CC BY
5ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕРМООБРАБОТКА СТАЛЕЙ
взаимодействуя с ними как восстановитель. Таким образом, можно сделать вывод о том, что работа доменной печи осуществляется с помощью вдувания углеводородов и основного газа, состоящего из СО и Н2, где количество Н2 почти в два раза больше, чем СО.
На основании этих практических результатов следует изменить общепринятое мнение о химизме процессов получения чугуна, в которых основное внимание уделено СО, а не Н2. Возможно, по этому общепринятому мнению и появляется большое количество невыясненных вопросов при изучении свойств конечного продукта доменной печи, то есть доменного чугуна. Если отдать предпочтение косвенному восстановлению
3Fe203 + Н2 = 2Fe304 + Н20 и так далее, с помоцью которого восстанавливается 60-80% всего железа, то с учетом накопленного опыта о наследственности свойств в металлах и сплавах следует ожидать успешного решения вопроса о возможности резкого повышения всех свойств доменного чугуна.
Именно на основании представлений о ведущей роли водорода в процессах получения доменного чугуна были разработаны водородный механизм образования выделений графита, эффективнейшие способы превращения серого чугуна в белый и другие мероприятия по превращению доменного чугуна в высококачественный материал многоцелевого назначения [10-16].
Литература
1. Ледебур А. Металлургия чугуна, железа и стали. - С.-П.: Издание книжного магазина Б.Эриксон, 1989. - 361 с.
2. Сиско Ф.Т. Современная металлургия. - М.: Металлургия, 1946. - 372 с.
3. Чернов Д.К. и наука о металлах. - М.: Металлургиздат, 1950. -564 с.
4. Севрюков H.H., Кузьмин Б.А., Челищев Е.В. Общая метал-
лургия. • М.: Металлургия, 1978. - 568 с.
5. Баринов Е.М. Краткий справочник доменщика. - М.: Металлургия, 1980.-304 с.
6. Куликов И.С. Ростовцев C.T., Григорьев Э.Н. Физико-химичес-кие оснсвы процессов восстановления окислов. - М.: Наука, 1978. -133 с.
7. Гольдштейн Н.Л. Водород в доменном процессе. - М.: Металлургия, 1971.-208 с.
8. Рамм А.Н. Современный домэнный процесс. - М.: Металлургия, 1980.-304 с.
9. Доменное производство: Справ, изд. В 2-х. Т. 1. Подготовка руд и доменный процесс. / Под ред. Е.Ф. Вегмана . - М.: Металлургия, 1989.-496 с.
10. Чибряков М.В. Разработка способов обработки расплава для получения чугуна без выделений графита. /Дисс. на соискание ученой степени докт. техн. наук; Кемерово. - 2000. - 340 с.
11. Сагалакова М.М. Воздействие термической обработки на линейное расширение доменного чугуна без выделений графита. / Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук; Новокузнецк. - 2003. - 23 с.
12. Кольба A.B. Получение и термическая обработка литого режущего инструмента из доменного чугуна. / Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук; Новокузнецк. - 2003. - 23 с.
13. Афанасьев В.К., Айзатулов P.C., Кустов Б.А., Чибряков М.В. Прогрессивные способы повышения свойств доменного чугуна. -КемероБо: Кузбассвузиздат,1999. -258с.
14. Афанасьев В.К., Исаенко О.В., Сагалакова М.М., Чибряков М.В., Попова М.В., Сарлин М.К. Влияние uGpaGuiiw расплав не линейное расширение чугуна// Литейное производство.^ 1 .-№9.-С.8.
15. Свердлов С.Г., Чибряков М.В., Афанасьев В.К. Выбор материала для литого режущего инструмента// Литейное производство,-2000. №3-С. 17-19.
16. Афанасьев В.К., Чибряков М.В. Применение доменного чугуна в качестве материала для изготовления режущего инструмента II Инструмент Сибири.-2000.-№1 .-С.6.
Особенности структурных превращений в сталях, обусловленные использованием источников высококонцентрированной энергии
А. А. БАТАЕВ, профессор, доктор техн. наук, И. А. БАТАЕВ, студент,
В. Г. БУРОВ, профессор, канд. техн. наук, В. В. ИВАНЦИВСКИЙ доцент, канд. техн. наук, НГТУ, е. Новосибирск
Хорошо известно, что присутствие в сплавах структуры ледебурита, содержащего по определению 4,3% углерода, является характерным признаком белых чугунов. Диаграмма состояния железо - углерод, построенная для равновесных условий, предполагающих медленный нагрев и медленное охлаждение сплавов, свидетельствует о том, что структура ледебурита может быть сформирована лишь в сплавах, содержащих более 2,14% С. В то же время в реальных железоуглеродистых сплавах с феррито-цемен-титной структурой всегда можно выделить локальные микрообъемы, среднее содержание углерода в которых равно 4,3%. Т.е. условно можно считать, что в сталях с феррито-цементитной структурой содержатся «участки белого чугуна». Если процесс нагрева стали осуществлять так быстро, что при достижении температуры эвтектической реакции концентрация углерода в локальной зоне будет равна
4,3%, должно произойти расплавление этой зоны. При охлаждении сплава со скоростью меньше критической на месте указанной зоны следует ожидать образования колонии ледебурита. На сегодняшний день имеются экспериментальные данные, свидетельствующие о реальности образования ледебурита в сталях. В частности, структура ледебуоита обнаружена на месте третичного цементита после лазерной обработки технического железа [1]. В работе В.Н. Гриднева с соавторами возможность образования ледебурита в сталях показана при использовании метода скоростного электронагрева [2].
