На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Диплом Влияние содержания никеля на время аустенитно-перлитного превращения в сталях Cr-Ni-Mo-V композиции

Информация:

Тип работы: Диплом. Добавлен: 30.4.2014. Сдан: 2011. Страниц: 70. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):




Введение
1. Литературный обзор
1.1 Требования, предъявляемые к изделиям из сталей Cr-Ni-Mo-V
композиций
1.2 Влияние легирующих элементов на структуру и свойства
бейнитной стали
1.2.1 Влияние примесей на свойства сталей
1.3 Явление отпускной хрупкости
1.4 Явление структурной наследственности
1.5 Применяемые режимы ТО на современных предприятиях
1.6 Постановка задачи

2. Оборудование для проведения исследования
2.1 Оборудование для проведения термической обработки
2.2 Оборудование заводской лаборатории

3. Материалы и методика проведения исследования
3.1 Исследуемые материалы
3.2 Изучение фазовых и структурных превращений в стали
дилатометрическим методом
3.3 Определение твердости
3.4 Исследование микроструктуры
3.4.1 Определение величины зерна

4. Экспериментальная часть
4.1 Анализ диаграмм распада Аустенита
4.2 Определение кинетики распада Аустенита
4.3 Построение режимов ПТО
4.3.1 Проведение ПТО образцов из анализируемых марок стали
4.3.2 Изучение микроструктуры анализируемых сталей после проведения
ПТО
4.4 Назначение пробных закалок и отпусков
4.4.1 Определение размеров зерна
4.5 Рекомендации по назначению режимов ПТО и ОТО

5. Основные выводы по работе
6. Экономическая часть
7. Безопасность жизнедеятельности на производстве
Список литературы
Введение

Задачи получения высоких служебных характеристик стали и снижения себестоимости наиболее значимы для современного материаловедения.
Технический прогресс машиностроения, топливно-энергетического комплекса, строительной индустрии требует постоянного повышения уровня свойств используемых материалов с целью увеличения допустимых нагрузок, снижения металлоёмкости и обеспечения надёжности конструкций во всё более усложняющихся условиях эксплуатации. В связи с этим проблема рационального легирования и назначения оптимальных режимов термической обработки материалов для изготовления изделий ответственного назначения является одной из центральных и наиболее актуальных. Вместе с тем, она тесно связана с проблемой эффективности производства, то есть уменьшения затрат при изготовлении материалов и конструкций с требуемым комплексом рабочих характеристик.
Основным конструкционным материалом для изготовления крупных изделий ответственного назначения являются стали Cr-Ni-Mo-V композиции, обладающие уникальным сочетанием сквозной прокаливаемости, равномерно высокими механическими свойствами по всему сечению деталей, высокой прочностью при высокой пластичности и вязкости. Области применения изделий из сталей данной композиции разнообразны и обширны - атомная энергетика, турбостроение, автопромышленность, авиация.
Целью данной работы является исследование влияния содержания никеля на длительность аустенитно-перлитного превращения и назначение оптимальных режимов предварительной и окончательной термической обработки.


1. Литературный обзор

1.1 Требования, предъявляемые к изделиям из сталей Cr-Ni-Mo-V композиций

Стали Cr-Ni-Mo-V композиций широко применяются при производстве крупных поковок для изделий ответственного назначения. К таким изделиям относятся, например, роторы паровых турбин, валы гидротурбин.
Для безопасной эксплуатации подобных изделий сталь должна удовлетворять следующим требованиям:
§ Обеспечивать заданный уровень прочностных характеристик (условный предел текучести и временное сопротивление) и характеристик пластичности (относительное удлинение и сужение при комнатной и рабочей температурах); нормативное значение ударной вязкости и критической температуры хрупкости. Следует отметить необходимость обеспечения заданных свойств во всем рабочем сечении заготовок как после основного отпуска (относительно роторов), так и после дополнительных отпусков минимальной и максимальной продолжительности (применительно к испытанию заготовок корпусов реакторов);
§ Стали должны быть технологичны на всех стадиях металлургического передела: выплавке, ковке, предварительной и окончательной термической обработке;
§ Стали должны обеспечивать удовлетворительную свариваемость в заданных толщинах и в сочетании со сварочными материалами при оптимальных режимах послесварочных отпусков, обеспечивать свойства металла шва и ОШЗ не ниже нормативных значений;




