0741-orgreview (Эволюция структуры и свойств конструкционных низколегированных сталей при кратковременных локальных термических воздействиях концентрированными источниками тепла)

пп -цниим" ~ ~ф 191014, Сани-Петербург, Парадная ул., 8; тел. 18121 271 49 72, 271 32 89; факс (812) 271 49 72, 710 76 60 11ар:даем.сп1ппсогп, с-та11: агаяйусайт сопя ОКПО 07629945, ОГРН 1107847269045, ИПИЛ 7842436263П84201001 УТВЕО~сДАЮ ,;,~.-'."""'-:-'$$р81~тенный г~агьный директор / г',, 0 - года тГ::, ътаьаа сФ' ведущей организации на диссертационную работу Шараповой Динаиды Михайловны по теме: «Эволюгп1я структуры и свойств конструкционных низколегированных сталей при кратковременных локальных термических воздействиях концентрированными источниками тепла», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.09 — Материаловедение (машиностроение) Актуальность темы диссертационной работы Строительство ггромыишенных сооружений и сопутствующих объектов инфраструктуры в Заполярье, постоянное увеличение количества буровых и добывак1щих платформ на шельфе северных морей России веддтся с привлечением большого количества техники и транспортных средств, что определяет необходимость применения в таких условиях хладостойких низколегированных сталей повышенной и высокой прочности.

Обеспечение комплекса физико-механических и эксплуатационных свойств и высокой ремонтопригодности ма1ппностроительных изделий и деталей из таких сталей являегся актуальной проблемой. В диссертации автор сконцентрировался на решении этой актуальной проблемы лля небольшой. но очень важной г1туппы низколегнрованньгх сталей типа 10ХСНД, 15ХСНД, 1ОХНЗМД, 07Г2НДМФБТ с пределом прочности от 490 ло 890 МПа.

Целью работы положено обеспечение стабильности качества машиностроительных изделий из низколегированных хладостойких сталей. заявленных как объект исследований, на основе выявления особенностей процесса эволюции нх структуры и свойств при локальных нагревах. Структура и содержание диссертации Диссертационная работа Д.М. Шараповой изложена на 140 страницах основного текста, который состоит из введения, 6 глав, заключения, библиографического списка нз 10б наименований и 5 приложений. включает в себя 59 рисунков и 19 таблиц. В~~ ввс анни ойсснована адтдитаноств иссдвдованнй и дриввдвиа основная справочная информация о работе: цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы, представлены основные положения работы, выносимые на защиту, сведения об апробации работы и внедрении, публикациях, личном вкладе, объеме и структуре диссертации.

В пе вой главе приведен обзор технической информации по исследуемой проблеме, показано, что активное освоение заполярных регионов и шельфа северных морей определяет необходимость применения в машиностроении хладостойких низколегированных сталей.

Огмечено. что актуальносп* проблемы обеспечения нормативных свойств сталей возрастасг при учете особенностей современного производства машиностроительных изделий, в процессе которого металл, как правило, подвергается локальным кратковременным термическим воздействиям концентрированными источниками тепла, типа сварочных, а при ремонте многократным нагревам. Поэтому необходимый уровень качества, надежности и ремонтопригодности материалов в составе изделий может быть достигнуты при обеспечении всего комплекса их физико-механических и эксплуатационных свойств.

Втор~Гл~а — истониассаий раздел дззсссртадии. тдв дриввдвнн дарадтвристиви исследуемых сталей (1ОХСНД. 15ХСНДа 1ОХНЗМДз 07Г2Н~$ЧФБТ)т выбранных и качестве объекта исследований. нормативные требования к этим сталям. Представлены сведения о применяемом оборудовании н краткое описание методик исследования, в частности, на дилатометре и комплексе Ср1ееЫе, методик неразрушающего контроля. оптической металлографии. микрорентгеноструктурного анализа 1МРСА), измерений твердости, испытаний на растяжение и ударный изгиб.