Цель данной работы заключалась в поиске прямых доказательств образования ледебурита в сталях заэвтекто-идного состава при использовании в качестве высокоэнергетических источников нагрева лазерных и электронных лучей и объяснении полученных результатов с применени-
18 N2 4 (25| 2004
ТЕРМООБРАБОТКА СТАЛЕЙ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ем метода математического моделирования процессов нагрева стали и диффузионного растворения цементитных кристаллов.
В качестве объекта исследования была выбрана высокоуглеродистая сталь с содержанием углерода 1,6%. В исходном состоянии материал имел структуру пластинчатого перлита и видманштеттова цементита. Наличие грубых кристаллов видманштеттова типа в форме пластин давало возможность получения крупных колоний ледебурита и наблюдения их в металлографическом микроскопе.
Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что образование колоний ледебурита в сталях заэвтектоидного состава является вполне реальным процессом. Были получены убедительные доказательства образования эвтектики. Яркие примеры такой структуры, сформированной на месте кристаллов цементита видман-штеттсва типа, приведены на рис. 1.
зв
Рис. 1.
Колония ледебурита, образованная на месте пластины видманштеттова цементита
Объяснение причин образования ледебурита в стали связано с неравномерностью распределения углерода по объему материала. Почти половина углерода была сконцентрирована в грубых пластинах видманштеттова цементита, который при высокоскоростном нагреве не успевал раствориться вплоть до температуры эвтектического пре-
вращения. При последующей кристаллизации микрообъемов расплавленного металла, содержащих 4,3% С, образовалась структура ледебурита.
Для проверки данной гипотезы была использована математическая модель [3], описывающая процессы нагрева стали, диффузионного растворения цементита и возможности протекания эвтектической реакции. При построении модели учитывалось, что при высокоскоростном нагреве происходит смещение характерных точек материала, в частности, существенно увеличивается температура эвтектического превращения. Анализ результатов математического моделирования подтвердил возможность образования ледебурита в заэвтектоидной стали со структурой видманштеттова цемен_ита. В то же время расчетным путем была показана возможность образования ледебурита и в сталях, содержащих более дисперсные цементитные образования, в частности в сталях со структурой перлита. Однако скорости нагрева при этом должны быть гораздо более высокими, чем гри обработке стали со структурой цементита видманштеттова типа. Полученные данные свидетельствуют, что в определенных условиях высокоскоростного нагрева сталей з применением лазернсго и электронного луча может быть сформирована не типичная для обычных способов термообработки структура ледебурита. Поэтому данную возможность следует учитывать при назначении режимов высоксэнергетического воздействия на стали.
Литература
1. Металловедение и термическая обработка стали. / Под ред. М.Л. Бернштейна, Л.Г. Рахштадта.- Т.2. Основы термической обработки.- В 2-х кн. Кн. 1. М.: Металлургия,- 1995.- 336 с.
2. Гриднев В.Н., Мешков Ю.Я., Ошкадеров С.П., Трефилов В.И. Физические основы электротермического упрочнения стали.- Киев: Наукова думка.- 1973.- 336 с.
3. Иванцивский В.В., Батаев В.А. Связь параметров термических циклов, реализуемых в поверхностных слоях деталей машин, с глубиной упрочнения при воздействии объемных концентрированных источников нагрева. / Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - №10, М.:2004.-С. 30-34
ОАО НПТ и ЭИ «Орстанкинпром»
630087 г. Новосибирск, пр. К.Маркса, 30, офис 317а тел. (3832) 46-55-39, тел./факс 46-39-11, e-mail: ostp@sibproject.ru Продадим станки б/у:
Наименование Модель Год выпуска Цена, руб.
Форматно - раскроечный (изготавливаем ) СН2090 130000
Унивсрсалыю-фрезсрный 6Д82Ш 1991г. 230000
Вертикально-сверлильный 2Н135 1986г. 52000
Плоскошлифовальный ЗЛ722 Дог.
Пресс кривошип. Р 6,3 тн.с пневмомуфтой 1978г. 25000
Отделочно-расточной с неподвижным столом 1989г. 45000
Плоскошлифовальный ЗЕ711 1987г. Дог.
Трубогиб электро-мех. до 076 1971г. Дог.
Координатный 2-х стоечный 196...г. Дог.
Поперечно-строгальный 1971г. Дог.
Вертикально- фрезерный (Венгрия) • Типа 6М13П 1974г. 60000
Горизонтально-фрезерный 6Р82 1982г. Дог.
Ножовка механическая 8725 40000
Плоскошлифовальный ЗЕ711ВФ2 1987г. 130000
Токарно-винторезный 1А616 1978г. Дог.
Выполним токарные, фрезерные, расточные, шлифовальные работы по чертежам ЗАКАЗЧИКА, Изготовим штампы, пресс-формы, нестандартное оборудование.
Проведем капитальный и средний ремонт металлорежущего и деревообрабатывающего оборудования.
№ 4 (25) 2004
19