1.2 Влияние легирующих элементов на структуру и механические свойства бейнитных сталей

При комплексном легировании вводимые в сталь элементы влияют вовсе не аддитивно: они могут или резко усиливать влияние друг друга на свойства металла или его ослаблять. Рассмотрим влияние легирующих элементов на свойства бейнитных сталей Cr-Ni-Mo-V композиций.
Под влиянием никеля эвтектоидная точка S и точка E, отвечающая предельной растворяемости углерода в аустените, сдвигаются влево, в сторону пониженного содержания углерода: каждый 1% никеля понижает содержание углерода в перлите приблизительно на 0,05%. Таким образом, в стали с 4% Ni структура из 100% перлита получается при 0,6% С. Температура ферритного и перлитного превращений под влиянием никеля понижаются: на каждый 1% никеля критические точки стали понижаются при нагревании примерно на 10°С, а при охлаждении - на 15°С. [4]
При > 2,0-2,5% Ni инкубационный период и время полного изотермического превращения аустенита увеличивается, а температура, при которой аустенит обладает минимальной устойчивостью, понижается.
Никель является единственным элементом, интенсивно снижающим порог хладноломкости, уменьшая тем самым склонность стали к хрупким разрушениям.

Рис. 1.2.1 Влияние легирующих элементов на порог хладноломкости

Никель и железо обладают полной взаимной растворимостью и имеют
почти одинаковое кристаллическое строение решеток. Никель не образует карбидов и находится в стали в твердом растворе в феррите или аустените.
Никель способствует увеличению прокаливаемости в стали, уменьшает критическую скорость закалки аналогично молибдену, снижает критические точки мартенситного превращения при охлаждении, что позволяет проводить закалку стали в масло, а также обеспечить получение в структуре небольшого количества остаточного аустенита, увеличивающего пластичность и вязкость.
Несмотря на свои высокие механические свойства, конструкционная сталь с одним легирующим элементом - никелем - применяется сравнительно редко, например, в таких случаях, когда требуется особо высокая ударная вязкость. Объясняется это, во-первых, большой стоимостью никелевой стали, а во-вторых, тем, что в присутствии некоторых других легирующих элементов действие никеля на свойства стали проявляется значительно сильнее, чем в монолегированной стали. Так, при 0,4% С 3%-ная никелевая сталь 40Н3А дает приблизительно такую же прокаливаемость, как хромоникелевая 40ХН2А с 0,6% Сr и 1,5%Ni. Содержание хрома обычно в 2-3 раза меньше, чем никеля - при таком соотношении хром и никель оптимально дополняют друг друга. Введение хрома понижает критическую скорость закалки, подобно никелю, в связи с чем увеличивается прокаливаемость. Вместе с тем, хром, как и никель, значительно увеличивает инкубационный период и время полного распада аустенита. Cr препятствует росту зерна аустенита, что уменьшает склонность стали к перегреву и положительно сказывается на пластичности и вязкости получившегося в результате закалки бейнита.
Наличие хрома в стали способствует некоторому повышению порога хладноломкости рис. 1.2 .1 .
Хром, как и большинство других элементов, снижает критические мартенситные точки при закалке, что способствует появлению остаточного аустенита. Таким образом, пластичность и вязкость стали могут увеличиться.
Хром может способствовать увеличению склонности стали к отпускной хрупкости, но при наличии в стали достаточного количества молибдена, этот эффект не проявляется.
При отпуске хром очень сильно замедляет распад карбидных частиц и сохраняет пресыщенность ?-раствора углеродом, то есть сохраняется состояние отпущенного мартенсита до температур 450-500 оС. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, хром снижает скорость диффузии углерода в ?-растворе. Во-вторых, под влиянием хрома повышается прочность межатомных связей в решетке ?-раствора, при этом затрудняется переход атомов через границу ?-раствор-карбид и, следовательно, затрудняется распад мартенсита. Хром снижает свариваемость стали, так как, окисляясь, образует тугоплавкие оксиды Cr2O3, резко повышает твердость стали в зоне термического влияния, образуя карбиды хрома, а также способствует возникновению закалочных структур.
