Розмір шрифту: 

Подальший розвиток теоретичних і технологічних принципів розроблення нових та удосконалення існуючих сплавів із спеціальними властивостями на основі заліза з використанням методів додаткового легування, мікролегування і модифікування та розроблення на їх основі високопродуктивних і ефективних технологій виготовлення  жаростійких  литих  деталей  відповідального та особливо відповідального призначення високої якості є проблемою вкрай актуальною.     Метою роботи є дослідження впливу процесів мікролегування та модифікування на технологічні та експлуатаційні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей.     Для дослідження на підставі результатів огляду літератури вибрано рідкісноземельні метали, кальцій, ванадій, ітрій і цирконій.     Визначення ливарних, механічних і спеціальних властивостей здійснювали з використанням сучасних методик, які мають високі  достовірність  і  відтворюваність результатів досліджень.     Установлено, що присадка до 0,25% РЗМ позитивно впливає на рідкотекучість, лінійну усадку й тріщиностійкість. Оскільки оксиди РЗМ мають температуру плавлення вище 2300 °С, вони можуть бути додатковими центрами кристалізації й подрібнювати первинне зерно, у  результаті  чого підвищуються механічні властивості як при температурах імовірного утворення тріщин, так і при кімнатних температурах. РЗМ істотно підвищують експлуатаційні характеристики жаростійких сталей, перш за все окалиностійкість. Незважаючи на дорожнечу цих елементів, їх використання доцільно у тих випадках, коли із хромоалюмінієвої жаростійкої сталі необхідно виготовляти виливки відповідального й особливо відповідального призначення. У цьому разі доцільно розплав додатково обробляти рідкісноземельними металами (0,15...0,25%), які є активними дегазаторами, десульфураторами, дефосфораторами й модифікаторами.     Як мікролегувальні присадки і такі, що модифікують розплави на основі заліза, досліджено: ітрій – до 0,6%; кальцій – до 0,1%; ванадій і цирконій – до 0,3%.     Установлено, що найкращий комплекс ливарних, механічних й експлуатаційних властивостей хромоалюмінієва сталь набуває після оброблення її ітрієм у кількості 0,10...0,25% (за присадкою): рідкотекучість сталі підвищується на 35...40%, лінійна усадка знижується з 2,20 до 1,84%, а тимчасовий опір розриванню підвищується з 340 до 440 МПа. Окалиностійкість сталі підвищується після присадки ітрію у всьому дослідженому діапазоні, але найбільш ефективна його дія – до 0,35%.     Ітрій, маючи високу спорідненість до сірки й кисню, ефективно впливає на форму, величину й розподіл неметалевих вкраплин. Значно знижується їхня кількість на межах зерен, оскільки тугоплавкі глобулярні оксиди й сульфіди ітрію розташовуються, в основному, всередині зерна. Ці вкраплини разом з інтерметалідами ітрій-алюміній створюють перешкоди руху дислокацій, чим істотно підвищують високотемпературну міцність і термостійкість сталі. Ітрій підвищує й окалиностійкість металу внаслідок зміни складу й властивостей внутрішнього шару захисної окалини. Підвищуються її адгезійні властивості, що, значною мірою, запобігає сколюванню оксидного шару з поверхні виробу під час теплозмін.     Кальцій у кількості до 0,1% сприяє підвищенню рідкотекучості, міцності й зниженню лінійної усадки. Маючи більшу спорідненість до кисню, сірки й азоту, кальцій значною мірою змінює кількість, форму й морфологію неметалевих вкраплин, що покращує структуру металу й підвищує термостійкість виробів. Незважаючи на те, що кальцій трохи знижує окалиностійкість, оброблення хромоалюмінієвої сталі кальцієм до 0,1% (за присадкою) доцільне й економічно вигідне, особливо при спільному використанні ітрію й кальцію.     Ванадій відносять до карбідоутворювальних елементів. Він утворює дуже тверді й стійкі карбіди VC і V4C3, в яких вуглецю в 2,5 рази більше, ніж в Fe3C. Крім того цей елемент є сильним, розкиснювачем і дегазатором, зв’язує азот у міцну сполуку – нітрид ванадію VN з температурою плавлення 2050 °С. Присадки до 0,2% ванадію трохи поліпшують рідкотекучість хромоалюмінієвої сталі, а до 0,1% – знижують лінійну усадку, істотно підвищують тимчасовий опір розриванню й термостійкість, а також трохи підвищують окалиностійкість металу.     Більш корисні присадки ванадію разом з ітрієм і кальцієм, оскільки ці елементи доповнюють один одного й забезпечують металу надійність у роботі, особливо в умовах частих і різких теплозмін.     Позитивний вплив на рідкотекучість, міцність й експлуатаційні характеристики хромоалюмінієвої сталі справляють присадки цирконію в кількості до 0,2%. Однак для виробництва складних за геометрією тонкостінних виливків застосування цирконію небажано, оскільки він збільшує лінійну усадку. За своєю дією на високолеговані сталі цирконій подібний до титану й ванадію.     На підставі виконаних досліджень сформульовано такі висновки:     – для забезпечення високих ливарних, механічних й експлуатаційних характеристик хромоалюмінієвої сталі її доцільно під час випускання із плавильного агрегату обробляти 0,15...0,25% РЗМ;     – дослідженнями однозначно доведена доцільність додаткового мікролегування й модифікування хромоалюмінієвих жаростійких сталей присадками ітрію (0,10...0,25%), кальцію (до 0,1%), ванадію (до 0,2%) і цирконію (до 0,2%).     Незважаючи на деякі додаткові витрати, ці процеси себе виправдують, оскільки істотно підвищуються надійність і довговічність роботи литих деталей, особливо в металургії, теплоенергетиці й хімічній промисловості.