Кратко изложены принципы построения математических моделей, используемых в исследованиях. В~~таси тыве преиставпеив построснива нв основе урыненив нестаинонарнои теплопроводности математическая модель теплофизических процессов в металле зоны термического влияния ~ЗТВ)т на ее основе пугем численных решений получены расчетные оценки параметров термических циклов применительно к изготовлению и ремонту деталей. Верификация модели осуществлена экспериментально применительно к технологиям восстановления деталей наплавкой и процессам ремонта с применением дуговой строжки. Практический результат теплофизического моделирования состоит в определении параметров термических циклов для моделирования реальных тепловых процессов на дилатометре с целью изучения теплового воздействия и прогнозирования свойств металла ЗТВ исследуемых сгалей.

исследуемых сталей. Экспериментально путем исследования свойств металла модельных образцов после имитационных нагревовт металла из ЗТВ специальных проб и реальных изделий автор изучает взаимосвязь особенностей эволюции структуры со снижением вязкости металла в ЗТВ при двукратном тепловом воздействии ~на примере стали марки 07Г2НДМФБТ). Анализ результатов моделирования на дилатометре термических циклов на модельных ооразцах позволил установить линейную связь средних значений ~медианы) температурного интервала начала и конца превращения аустенита с увеличением скорости охлаждения в интервале температур 800 — 500 '"С.

Определены наиболее опасные режимы повторного нагрева. снижающие вязкость крупного зерна в 3'ГВ. С помощью МРСЛ показано перераспределение легирующих элементов у границ крупного зерна. продемонстрирована связь его со снижением вязкости в этой области ЗТВ. Полученные данные позволили сделать вывод о необходимости ограничения погонной энергии и поставить вопрос о ремоитопригодности машиностроительных изделий из исследуемых сталей. В главе 5 показано.

что рекомендации по снижению погонной энергии могут быть реализованы путем использования высококонцентрированных источников теплоты„ таких как электронный или лазерный луч. Иа высокопрочных сталях после воздействия электронного и лазерного луча в металле ЗТВ наблюдаются мартенситно-бейнитные структуры. Экспериментально показано. что такие сгруктуры не ослабляют металл ЗТВ ~все поперечные образцы разрушались при растяжении по основному металлу. а работа удара на образцах Шарпи при отрицательных температурах превышала нормативные требования).

На основании этого сделан вывод, что при температурах эксплуатации до минус 60'С технолопщ основанные на лучевых спосооах нагрева, и~еют значительные преимущества в сравнении с дуговыми. и будущие производства машиностроительных изделий должны создаваться с учетом этих результатов. В шестой главе решается задача оценки ремонтопригодности исследованных сталей. С использованием оригинальной (но трудоемкой) методики автором произведена градация исследуемых сталей по их ремонтопригодности, Показано, что при использовании лучевых источников нагрева ограничений по количеству локальных нагревов металла при ремонте нег.

Обоснованы ограничения по количеству повторных локальных нагревов при использовании дуговых источников, за исключением стали 1ОХСНД. Приведены сведения о разработке технологической инструкции на ремонт деталей из исследуемых сталей (проект) и разработке руководящего документа на ЭЛС изделий машиностроения РД 5.УЕИА.3595. Представлена информация о внедрении результатов исследований в ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей», в ОАО «Адмиралтейские верфи», в ОАО «Завод технологических источников» и вСЗРМАЦ НАКС. Разный профиль работ данных предприятий подтверждает высокую востребованность результатов исследований рецензируемой диссертационной работы, Заключительная часть последней главы посвящена построению математической (когнитивной)модели производства.

Эта модель (разработанная автором совместно с К.В. Гулаковым) вскрывает возможности повышения качества машиностроительных изделий и является логическим завершением всей диссертационной работы. йртжнЮ соаараса акти ~жара ~ рюутыаюа раооти н нроанс разработанной автором технологической инструкции на ремонт машиностроительных деталей из исследованных сталей. В Автореферате диссертации дана информация обо всех основных этапах, положениях и результатах работы и в аннотированном виде изложено содержание диссертации.

Научная новизна диссертацпонной работы К новым результатам следует отнести усгановленные закономерности и взаимосвязи между технологическими факторами. наблюдаемыми структурными изменениями и изменением свойств стали в ЗТВ в образцах и машиностроительных изделиях. Новым результатом является выявленный факт формирования в стали 07Г2НДМФБТ по границам крупного зерна в ЗТВ хрупких мартенситно-бейнитных участков при повторных нагревах. Установлено, что размеры этих участков зависят от числа повторных нагревов.