Диссертация (1025543), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Однако даже после отжига при 1100ºС значениемикротвердости в 1.25 раза выше (225 HV 0.05), чем в закаленном состоянии.Таким образом, даже после отжига в интервале температур 800÷1100Ссохраняется высокий уровень прочностных свойств. Из Рис. 4.5, г, д, гдепредставлена дислокационная структура стали после отжигов при 900 и 1000С, иРис. 4.9, на котором приведены результаты оценочного расчета плотностидислокаций по физическому уширению рентгеновских пиков, видно, что при этихтемпературах отжига в стали сохраняются высокие значения  (3109 см-2). Повидимому, повышенная плотность дислокаций и является основной причинойсохранения высоких показателей прочности при столь высоких температурахотжига.

Возможно, аннигиляции дислокаций мешает избыточная концентрацияатомов азота и кислорода, растворенная в аустенитном твердом растворе.117Рис. 4.12. Изменение микротвердости стали при отжигеИ только высокотемпературный отжиг при температуре 1200 ºС, прикотором примесные атомы выходят из твердого раствора, формируя частицывторой фазы, и появляется характерная для аустенитной стали структура скристаллами полиэдрической формы, приводит к снижению твердости до уровнязакаленного состояния.В Таблице 18 представлены прочностные свойства стали после отжига притемпературах 700 ºС, 1000 ºС и 1200 ºС.4.2.2.

Ударная вязкость сталиВ Таблице 18 приведены результаты испытаний на ударную вязкостьобразцов, полученных методом СЛП и дополнительными отжигами притемпературах 700°С, 1000°С, 1200°С, в сравнении со значением для образца послестандартной закалки в воду. Из таблицы видно, что ударная вязкость стали,полученной методом СЛП, составляет 310 Дж/см2, что примерно в 1,5 раза вышеударной вязкости эталонного образца (180 Дж/см2). Ударная вязкость образцапосле СЛП и дополнительного отжига при 700С практически совпадает созначением KCU в исходном состоянии, а после СЛП и высокотемпературного118отжига 1200°С  со значением KCU закаленного образца (σв*  рассчитанноезначение).Таблица 18.Изменение прочности и ударной вязкости стали при отжигеОбработкаHV 0.05σв*, МПаKСU, Дж/см2СЛП265800310СЛП+отжиг 700°С255750300СЛП+отжиг 1000°С225700270СЛП+отжиг 1200°С175500220Эталон180500180На Рис.

4.13 представлены изломы стали в исходном состоянии после СЛП, атакже после СЛП и дополнительного высокотемпературного отжига. Намикрофотографиях 4.13, а, б видны утяжки, образовавшиеся по краям излома исвидетельствующие о вязком характере разрушения обоих образцов. Для обоихизломов характерна высокая степень рельефности поверхности.В плоскости излома наблюдаются ямки разрушения: в образце, полученномметодом СЛП, средний диаметр ямок излома совпадает с размером ячееккристаллизации (0,5 мкм), края ямок имеют волнистое очертание. Ямкиразрушения в изломе образца, подвергнутого дополнительному отжигу, имеютсредний размер 0.5¸2 мкм, в большинстве ямок излома можно наблюдатьвключения сферической формы, которые, как говорилось выше, представляютсобой оксидные частицы.119Красной стрелкой показаны утяжкиРис.

4.13. Изломы образца после СЛП (а, в) и после дополнительного отжига1200°С (б, г)4.2.3. Электрохимические характеристики стали после дополнительныхотжиговИсследованиевлияниядополнительнойтермическойобработкинаэлектрохимическое поведение аустенитного сплава, полученного СЛП методом,проводилось на образцах, подвергнутых дополнительному отжигу при 300, 600,800 и 1100С. На Рис. 4.14, 4.15 приведены кинетические кривые установлениястационарного электродного потенциала в 3%-ном водном растворе NaCl иполяризационные кривые для этих образцов.120Рис. 4.14.Кинетические кривые установления стационарного электродного потенциала в 3%ном водном растворе NaCl образцов, полученных СЛП и отжигами притемпературах 300°С (1), 600°С (2), 800°С (3), 1100°С (4)Из Рис. 4.14 видно, что после всех температур отжига сплав сохраняетсклонность к самопассивации: со временем потенциал смещается в сторону болееположительных значений. После отжигов при 300, 600 и 800С, когда стальсохраняет ячеистую структуру, ход кинетических кривых практически совпадает, ион близок к тому, что наблюдается для образца в исходном состоянии после СЛП.Стационарный электродный потенциал для этих образцов равен примерно 460 мВотносительно нормального водородного электрода.

После отжига 1100С, прикотором в структуре фиксируются полиэдрические кристаллы со сферическимиоксидными включениями, кинетическая кривая относительно кривых длятемператур отжига 300, 600 и 800С смещается в сторону более положительныхпотенциалов, а стационарный электродный потенциал становится равнымпримерно 430 мВ.121На Рис. 4.15 представлены поляризационные кривые стали после СЛП идополнительного отжига. Интересно, что для всех образцов после отжигахарактерно появление площадки пассивации: при температурах отжига 300, 600 и800°С ширина площадки пассивации составляет ~400 мВ, а при температуреотжига 1100°С  около 1400 мВ. Причем после отжига при 1100°С плотность токатранспассивации ~0.08 мА/см2, в то время как у остальных образцов ~0.02 мА/см 2.Кроме того, на поляризационных кривых образцов, подвергнутых отжигам при300, 600 и 800°С, присутствуют скачки плотности тока при напряжении около -400мВ, а при температуре отжига 600°С имеет место еще один скачок плотности токапри напряжении ~450 мВ, после отжига 1100°С подобные скачки отсутствуют.Скачки плотности тока возникают в процессе электрохимического растворенияотдельных структурных составляющих.