Другим немаловажным легирующим элементом сталей данной композиции является молибден. Как и хром, молибден - сильный карбидообразующий элемент. Mo повышает вязкость и пластичность стали - после улучшения сталь с содержанием молибдена получает волокнистый излом, что очень ценно для изделий, испытывающих резкие ударные нагрузки. Под влиянием молибдена в присутствии хрома и никеля резко снижается критическая скорость закалки, что, в свою очередь, способствует увеличению прокаливаемости.
Также стоит отметить тот факт, что молибден измельчает зерно аустенита. За счет образования тугоплавких мелкодисперсных карбидов типа МоС и MoC2. Дисперсность бейнита, образовавшегося в результате закалки стали, зависит в первую очередь от размера исходного зерна аустенита. Следовательно, легирование конструкционной стали молибденом обеспечивает образование при закалке мелкодисперсной игольчатой структуры мартенсита, которая при последующем высоком отпуске имеет хорошие показатели пластичности, вязкости и хлдадостойкости.
Ванадий, как хром и молибден, измельчает размер зерна аустенита. Что связано с выделением избыточных карбидов, не растворяющихся в аустените, затрудняющих рост зерна при нагреве под закалку и уменьшающих склонность стали к перегреву. Благодаря этому получаемый при закалке бейнит мелкодисперсен и сталь обладает повышенными характеристиками пластичности и вязкости.
Как видно из рис. 1.2.1. ванадий активней других элементов повышает порог хладноломкости.
Влияние ванадия на прокаливаемость стали определяется содержанием в стали углерода, температурой нагрева под закалку и длительностью выдержки при нагреве. Применяя повышенную или высокую температуру нагрева под закалку, можно повысить прокаливаемость.
При содержании ванадия ?0,1 при высоких температурах отпуска может произойти вторичное твердение. То есть образование в процессе отпуска дисперсных выделений специальных тугоплавких карбидов типа VC на дислокациях, закрепляющих последние.
Ванадий, введенный в сталь, активно реагирует с кислородом и азотом, продукты этих реакций всплывают на поверхность металла в шлаке, который удаляется в процессе плавки, очищая металл от неметаллических включений, которые охрупчивают сталь, снижая механические свойства. Тем самым повышается качество отливок.


1.2.1 Влияние примесей на свойства сталей

Резко отрицательное воздействие на хладноломкость оказывают фосфор, сера, растворённые газы: кислород, азот, водород.
Сера
Сера практически нерастворима в аустените и присутствует в сталях и сплавах в виде хрупких сульфидов FeS и MnS, входящих в эвтектику с температурой плавления 985°С. Причем эта эвтектика, как правило, кристаллизуется по границам зерен.
Повышение содержания серы существенно снижает механические и физико-химические свойства сталей, в частности, пластичность, ударную вязкость, сопротивление хрупкому разрушению и коррозионную стойкость. При горячем деформировании сталей и сплавов большое содержание серы ведет к красноломкости, проявляющейся появлением надрывов по включениям FeS. Кроме того, повышенное содержание серы снижает свариваемость готовых изделий.
Фосфор
Фосфор в сталях и сплавах присутствует в твердом растворе a-Fe.
Фосфор, как и сера, относится к наиболее вредным примесям в сталях и сплавах. Увеличение его содержания даже на доли процента, повышая прочность, одновременно повышает текучесть, хрупкость и порог хладноломкости и снижает пластичность и вязкость. Это объясняется тем, что фосфор вызывает сильную внутрикристаллическую ликвацию и способствует росту зерен в металле. Вредное влияние фосфора особенно сильно сказывается при повышенном содержании углерода.
Кислород и азот
Кислород и азот растворяются в ничтожно малом количестве и загрязняют сталь неметаллическими включениями (оксидами, нитридами, газовой фазой). Они оказывают отрицательное воздействие на свойства, вызывая анизотропию механических свойств, повыше­ние хрупкости и порога хладноломкости, а также снижают вязкость и выносливость. Азот в небольших количествах увеличивает прочность и твердость стали в присутствии карбонитридообразующих элементов, но снижает пластичность. Повышенное количество азота вызывает деформационное старение. Старение медленно развивается при комнатной температуре и ускоряется при нагреве до 250°С.


