Перспективні металеві матеріали та технології їх отримання

Abstract

Актуальність проведення досліджень з вивченням закономірностей формування дисперсійнозміцнених структур монометалевих, біметалевих і композиційних матеріалів визначається необхідністю управління фізико-хімічними і теплофізичними процесами формування матеріалів, що працюють в умовах екстремальних навантажень і абразивного зношування. Метою дослідження є оптимізація складу, структури та технології виробництва таких перспективних матеріалів, як дисперсійнозміцнені азотом и ванадием сталі, біметали та композити для забезпечення високої та стабільної якості отриманих виробів. Розглянути процеси формування структури та властивостей дисперсійнозміцнених структур монометалевих, біметалевих і композиційних матеріалів і встановлені аналітичні закономірності процесів. На основі аналізу отриманих закономірностей виконана оптимізація технологій виробництва дисперсійнозміцнених азотом і ванадієм сталей, виготовлення біметалевих і композиційних виливків. Комплексна оптимізація хімічного складу, режимів розкислення і термічної обробки низько- і середньолегованих литих конструкційних сталей з нітрідванадіевим зміцненням забезпечує додаткове підвищення міцності на 200–250 МПа зі збереженням рівня пластичності, прогартованісті в 2,5–3,3 рази; характеристик холодностійкості в 1,5–3 рази, теплостійкості в 1,4–1,8 рази, стійкості до зворотної відпускної крихкості в 1,3–2,8 рази, зносостійкості в 1,4–2,3 рази, втомної міцності на 30–70%. Удосконалення технології виготовлення біметалевих виливків дозволило в 2,5–6,0 разів збільшить зносостійкість і в 6–8 разів підвищити термін роботи виробів з них, в порівнянні з високомарганцевистої сталлю 110Г13Л, а витрати дефіцитних і коштовних металів і сплавів (мідь, нікель, титан, хром, марганець) скоротити в 1,7–2,0 рази. Розробка та застосування нової технології виготовлення дисперснезміцнених композиційних виливків забезпечила збільшення зносостійкості композиційних виробів в 2,5–2,9, при цьому термін роботи дробильно-розмельного обладнання з композиційними виливками збільшується в 3,0–3,6 разів при первинному та в 3,6–3,9 разів при вторинному подрібненні матеріалів, в порівнянні з високомарганцевистою сталлю Гатфільда. У випадку подрібнення клінкеру збільшення складає від 2,1 до 3,3 разів в порівнянні з біметалевими виливками.