Безуглеродистые коррозионностойкие стали на Fe-Cr-Ni основе с некоторым варьированием дополнительных легирующих элементов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ния ?-твердого раствора с равновесным содержанием азота и нитрида хрома. При этом образуется перлитоподобная структура сплава, что вызывает снижение пластичности и вязкости.
1.5 Постановка задачи исследования
В связи с быстрым развитием промышленности, в том числе медицинской, возникает необходимость в создании миниатюрных изделий, для изготовления которых требуется высокопрочная коррозионностойкая проволока тонких и тончайших сечений.
Применяемые в настоящее время коррозионностойкие стали не всегда удовлетворяют необходимым требованиям по коррозионной стойкости, а также не обладают достаточной технологичностью столь необходимой для получения проволоки тонких сечений.
Целью работы являлась разработка и исследование новых безуглеродистых коррозионностойких сталей на Fe-Cr-Ni основе с некоторым варьированием дополнительных легирующих элементов, обладающих высокой технологичностью и пластичностью, позволяющей проводить ИПД и сокращать число смягчающих отжигов.
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
На кафедре металловедения ГОУ ВПО УГТУ-УПИ разработаны принципиально новые безуглеродистые коррозионностойкие высокопрочные стали аустенитного класса на Fe-Cr-Ni основе с дополнительным легированием кобальтом, молибденом, титаном и алюминием марок 03Х14Н11К5М2ЮТ (плавка № 129),02Х14Н12К5М2Т (плавка № 136) и 03Х14Н12К5М3ЮТ (плавка № 4), предназначенные для изготовления стержневого медицинского инструмента и упругих элементов. Химический состав исследуемых сталей приведен в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Химический состав исследуемых сталей, мас. %
Марка стали (№ плавки)CCrNiCoMoTiAlMn +SiS, P, CuFe03Х14Н11К5М2ЮТ (129)? 0,0214,211,44,52,20,40,830,15не более 0,035остальное02Х14Н12К5М2Т (136)? 0,0214,112,35,22,50,2--03Х14Н12К5М3ЮТ (4)0,0313,911,64,62,50,30,810,3
Опытные стали были выплавлены на заводе ЦНИИМ (г. Екатеринбург) в открытой индукционной печи и разлиты в слитки по 10 кг. После гомогенизационного отжига при 1200 С (в течение 6 ч) слитки зачищали и ковали в прутки диаметром 14 мм.
Холодную пластическую деформацию данных заготовок проводили в лабораторных условиях на кафедре Обработки металлов давлением ГОУ ВПО УГТУ-УПИ на однократном волочильном стане. По маршруту волочения были отобраны образцы для механических испытаний и дальнейших исследований. Термическую обработку образцов проводили в нагревательных печах в лабораториях кафедры: закалку от температур 1000 С в воду, а также старение, как закаленных, так и деформированных образцов при температурах 300..700 С в течение 1 ч.
Выбор методов исследования диктовался необходимостью получения достаточно полной и надежной информации о свойствах исследуемых сталей, об их изменении в зависимости от структуры и обработки. Отличительной особенностью некоторых методов испытания являлось использование в качестве экспериментальных образцов проволоки, которая представляет собой конечную продукцию метизных предприятий или служит заготовками для пружинных, а также иных изделий, производимых и используемых в различных отраслях промышленности.
Механические испытания проводили как на проволочных, так и на стандартных образцах в соответствии с требованиями ГОСТ 1579-93, ГОСТ 11701-84, ГОСТ 1497-84, ГОСТ 14963-78, ГОСТ 10446-80, ГОСТ 3565-80 на приборе Instron 3382 №К3721. При этом на проволочных образцах определяли временное сопротивление при разрыве (sв, МПа), относительное удлинение (d, %), относительное сужение поперечного сечения при разрыве (y, %). На стандартных пятикратных образцах определяли временное сопротивление при разрыве (sв, МПа), предел текучести (s0,2, МПа), относительное удлинение (d, %), относительное сужение поперечного сечения при разрыве (y, %). Каждую характеристику механических свойств определяли как средний результат 5..10 измерений. Относительная ошибка измерений предела упругости составляла 2 %, а остальных величин не более 3..5 %.
Микроструктурные исследования проводили на оптическом микроскопе Neophot при увеличениях 200..500. Образцы подвергали механической шлифовке, полировке с последующим химическим травлением в течение 1..10 с, при комнатной температуре, в реактивах, состав которых подбирался в зависимости от химического состава стали. Использовали реактивы следующих составов:
40 мл HCl + 30 мл HNO3 + 40 мл H2O;
5 мл FeCl3 + 50 мл HCl + 50 мл H2O;
4 % раствор FeCl3 в этиловом спирте.
Электронно-микроскопические исследования включали в себя изучение тонкой структуры сталей и определение их фазового состава. Исследования проводили на микроскопах ЭМВ-100Л и JЕM 200-CX. Тонкую фольгу для исследования структуры на просвет приготавливали из проволоки, которая после шлифовки до толщины 0,1 мм утоняли путем электролитической полировки в электролите состава: 400 мл H3PO4 + 60 мл CrO3 при напряжении 15..20 В и плотности тока 2,5 А/см2 при комнатной температуре. Электронограммы снимали с фольги в режиме электронографа [51].
Рентгеноструктурный метод применяли для определения фазового состава сталей, периодов кристаллической решетки и величины микронапряжений. Съемку проводили на дифрактометре ДРОН-2 при кобальтовом излучении в диапазоне углов 2q = 26-146, что соответствует значениям d/n = 3,58-1,01 с записью на диаграммную ленту. Значения выявленных пиков рассчитывали по формуле Вульфа-Брегга:
, (2.1)
где d/n - межплоскостное расстояние, нм; ? - длина волны рентгеновского излучения, нм; ? - угол Вульфа-Брегга.
Сравнивая эти значения с табличными, определяли наличие той или иной фазы.
Намагниченность и количество магнитной фазы