Водород
Водород содержится в твердом растворе a-Fe или скапливается в порах, на неметаллических включениях, межфазных границах и на дислокациях. Увеличение его содержания в сталях и сплавах приводит к увеличению хрупкости. Кроме того, в изделиях проката могут возникать флокены, которые развивает водород, выделяющийся в поры. Флокены инициируют процесс разрушения.
Флокены - дефекты внутреннего строения стали в виде серебристо белых пятен (в изломе) или волосовин (на протравленных шлифах). Встречаются главным образом в катаных и кованых изделиях. Флокены сильно понижают механические свойства стали, так как уменьшают рабочее сечение стальных изделий и являются острыми внутренними надрезами, в которых сосредотачиваются напряжения и начинается разрушение металла.
Механизм образования флокенов заключается в том, что растворимость водорода в железе с понижением температуры резко падает. При охлаждении стали имеющийся в ней водород выделяется из твердого раствора и сосредотачивается в мельчайших порах, на стыках зёрен стали, на границах мозаичных блоков, переходя из атомарного состояния в молекулярное. Накапливаясь в очагах выделения, водород создает громадные давления, которые превосходят прочность стали и вызывают появление в стальных изделиях внутренних трещин - флокенов.
Флокены чаще всего появляются при быстром (ускоренном) охлаждении стальных поковок, особенно в области 200-250°С. Если к этому интервалу температур сталь охлаждать медленно, то флокены могут и не образоваться. Объясняется это тем, что у легированной стали при ускоренном охлаждении аустенит переохлаждается и ниже 250°С претерпевает мартенситное превращение. Растворимость водорода в Fe-? значительно ниже, чем в Fe-?, поэтому при переходе аустенита в мартенсит происходит выделение водорода, что приводит к появлению флокенов.
Для предупреждения образования флокенов принимают ряд мер при выплавке, ковке и термической обработке стали. Например, для уменьшения попадания водорода в сталь перед загрузкой в плавильные агрегаты прокаливают все присадочные материалы, используют хорошо просушенные ковши. Очень эффективный способ уменьшения содержания водорода в стали и предупреждения появления флокенов - плавка и разливка стали в вакууме.
При ковке и прокатке флокеночувствительной стали для удаления водорода заготовки нагревают при возможно более высокой температуре и по возможности более длительное время. Горячую обработку заканчивают при высокой температуре и заготовки охлаждают по особому графику обычно очень медленно в области температур перлитного и мартенситного превращений. В некоторых случаях для удаления водорода сталь подвергают специальному отжигу. Сталь под влиянием медленного охлаждения после ковки или специального отжига для удаления водорода приобретает «иммунитет», и при дальнейшей горячей обработке флокены уже не образуются независимо от скорости охлаждения.
При контроле стали на флокены из стальных заготовок вырезают темплеты, которые после шлифовки и полировки подвергают специальному травлению на выявление флокенов. Флокены можно обнаружить также при помощи прозвучивания заготовок или деталей на ультразвуковом дефектоскопе. При исследовании необходимо учитывать ,что флокены часто возникают не сразу после охлаждения заготовок, а черкз определенный промежуток времени, который называется инкубационным периодом флокенообразования и длится иногда несколько суток.
В некоторых случаях крупные заготовки с обнаруженными в них флокенами перековывают на заготовки более тонкого сечения, так как при достаточном обжатии флокены завариваются и в кованых или катаных изделиях диаметром менее 50мм обычно не обнаруживаются.
Хромоникельмолибденовые стали, имеющие низкую критическую скорость закалки, наиболее чувствительны к флокенам. Разливка стали в вакууме, оптимальный выбор режимов термической обработки помогают устранить склонность стали к флокенообразованию.

