технико-экономический расчет и составлен технологический регламент, который передан Ереванскому опытному заводу чистого железа для внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПШПЖОВАНЫ в ошдгази РАБОТАХ:

1. Получение порошков мартеяситностарегггк стален/С.Г.Аг-н, Е.Ф.Бадеяя, Р.Г.Самвелян и др.//Порошковая' металлургия,-.-1593.-» 12.

2. Формирование структуры и свойств порошковых картенситво-еющих сталей/С.Г.Агбаляя, Б.Ф.Бздеян, Р.Г.Самвглян и др.// зшовая кэталлурггя.-Киев.-1934.-й 3.

3. Низколегированные порошковые стати, полученные во кетал-эдной технологии/С.Г.Агбалян, БЖБадеян, Н.Н.Манукян и 'Структура и свойства порошковых ыатериалов.-Меггузовский еический сборник научных трудов Б5УА.-Ереван,-1994 (в печа-

pU'íSSU'U PüftUG-ü srWPWJÍi

ÜUPS&VJÍISUSMI wruana ancu^irs'íusiiLTti ircutinnirq iw. imid usuauvtti w&cwuac u ir « n <5 nn ir

UaiiiW,inuni..U JRUIIQ j^ub !; c'^l'dr "iuimi^nL,? jnt. Vijb[ini{ utu(Jiá\ii ¡aajjfOu hbpiüjnq i'inrYwiiJi lib p^i uu en bJVli ¡i ¿m^bu'ujiuu ni. pqp.uj (i faquljil "bf«Vj uibbVni iTjuiIiüjiTj íiapgaph\i¡

Uflb^binuni.y jnu \i¡¡ piar^agab ^ lib fsub m. ¡} j m. 'l¡fc g, ¿npu gi_ .ti.¡ g\»t íuW-{! bq.pttt¡«¡g ntT j ni. 'jh ¡j u luí^^l «íuClb:3s rw,1 í'4'"'5 fe 130 iíb( *iiaiqi'u!ju\i <{füf L np ub¿ u t; 39 qbuicfip, 3-3 lunjnn

!i 103 tJ LÍÍ1L \í OC'flUCnpblíUlb Cl plüí. üi uni.1 j ni. "ü:

UrVJ!¿tlll G (_ [i n L li* LlfljtJÍ t ifaiv, Úl'llhlltJJjh^l úbfUqnq i;¡ni\i¡:'j¡!.iVjp|i b "urio'liT utnuirji;ui^i nnr-bjVhaj^bp[t : untuVaJiífi;"!«^ I; u jn

af.n'jbr-h lia.-inLgiJ'jibg}! í¿ Siajibni. i jni. Uth ph JLaijnr.ifab ubuin--1= bb-4~ ljuj '¡[ivTn'.'Vg'Lbrp, "Lab upuitj ¡•[ifjriJ'uli p rp:

"CkCft <U m.'ii(j \11lpfi[mb (; iTuiftiibliufKiijjJiti i¡brt:grr\ 1:1 rn .rjiúi'ub r ¡ uinui<ji!\ati cnnbplítajgji í jitf'UiiijnpiJuJ u[>> oes acn pbqnri \ijnL^¡bp(i ¡nUnpifi k u;nni.q¡i¿ ulup juiii npnuií\¡b j>h "LmHi'iujL.^ puJumuiatin b Sbuiuai ifuiti ifbJnrjj^wjti iT^arfj Jai^íg: C^tn r4uib. i; j ¿iXi ubUVni. nchiali, fn

(¡uai purgan pnLj jüjIi npmbu nr.rpjju!-„i% H Id K. id/A 5 i^nqaujinp: i

«bu utiqpljaLia^ "lijm-pup ^bpgi^OL t opuhri'ijbp, b\i Fe¿0

ÑiO, CoO \ Mo03Y

uf;m{>»>t CLi.Jnt.iJ 2>"t«arilttb t p^uMJjtili bhpug-t} ;,r.rt>;'ura ub; wsj>íu¡*u mbuiiújulj ü. ijnp¿\:i.¡j_ujXi "ibuuiqr'.nhlT j ni. uub ucrljrl-""-'e CC npri ¡ifi ifb¿ ¡iV't<:fi|nLiI t t#fc«»t»í|\>b{>¡> u!¡'uibquiuli, Lfsaiij üfepwíjai'L'q'a ^ bcpnujüuii; irbumir^uiijinjni. h-iuig iT^j L uiftti£rj(<ambuiaii Itbpji uaujtwt) 01 bpVisirjQj ¡ili¿ujbu ujli Uii'ii3L[uih Ijuin.nL 31Juhj~.fi <ib:.Tiui~tnu-rn.,J[| L d'bh'u'bi

btiíjaXi Su.ii.r.uTjm.'oVbpp nr'i2n,-í'rn:

2-TC"*r,l IL'^m.J' !; ÜC - H13 K. iG W 5 uu!; 'üh 2 h ifa;i.nb^iihüiiij

í>brciTiint mmiswafi utata3uru¡*a jib'}i"Lin¡_nc;jisj'u, r.f>n gl^nilib) (> t !¡'«r(i'iJ1J af«ii.nfr5Ln JUJ^J *iu¡u'jp: Uj\¡ [ip Lfb¿ QU^Q [•(: ,-il u i; onubrj'jbph ujiTjjb^i a JhriiiL"jVs1jiXiu'li, ¡ili^aibu \mk [_ bqp fugi^ab líbjimnui^njnL aiaig «wiogiíi líbjnryni^ (Jiup ui pata un nní) uí ra«^ f ijuabuui^Vib uaariifa'b en rÍ3 jiViiagn t í^'J^^iTiau^alj ncjnml; a u i.uiuum"ir¡ i b p ^bqhfajjili

ufc-jiü<iia^njiiL U Ijpui^bg 111 (¿liar,psimhuiíU\¡bpji uunagifuTj VjjtTup, np£ .iq ■Jb¡_ t SpbaljJi iTannL p bpbiuJh ihnpo uab^íi qnp.h:apailhli Vjr.rtnifa.'u \tjj-

... // ^--