CC BY
1
УДК 621.791
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОПРОЧНЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ (ВНЛ) И ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ (ЖС3ДК И ВКЛ)
Д.И. Скребло*, П.М. Солодкий Научный руководитель - Л. А. Оборин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, пр. имени газеты «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: dimarere99@mail.ru
Рассматривается технология производства высокопрочной нержавеющей литейной стали ВЛН-3 в открытой индукционной печи.Данная технология не всегда обеспечивает стабильность механических свойств.
Ключевые слова: ВЛН-3, плавка стали, индукционная печь, технология производства, механические свойства, жаропрочный сплав, отходы, примеси, длительная прочность, жаростойкость, экспресс-анализ.
TECHNOLOGY FOR THE PRODUCTION OF HIGH-STRENGTH STAINLESS STEELS (VNL) AND HEAT-RESISTANT ALLOYS (ZHS3DK AND VKL-14)
D.I. Skreblo*, P.M. Solodkiy Scientific supervisor - L.A. Oborin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: dimarere99@mail.ru
The technology ofproduction of high-strength stainless steel VLN-3 in an open induction furnace is considered. This technology does not always ensure the stability of mechanical properties.
Keywords: VLN-3, steel melting, induction furnace, production technology, mechanical properties, heat-resistant alloy, waste, impurities, long-term strength, heat resistance, express analysis.
Введение. Постоянно рястущая значимость нержавеющей стали не случайна. Среди сталей нержавейка выделяется высокой прочностью и долговечностью, она неуязвима для коррозии, а возможности стали практически неограниченны. Несмотря на простоту, сталь-нержавейка относится к числу сложных веществ, а её производство имеет свои нюансы. Поговорим о них подробнее [1]. Основные компоненты
Традиционная сталь представляет собой сплав железа с углеродом - именно данный элемент делает металл твёрдым и прочным. Нержавеющие имеют более сложный состав. По способу изготовления выделяют виды нержавейки, как:
• электрoтермическая.
• губчaтая;
• мaртеновская;
• томасовская;
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
Каждая из этих технологий имеет свои особенности. Например, томасовская технология является наиболее простым и экономичным, а поэтому, вариант популярным. В то же время, электротермическое изготовление позволяет производить максимально идеальную нержавеющую сталь и точно регулировать её состав.
Принцип работы заключается в том, что переменный ток подаётся на индуктор. Таким образом, формируя переменное магнитное поле, которое возбуждает ток во вторичной цепи (тигле с загруженным в него металлом). Под воздействием этого тока металл нагревается и плавится.
Структура композита состоит из трех зон. Покрытие представляет собой многослойную двух-трехфазную структуру, состоящую из темной фазы, в которую внедрены слоистые белые фазы, и включений различной формы. Слоистое строение обусловлено импульсным нанесением частиц покрытия и остыванием каждого нанесенного слоя за время до нанесения следующего слоя.
Вторая (переходная) зона состоит из округлых частиц с мелкозерненым внутренним строением, ориентированных преимущественно перпендикулярно подложке. Образование этой зоны обусловлено наклепом поверхности материала и процессами рекристаллизации в нем под воздействием тепла частиц. Кроме этого, ультразвуковое упрочнение приводит к изменению тонкой кристаллической структуры поверхностного слоя (переходной зоны), которая находит свое выражение в высокой степени дисперсности блоков когерентного рассеяния. Энергетическая неоднородность поверхностного слоя предопределяет взаимодействие покрытия с основой предпочтительно в областях с минимальной энергией, являющихся местами схватывания, а именно в местах выхода дислокаций на поверхность. Продольно - крутильные ультразвуковые колебания (УЗК), воздействуя на обрабатываемую поверхность как удар со сдвигом, повышают число выходов дислокаций на поверхность, что приводит к увеличению очагов схватывания.
Третья зона (подложка), представляющая собой сплав ЖСЗДК, мало изменяется, полные сведения о ней представлены в шестой главе. Рентгеноструктурный фазовый анализ выявил в покрытии те же основные фазы, что и в материале подложки. Кроме них выявлены слабые линии, характеризующие наличие в поверхности покрытия шпинелей [2].
Как показывает отечественный и зарубежный опыт, важнейшим условием реализации высоких технических и технологических свойств супер сплавов для монокристаллического литья является технология их производства, которая должна обеспечить такие показатели материала как:
• стабильность химического состава;
Индукционная плавильная печь
Рис.1. Индукционная плавильная печь
• ультранизкое содержание вредных примесей и неметаллических включений;
• плотное строение полученных литых прутковых заготовок;
Основные положения: корректировка химического состава сплавов в процессе выплавки; специальная технология рафинирования металла от примесей в вакууме; применение фильтрации расплава от неметаллических включений; разливка металла в стальные трубы. При производстве лопаток ГТД из никелевых жаропрочных сплавов на моторостроительных и ремонтных заводах образуется значительное количество отходов, которые содержат повышенное количество вредных примесей. Химический состав отходов по макролегирующим элементам и полезным микродобавкам отличается от оптимального. Поэтому значительная часть отходов при выплавке жаропрочных сплавов не используются. Учитывая высокую стоимость литейных жаропрочных сплавов, необходимо было решить задачу рациональной и комплексной переработки отходов. Используя новейшие достижения в области вакуумной металлургии жаропрочных никелевых сплавов, была разработана ресурсосберегающая технология переработки всех видов отходов, которая позволяет из 100% отходов получать сплавы, полностью отвечающие по чистоте и свойствам требованиям действующих ТУ и не уступающие сплавам, изготовленным из свежих шихтовых материалов.
Заключение. В качестве заключения стоит сказать, что производство нержавеющей стали является сложным процессом, который требует серьёзного подхода. Профессиональные и опытные рабочие, современное оборудование, применение безопасных и эффективных технологий - вот лишь несколько условий изготовления качественной стали-нержавейки [3].
Библиографические ссылки
1. Научно-технологические основы производства литых деталей по выплавляемым моделям для силовых установок летательных аппаратов : монография. 2-е изд., / Л.А.Оборин ; Сиб. гос. Аэрокосмич. Ун-т. Красноярск, 2015. 242 с.
2. Чернов Н.М., Аксёнов В.А. Технологические основы процессов изготовления тонкостенных стальных деталей транспорта. Новосибирск, 2001.
3. Каблов Е.Н.. Петрушин Н.В., Светлов И.Л., Демонис И.М. Никелевые литейные жапрочные сплавы нового поколения // Авиационные материалы и технологии. 2012. №Б. С. 36-51.
© Скребло Д.И., Солодкий П.М., 2022