Предположительно, может происходитьрастворение сегрегационных выделений на границах ячеек. По результатамструктурных исследований известно, что сегрегации на границах присутствуют встали до температуры 800С. Возможно, часть выделений при температуре отжига300С обладают достаточной стабильностью и не растворяются, а при 800С ониуже растворились, что могло бы объяснить дополнительный скачок плотности токапри 600С.Рис. 4.15.

Поляризационные кривые отожженной стали1224.3. Разработка комплексной технологии получения сложнопрофильныхдеталей из стали 03Х17Н14М3Для получения качественного сложнопрофильного изделия из аустенитнойстали 03Х17Н14М3 нами предложена комплексная технология, состоящая из СЛПи последующего отжига, и критерии ее оптимизации.Так как СЛП является порошковой технологией, то после его применения вобъекте неизбежно сохраняется остаточная пористость, которая не может бытьудалена или уменьшена последующей термической обработкой. Поэтомуобязательным критерием качества детали является минимальная пористостьизделия, которая может быть обеспечена подбором технологических параметровпроцесса СЛП.

Первым этапом оптимизации данной технологии является подбормощности лазерного пучка, скорости его сканирования, стратегии плавления,диаметрафокусирующегопятна,расстояниямеждутреками,защитнойатмосферы, порошковой гранулометрии, обеспечивающих минимальное значениепористости. В данном исследовании параметры СЛП процесса были выбранысогласно существующим литературным данным [8-10, 14].Следует иметь в виду влияние защитной атмосферы на уровеньэксплуатационных свойств стали. В данной работе было показано, что в процессеСЛП атомы защитной атмосферы (азота) насыщают сплав до концентрацийпорядка 0.1 масс.%. Известно, что азот в таком количестве оказываетблагоприятное влияние как на прочность, так и коррозионные свойства стали.Как было показано в исследовании, в детали, полученной СЛП методом,сохраняются значительные остаточные напряжения (раздел 3.2.3). Для их снятияистабилизацииструктурысталисбольшимколичествомдефектовкристаллического строения необходимо проводить отжиг.

Применение отжигастали после СЛП в диапазоне температур (700 – 1200˚С) может приводить кизменению ее твердости от 265 до 170 HV (Рис. 4.11). Для сталей данного классазначение твердости хорошо коррелирует с временным сопротивлением [102], и σв123может быть определено как 3∙HV (Таблица 4.6).

При выборе режимапоследующей термической обработки критерием является требуемый уровеньпрочностных, коррозионных свойств, а также значение ударной вязкости.Показано, что отжиг при температурах до 700°С не приводит к понижениюпрочности, но позволяет снять остаточные напряжения в детали. Поэтому дляформирования деталей с максимальным уровнем прочностных свойств (σв=850МПа, КСU=300 Дж/см2) рекомендуется после СЛП проведение дополнительногоотжига при 700°C. Однако коррозионные свойства стали 03Х17Н14М3 послетакой обработки несколько уступают свойствам после стандартной обработки:стандартный электродный потенциал в 3%-ном водном растворе NaCl составляет-460 и -430 мВ, соответственно.

Применение СЛП с последующим отжигом 700°Cрекомендуется при изготовлении лопаток, форсунок, деталей крепления,элементовконструкциитурбореактивныхдвигателей,идругихдеталейэнергетического машиностроения, работающих при температурах менее 700°С.Для формирования деталей, не уступающих по прочностным (σв=500 МПа,КСU=220 Дж/см2) и коррозионным свойствам аустенитной стали послестандартной обработки, необходимо выбрать температуру отжига 1200°C. Сталь стакимуровнемсвойствприменяетсяприпроизводствелабораторногооборудования, в пищевой и целлюлозной промышленности.В зависимости от требуемого уровня свойств детали также могут бытьвыбраны промежуточные температуры отжига стали после СЛП.

Например, послеотжига 1000°C σв=700 МПа, КСU=270 Дж/см2, Е=-440 мВ. Такая обработка можетбыть рекомендована для получения теплообменников или деталей их крепежа.Ниже представлена рекомендуемая схема СЛП и последующей термическойобработки.124* λ – длина волны лазерного излучения, Р – мощность лазера, d – размерсфокусированного пятна на поверхности порошка, V – скорость сканированиялазерного луча, t – толщина насыпанного слоя, h – расстояние между треками.125ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ1. Изучены закономерности структурообразования стали 03Х17Н14М3 при СЛП.Установлено, что ячеистая структура кристаллизации подобна структуре развитойпластической деформации: границы ячеек представляют собой объемныесплетения дислокаций, тогда как в объеме ячеек их плотность значительно ниже.2.

Характеристики

Список файлов диссертации