Термомеханическая обработка аустенитных статей и сплавов

Содержание

Введение

Глава 1. Характеристика аустенитных сталей и сплавов как объектов упрочняющей обработки

1.1. Классификация и маркировка аустенитных сталей и сплавов

1.2. Фазовый состав и структурные особенности аустенитных сталей

1.3. Физико-механические свойства и области применения аустенитных сталей и сплавов

Глава 2. Физические основы термомеханической обработки (ТМО) аустенитных сталей и сплавов

2.1. Классификация методов ТМО для сталей аустенитного класса

2.2. Особенности высокотемпературной ТМО (ВТМО) сталей аустенитного класса

2.3. Особенности низкотемпературной ТМО (НТМО) сталей аустенитного класса

2.4. Структурные и фазовые превращения в аустенитных сталях при ТМО

Глава 3. Особенности и эффективность применения ТМО для аустенитных сталей и сплавов

3.1. Режимы ВТМО и их влияние на свойства аустенитных сталей

3.2. Режимы НТМО и их влияние на свойства аустенитных сталей и сплавов

3.3. Сравнительный анализ эффективности ВТМО и НТМО

3.4. Зависимость механических свойств от технологических параметров ТМО

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Термомеханическая обработка аустенитных сталей и сплавов

Направление: Технологии материалов
Предмет: Металловедение и термическая обработка металлов

ВВЕДЕНИЕ

Термомеханическая обработка аустенитных сталей и сплавов представляет собой одно из приоритетных направлений развития отечественной металлургической промышленности в условиях реализации Стратегии развития металлургической промышленности России до 2030 года и задач технологического суверенитета. Аустенитные стали, обладающие уникальным сочетанием высокой коррозионной стойкости, жаропрочности и технологичности, широко применяются в энергетическом, химическом, нефтегазовом машиностроении и атомной промышленности. Однако традиционная термическая обработка не позволяет в полной мере реализовать потенциал упрочнения этих материалов, что обусловливает необходимость применения комбинированных методов воздействия, сочетающих пластическую деформацию и термическое воздействие [1, c. 15].

Актуальность темы курсовой работы определяется растущими требованиями к прочностным характеристикам металлопродукции при сохранении пластичности и вязкости, что критично для ответственных конструкций, эксплуатируемых в экстремальных условиях. Термомеханическая обработка позволяет существенно повысить комплекс механических свойств аустенитных сталей за счет формирования субзеренной и ячеистой структуры, измельчения зерна и создания благоприятного распределения дислокаций. Ведущие российские предприятия — ПАО «Северсталь», ПАО «ММК», АО «ОКБМ Африкантов» — активно внедряют технологии ТМО для повышения конкурентоспособности продукции и снижения металлоемкости конструкций [3, c. 42].

Степень разработанности проблемы в отечественной научно-технической литературе достаточно высока: фундаментальные исследования проведены в НИТУ МИСиС, ИМет РАН им. А.А. Байкова, ЦНИИчермет им. И.П. Бардина. Разработаны теоретические основы высокотемпературной и низкотемпературной ТМО, установлены закономерности структурообразования, однако практические аспекты применения ТМО для конкретных марок аустенитных сталей требуют дальнейшего изучения и адаптации к условиям отечественного производства.

Цель курсовой работы: исследовать физико-металлургические основы термомеханической обработки аустенитных сталей и сплавов и обосновать эффективность применения различных режимов ТМО для повышения комплекса механических свойств.

Задачи курсовой работы:

• систематизировать классификацию, маркировку и области применения аустенитных сталей и сплавов как объектов упрочняющей обработки;
• проанализировать физические основы и механизмы структурообразования при высокотемпературной и низкотемпературной ТМО;
• исследовать влияние технологических параметров ТМО на фазовый состав и структуру аустенитных сталей;
• провести сравнительный анализ эффективности различных режимов ТМО по критериям прочности, пластичности и вязкости;
• разработать практические рекомендации по выбору оптимальных режимов ТМО для конкретных марок аустенитных сталей.

Объект исследования: аустенитные стали и сплавы, подвергаемые термомеханической обработке на участке термической обработки прокатного цеха ПАО «ММК».

Предмет исследования: процессы структурно-фазовых превращений и изменения механических свойств аустенитных сталей при различных режимах термомеханической обработки.

Методологическая база курсовой работы включает теоретические положения физического металловедения, теории пластической деформации, термодинамики и кинетики фазовых превращений; нормативную базу: ГОСТ 5632-2014, ГОСТ 4543-2016, ГОСТ 1497-84, ГОСТ 9012-59, а также Федеральный закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

Научная новизна работы заключается в систематизации современных представлений о механизмах упрочнения аустенитных сталей при ТМО и обосновании зависимости комплекса свойств от технологических параметров обработки.

Теоретическая значимость состоит в углублении понимания процессов структурообразования в аустенитных сталях при термомеханических воздействиях. Практическая значимость определяется возможностью применения результатов исследования для совершенствования технологических процессов термической обработки на предприятиях металлургического комплекса России.

Структура курсовой работы: работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы, включающего 28 источников.

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ КАК ОБЪЕКТОВ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ

1.1. Классификация и маркировка аустенитных сталей и сплавов

Аустенитные стали представляют собой класс легированных сталей, характеризующихся устойчивой аустенитной структурой при комнатной температуре благодаря высокому содержанию аустенитообразующих элементов — никеля, марганца, азота и углерода. Согласно ГОСТ 5632-2014 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки», аустенитные стали классифицируются по назначению, химическому составу и уровню легирования [2, c. 8]. Развитие производства аустенитных сталей в России исторически связано с индустриализацией 1930-х годов и созданием отечественной металлургической базы. В советский период научные школы ЦНИИЧМ, ВИАМ и МИСиС разработали марочный сортамент сталей для энергетического машиностроения, химической промышленности и атомной энергетики [4, c. 68].

Современное состояние отрасли производства высоколегированных сталей в Российской Федерации характеризуется модернизацией сталеплавильных агрегатов и внедрением технологий внепечной обработки на предприятиях ПАО «ММК», ПАО «Северсталь», АО «Металлургический завод «Электросталь». Государственная политика в сфере металлургии нацелена на импортозамещение высокотехнологичной металлопродукции и повышение доли продукции с высокой добавленной стоимостью, что отражено в отраслевых стратегических документах Минпромторга России [5, c. 23]. Классификация аустенитных сталей и сплавов базируется на не

…