CC BY
69
ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА МАГНИТНЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 10ХСНД
Чехунова Анна Михайловна
Тюменский государственный нефтегазовый университет
Исследовано влияние термической обработки на механические и магнитные свойства стали 10ХСНД и морфология карбидов, трансформирующихся при термической обработке, на механические и магнитные свойства. Предложен метод определения структурных изменений при экспресс-анализе по изменению магнитоупру-гой составляющей магнитного поля рассеяния.
The influence of heat treatment on mechanical and magnetic properties of the steel 10HSND and morphology of carbides, transforming by heat treatment on mechanical and magnetic properties. A method to determine structural changes at the Express-analysis on the change of the magnetoelastic component of the magnetic stray fields.
Ключевые слова: термическая обработка, магнитные свойства, структура, карбиды в стали.
Кeywords: heat treatment, magnetic properties, structure, carbides in the steel.
Введение
В условиях сложного нагружения работа конструкций и машин должна сопровождаться контролем механических, преимущественно прочностных, свойств металла, поэтому вопрос неразрушающего контроля этих свойств имеет важное практическое значение. Процесс нагружения сопровождается изменением механических напряжений в большом диапазоне, а следовательно, в этих условиях упругие напряжения и температурный нагрев могут изменить структуру материала за счет перераспределения углерода. В работе [3] предложена концепция структурного карбидного конструирования сталей на микроуровне, что дает возможность формирования ряда свойств вязкопрочной стали. В статье приведен режим умеренно-температурных (390 - 485°С) технологий коагуляции карбидов, однако, структурные процессы, связанные с перераспределением карбидов на границе зерен доменов, продолжают идти и при более высоких температурах, что
представляют едва ли не больший интерес с практической точки зрения.
К настоящему времени остается не до конца выясненным, что именно является управляющим фактором в процессе карбидного конструирования: режим термической обработки, химический состав или же что-то другое. Ответ на этот вопрос открывает возможность создания структуры с заданными свойствами за счет перераспределения углерода.
Цель настоящей работы: исследование влияния термической обработки на магнитные и механические характеристики стали 10ХСНД и разработка практических рекомендаций по неразрушающему контролю этих свойств по изменению магнитных параметров материала.
Методика проведения исследований
Сталь 10ХСНД имеет химический состав, представленный в таблице 1.
Кремний (Si) % Медь (Cu) % Мышьяк (As) %, не более Марганец (Mn) % Никель (Ni) % Фосфор (P) %, не более Хром (Cr) % Азот (N) % , не более Сера (S) %, не более
0,8-1,1 0,4-0,6 0,08 0,5-0,8 0,5-0,8 0,035 0,6-0,9 0,008 0,04
Для исследований были изготовлены образцы в виде пластин толщиной 10 мм и размерами 75*75 мм для определения коэрцитивной силы, твердости и тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля рассеяния. Все образцы были подвергнуты закалке от 950°С и отпуску при 600, 640, 680 и 720°С с последующим охлаждением в воде. После термической обработки проводились магнито-механические испытания: измеряли коэрцитивную силу, тангенциальную составляющую напряженности магнитного
поля рассеяния до и после ударного нагружения, твердость. Зависимость предела прочности при растяжении и предела текучести от температуры отпуска были взяты из марочника сталей.
Для контроля за изменением карбидно-феррит-ной фазы были получены микрофоторгафии на оптическом микроскопе.
Результаты исследований и их обсуждение На рис. 1 показана аустенитная структура стали, закаленной от 950°С.
Рис. 1 Структура сорбита отпуска в стали 10ХСНД после закалки от 950°С и отпуске а) при 600°С; б) 640°С;
в) 680°С; г) 720°С.
Данные рис. 1 показывают, что структура стали после высокотемпературного отпуска меняется с образованием сорбита отпуска. При более высоких температурах отпуска структура - мартенсит распадается на однородную феррито-карбидную смесь, содержащую карбидные включения. Эволюция размеров карбидных включений хорошо видна на рис.1, причем на рис. 1а -1в заметно улучшение структурного перераспределения карбидов, т.е. области карбидов становятся более распределенными и уменьшаются в размерах. Структура сорбита отпуска наиболее однородна на рис. 1в, при дальнейшем повышении температуры отпуска наблюдается процесс коалесценции - мелкие карбидные монокристаллы «исчезают», поглощаясь более крупными, структурные перестройки карбидов опять становятся более значительными по размерам.
На рис.2 представлена зависимость коэрцитивной силы от температуры отпуска. Видно, что до температур 600°С происходит почти монотонное убывание параметра, вплоть до температуры отпуска 720°С, при дальнейшем увеличении температуры наблюдается резкий скачок. Подобным образом ведет себя и такой параметр как
удельное сопротивление (рис. 3). Скачок удельного сопротивления в области высоких температур отпуска указывает на роль термодефектов, которые были генерированы с участием углерода. Механизм этих явлений в сталях мало изучен.
Обычно, когда делают термическую обработку, управляющим параметром является твердость, однако, как показывают данные рис. 4 а, твердость с увеличением температуры отпуска практически монотонно падает и перераспределения карбидов и их размеров «не чувствует», так же как и предел прочности и предел текучести, изменения которых с температурой отпуска приведены на рис. 4 б.
На графике, приведенном на рис. 5, представлена зависимость изменения тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля рассеяния от температуры отпуска. На кривой хорошо виден максимум при температуре отпуска 600°С, затем заметен резкий спад параметра с увеличением температуры отпуска, следовательно по изменению тангенциальной составляющей магнитного поля рассеяния можно судить о структурной перестройке с участием углерода и термодефектов.
