Технические науки/1. Металлургия

Д.т.н. Жигуц Ю.Ю., Крайняй І.І., Легеза О.О.

ДВНЗ «Ужгородський національний університет», Україна

Особливості потрійних діагрАм ТЕРМІТНИХ Хромонікелевих СТАЛЕЙ

Вступ. Термітні хромонікелеві сталі знаходяться все більше поширення у різних галузях промисловості насамперед у зв'язку із особливими властивостями – високою корозійною стійкістю, окалиностійкістю, задовільною міцністю, пластичністю, підвищеними механічними властивостями при високих температурах та задовільною зварюваністю.

У поєднанні із перевагами металотермічного методу синтезу цих сталей, з’являється можливість використання високоперегрітого розплаву у технологіях термітного синтезу та зварювання. Синтез литих сплавів металотермічними методами можна проводити при відсутності потужних джерел електроенергії, складного обладнання для традиційного плавлення сплаву та його заливки, без застосування вакуумних пристроїв для проведення процесу синтезу, забезпечуючи високу продуктивність та швидкість технологічного циклу [1-6]. Крім цього металотермічні методи надають можливість використовувати відходи вторинного виробництва. Таким чином, діаграми стану термітних хромонікелевих сталей викликають заслужений інтерес для встановлення структури та властивостей цього сплаву.

Мета роботи. Встановити вплив нікелю та хрому на потрійну діаграму стану термітної хромонікелевої сталі.

Експериментальні дослідження. Аналіз літературних та експериментальних даних [1, 3, 4] показав, що ефективність впливу легуючого елементу нікелю суттєво залежить від вмісту хрому у термітній сталі. Характерним є те, що якщо до термітної сталі з вмістом 10-14% хрому додати 2-4% Ni – отримується мартенситна структура. Із збільшенням вмісту Ni в термітній сталі відмічено зменшення схильності її до гартування разом із зменшенням інтенсивності мартенситних перетворень. При цьому точка початку і кінця мартенситних перетворень зміщується у область менших температур. Збільшення ж вмісту Ni до 10-13% призводить до утворення у структурі термітної сталі стійкого аустеніту.

Встановлено, що при вмісті Cr у термітних сталях більше ніж 13% (наприклад в термітних аналогах промислових сталей Х19, Х22Т, Х27, Х28) незначний вміст Ni дозволяє отримати аустенітно-феритну структуру.

Ґрунтовний аналіз термітних сталей дозволив побудувати ізотермічні розрізи потрійних діаграм стану Fe-Cr-Ni (див. рис. 1).

а б

в г

Рис. 1. Ізотермічні розрізи потрійних Fe-Ni-Cr термітних сталей при різних температурах: а – при 500^оС, б – при 800^оС, в – при 950^оС, г – при 1100^оС

Ізотермічні розрізи побудовано при 500^оС (рис. 1, а), 800^оС (рис. 1, б), 950^оС (рис. 1, в) та 1100^оС (рис. 1, г). У всіх термітних сплавах виявлена структура, яка складається з однофазних або змішаних областей твердих розчинів α+γ. Зустрічаються у окремих областях діаграми Fe-Cr-Ni крім фаз фериту та аустеніту ще і σ-фаза. Особливо її вміст значний у термітних сталях Х18Н9 та Х18Н10Т.

У подальшому результатом дослідження стало встановлення впливу нікелю та хрому на положення мартенситної точки у термітній сталі. По мірі зростання вмісту нікелю у термітній сталі температура мартенситної точки, як і очікувалося, зменшується (рис. 4). Збільшення вмісту Cr так само призводить до суттєвого зменшення точки початку мартенситного перетворення.

Рис. 4. Вплив нікелю та хрому на положення мартенситної точки у термітній сталі

Для термітних сталей – аналогів промислових сталей Х17Н13М2Т та Х17Н13М3Т виявлено, що молібден сприяє збільшенню кількості феритної фази. Та незважаючи на це термітні сталі леговані молібденом більше ніж хромонікелеві сталі схильні до окрихчування особливо при нагріві до температур 650-750^оС в результаті утворення у структурі σ-фази.

Висновки. 1. Розроблено технології синтезу термітних хромонікелевих сталей. 2. Встановлені структури потрійних термітних Fe-Ni-Cr сталей при різних температурах. 3. Побудовані ізотермічні розрізи потрійних Fe-Ni-Cr термітних сталей при 500^оС, 800^оС, 950^оС та 1100^оС. 4. Встановлено вплив нікелю та хрому на потрійну діаграму стану термітної хромонікелевої сталі.

Література:

1. Жигуц, Ю. Ю. Сплави, синтезовані металотермією і СВС-процесами [Текст] / Ю. Ю. Жигуц. — Ужгород : Ґражда, 2008. — 276 с.

2. Жигуц, Ю. Ресурсозберігаюча технологія термітного зварювання сталевих деталей [Текст] / Ю. Жигуц, В. Лазар // Вісник ТДТУ. — 2009. — Т. 14, № 4. — С. 94-98.

3. Жигуц, Ю. Ю. Технологія синтезу термітних жароміцних сталей з карбідним зміцненням / Ю. Ю. Жигуц, Д. Ф. Чернега, В. В. Широков, В. Ю. Талабірчук // Вісник національного університету „Львівська політехніка”. Серія: Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні та приладобудуванні. — 2013. — № 772. — С. 21-26.

4. Жигуц, Ю. Ю. Технологія синтезу хромомарганцевонікелевої термітної сталі Х14Г14Н3Т / Ю. Ю. Жигуц. Высокие технологии в машиностроительном производстве и транспортном машиностроении : 1-ая міжн. научно-техн. конф., 17-18 октября 2013 г. : зборник тез. — Полтава : Полтавский национальный технический ун-тет им. Ю. Кондратюка, 2013. — С. 13.

5. Жигуц, Ю. Ю. Технологія одержання та службові властивості тер-мітної сталі 20 / Ю. Ю. Жигуц. Металургія : Збірник наукових праць : — Вип. 2 (10). Запоріжжя. ЗДА, 2013. — С. 48 – 52.

6. Жигуц, Ю. Ю. Термітні ливарні нержавіючі сталі аустенітно-феритного класу / Ю. Ю. Жигуц. Вісник Сумського державного університету. Серія : Технічні науки. — 2013. — № 1. — С. 120 - 124.