1.3 Явление отпускной хрупкости

Еще один существенный дефект легированной стали некоторых марок - отпускная хрупкость - резкое понижение ударной вязкости закален........

Список литературы

1. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
2. Цуканов В.В., Белецкий В.Г., Калинин Г.Ю. Теория и технология термической и химико-термической обработки. СПб.: ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей», 2006. 126с.
3. Бернштейн М.Л., Бокштейн Б.С. Металловедение и термическая обработка стали. М.: Металлургия, 1983. 368с.
4. Солнцев Ю. П., Пряхин Е. И., Ф. Войткун. Материаловедение. М.: МИСИС, 1999. 600с.
5. Э. Гудремон. Специальные стали. Перевод с немецкого языка. М.: Металлургия, 1976. 734 с.
6. Приданцев М.В., Давыдова Л.Н., Тамарина И.А. Конструкционные стали. М.: Металлургия , 1980, 288с.
7. Вязников Н.Ф. Легированная сталь. М.: Металлургиздат, 1965. 268с.
8. Браун М.П. Комплексно легированные конструкционные стали. Киев: Наукова Думка, 1985. 290с.
9. Бернштейн М.Л. Прочность стали. М.: Металлургия, 1974. 200с.
10. Гладштейн Л.И., Литвиненко Д.А. Высокопрочная сталь. М.: Металлургия, 1972. 240с.
11. Одесский П.Д., Ведяков И.И., Горпинченко В.М. Предотвращение хрупких разрушений металлическиж строительных конструкций. М.: СП Интермет Инжиниринг, 1998. 220с.
12. Браун М.П. Излом и хрупкость конструкционной легированной стали. М.: Машгиз, 1970. 250с.
13. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов: учебник для вузов 2-е изд. М.: Металлургия, 1983. 352 с.
14. Черменская Н.Ф. Исследование структуры и свойств никельхроммолибденовых сплавов. М: Металлургия, 1970г., 275с.
15. Белов С.В. «Справочник по безопасности производственных процессов», Москва, «Машиностроение», 1979 г., 247с.
16. Злотников С.А. «Техника безопасности и производственная санитария», Москва, «Машиностроение», 1984 г., 320С.
17. Геворкян А.М., Карасёва А.А. «Экономика и организация производства» в дипломных проектах по технологическим специальностям», Москва, «Высшая школа», 1982 г.,275с.


Журналы:

1. Научно-технический журнал Вопросы материаловедения, №2 (50), 2007г. Влияние тепловых выдержек на критическую температуру хрупкости сталей Cr-Ni-Mo-V для корпусов реакторов с водой под давлением. ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей»
2. Научно-технический журнал Вопросы материаловедения, №3 (63), 2010г. Влияние технологии получения стальных заготовок на склонность к хрупкому разрушению.
3. Металловедение и термическая обработка металлов (МиТОМ), №4 (622), апрель 2007. Фазовый состав и упрочнение сталей системы Fe-Cr-Ni-Co-Mo c мартенситно-аустенитной структурой. ОАО «Научно-техническое издательство «Машиностроение»
4. Заготовительные производства в машиностроении, №6, 2009. Дилатометрический анализ. «Издательство «Машиностроение».





Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.