Не, А/м
30 -
25 20 15
10
Нс, А/м
0000000000 2005050505
гч гч т т ^
Тотп, °С
0 0
00 50
1Л 1Л ю ю г-~
505
гч 1Л г-~
0 0
5
0
Рис.2 Зависимость коэрцитивной силы Нс от температуры отпуска закаленной при / = 950 °Си отпущенной в интервале температур от 300 ^ 800 °Сдля стали 10ХСНДпо данным справочника [2];
р, мкОм*см
37 36 35 34 33 32
р, мкОм*см
25 100 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 725 750 775
Тотп, °С
Рис.3 Зависимость удельного сопротивления от температуры отпуска закаленной при t = 950 °Си отпущенной
1500 О0,2
го §1000
еТ
500
200 300 400 Отпуска/ С 500 600
Рис.4 Зависимость твердости (рис.а); предела прочности при растяжении ар и предела текучести а0>2 стали 10ХСНД,закаленной от 900 С (рис.б) от температуры отпуска.
ДИт, А/м
250
200 150 100 50 0
ДНт, А/м
400 500 600 640 680 700 720 760 800 Тотп, °С
Рис.5 - Зависимость магнитоупругого изменения тангенциальной составляющей напряженности магнитного
поля рассеяния от температуры отпуска для стали 10ХСНД
Выводы
1. В работе показано, что наряду с известными механизмами изменения структуры материала с увеличением температуры отпуска, существуют иные механизмы, в которых значительна роль термодефектов. Выявление роли последних в структурных превращениях требует проведения дополнительных исследований.
2. Такой магнитный параметр как изменение тангенциальной составляющей магнитного поля рассеяния отслеживает изменение структуры за счет перераспределения углерода и может быть использован в экспресс-анализе как индикатор неразрушающего контроля механических свойств стали.
Список литературы 1. Новиков В.Ф., Бахарев М.С. Магнитная диагностика механических напряжений в ферромагнетиках. Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2001. 219 с.
2. Бида Г.В., Ничипурук А.П. Магнитные свойства термообработанных сталей. Рос. акад. наук, Урал. отд-ние, Ин-т физики металлов. Екатеринбург,2005.
3. Горынин В.И., Кондратьев С.Ю., Оленин М.И., Рогожкин В.В. Концепция карбидного конструирования сталей повышенной хладостойкости // МиТОМ. 2014. № 10. С. 32-38.
4. Горынин В.И., Кондратьев С.Ю., Оленин М.И. Повышение сопротивляемости хрупкому разрушению перлитных и мартенситных сталей при термическом воздействии на морфологию карбидной фазы // МиТОМ. 2013. № 10. С. 22-29.
5. Пахаруков Ю.В., Оксенгендлер Б.Л., Юну-сов М.С. и др. Элементарные атомные процессы и электронная структура дефектов в полупроводниках. Ташкент: Фан - 1986, 174 с.
6. Пахаруков Ю.В., Оксенгендлер Б.Л., Лапина Н.А. и др. Теоретические аспекты радиационной физики неупорядоченных сред // Радиационные дефекты в гетерогенных многокомпонентных системах. Ташкент: Фан - 1986, с. 3-56.
7. Титова Т.И., Цеменко В.Н., Ратушев Д.В. Структура и свойства высокохромистой стали мартен-ситного класса после термической обработки. // МиТОМ. 2013. № 10. С. 48-52.
УДК 637.5.04
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТРАНГЛУТАМИНАЗЫ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БИОДЕГРАДИРУЕМОГО СЪЕДОБНОГО ПОЛИМЕРНОГО
ПОКРЫТИЯ
Шаталова Александрина Сергеевна
магистрант
Университет ИТМО, г. Санкт - Петербург Шаталов Иван Сергеевич
аспирант,
Университет ИТМО, г. Санкт - Петербург Шлейкин Александр Герасимович
доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой химии и молекулярной биологии Университет ИТМО, г. Санкт - Петербург Бурова Татьяна Евгеньевна кандидат технических наук, доцент Университет ИТМО, г. Санкт - Петербург
INFLUENCE OF TRANSGLUTAMINASE ON MECHANICAL PROPERTIES BIODEGRADABLE EDIBLE POLYMER COATING
Alexandrina Shatalova Master of Science ITMO University
Ivan Shatalov
Candidate of Science
ITMO University
Alexander Shleikin
Dr Med Sc, Head of the Department of Chemistry and Molecular Biology ITMO University Tatyana Burova
Candidate of Technical Science, docent
ITMO University
Аннотация:
В работе исследовано влияние микробной трансглутаминазы (ТГ) на механические свойства (разрывное усилие и удлинение при разрыве) гороховых плёнок. Установлено, что внесение в рецептуру образцов исследуемого материала препарата ТГ увеличивает их прочность. Одновременно выявлено снижение эластичности пленок, полученных из материала, модифицированного с помощью ТГ. ABSTRACT.
The influence of microbial transglutaminase (mTG) on the mechanical properties (tensile strength and elongation at break) of gelatin films was investigated. The addition of mTG into the samples' composition lead to increase in tensile strength. On the other hand the decrease in elasticity of the samples modified with mTG was noticed.
Ключевые слова: пленочный материал, трансглутаминаза, разрывное усилие, удлинение при разрыве. Keywords: plant origin protein, transglutaminase, tensile strength, elongation at break.
Введение
В настоящее время остро стоит проблема переработки вторичного белок-содержащего сырья, образующегося при производстве пищевых продуктов. Это послужило предпосылкой к изучению применения ма-
лоценных белков путём включения их в состав биоде-градируемых и съедобных упаковочных материалов для пищевых продуктов. Для улучшения структурно -механических свойств белковых плёнок используются различные способы, в том числе сшивка полимерных
