Совершенствование структуры и повышение свойств легированных сталей внепечной обработки комплексным модификатором

Abstract

Объектом исследования являются легированные стали и комплексные модификаторы. Цель работы – повышение свойств легированных сталей, за счет внепечной обработки расплавов комплексными модификаторами, содержащими поверхностно-активные и химически активные компоненты Методы проведения работы: 1) Методика подготовки модификатора, представляющая собой изготовление комплексного модификатора путем смешивания компонентов. 2) Методика оценки механических свойств, заключающаяся в подготовке оснастки для изготовления проб обработанного модификатором сплава, изготовления образцов и испытания их свойств в соответствии с ГОСТ. 3) Методика оценки влияния модификаторов на структуру и свойства стали. 4) Методика оценки влияния технологических факторов и модификаторов на структуру и свойства стали. В настоящей работе решали следующие задачи: 1) Рассмотреть современные модификаторы для легированных сталей и методы их производства. 2) Выбрать базовые составы легированных сталей. 3) Разработать методику и изготовить оснастку для проведения исследований. 4) Провести опыты по модифицированию легированной стали, получить предварительные данные. 5) Изучить влияние структуры стали на ее свойства. 6) Опробовать в производственных условиях комплексные модификаторы для легированных углеродистых и инструментальных сталей. 7) Разработать проект технических условий на комплексные модификаторы для углеродистых легированных и быстрорежущих сталей Полученные результаты: Проведены предварительные опыты по влиянию комплексных модификаторов на легированную сталь. Получены положительные результаты – увеличение механических свойств стали на 15-20 % после модифицирования. Изучено влияние структуры, модифицированной стали 20ГЛ на ее механические свойства. Использовался модификатор, состоящий из силицидов щелочноземельных металлов: Ca, Ba, Sr (РС-7) и добавка поверхностно-активного вещества висмута. С увеличением времени разливки и толщины стенки отливок наблюдается снижение эффекта модифицирования, при этом добавка ПАВ, продлевает эффект, повышаются механические свойства стали, в частности предел текучести. Введение поверхностно-активного вещества висмута влияет только на измельчение структуры, висмут не ухудшает модифицирующего воздействия модификатора на размер и форму неметаллических включений, а его количество не снижает механических свойств. Проведенные исследования показали эффективность использования поверхностно-активных элементов для модифицирования легированных сталей (особенно инструментальных быстрорежущих сталей Р6М5, где получен наибольший эффект по измельчению структуры). Опробован комплексного модификатора для быстрорежущей инструментальной стали Р6М5. Модификатор состоял из 33,3 % FeSi (75 %); 33,3 % алюминия вторичного и 33,4 % висмута. Использование комплексного модификатора позволяет измельчить структуру литой стали Р6М5 (уменьшить размер зерна в 2 – 3 раза), кроме измельчения зерна при модифицировании быстрорежущей стали наблюдается измельчение скелетообразной эвтектической по границам зерен в 3-4 раза. Область применения результатов. Результаты исследований могут быть использованы в литейных цехах машиностроительных заводов для изготовления деталей из легированных сталей.