Анотація до роботи:

Шейченко Г.В. Створення економнолегованих корозійно-стійких метастабільних аустенітно-феритних сталей і керування їх властивостями. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 – Матеріалознавство. Запорізький національний технічний університет, 2005 р.

Дисертаційна робота присвячена розробці нових економнолегованих корозійно-стійких сталей аустенітно-феритного класу з підвищеним комплексом фізико-механічних, службових характеристик для заміни дорогих хромонікелевих дефіцитних сталей. Тема дисертації є актуальною, спрямованою на вирішення важливої для України науково-технічної та народногосподарської проблеми – економії гостродефіцитного легуючого компоненту – нікелю. Дисертація має наукову та практичну цінність.

У роботі розроблені оптимальні склади економнолегованих коррозійно-стійких сталей з підвищеними міцнісними і пластичними властивостями, ударною в'язкістю, у тому числі й у литому стані, що досягається певним фазовим співвідношенням фериту і метастабільного аустеніту, а також використанням деформаційного мартенситного ' перетворення при випробуваннях та експлуатації. Запропоновані режими термічної обробки (температурно-тимчасові параметри гартування, ВТЦО, старіння, обробки холодом), які дозволяють регулювати фазове співвідношення між феритом та аустенітом, ступінь розвитку деформаційних мартенситних перетворень метастабільної аустенітної фази, підвищуючи комплекс механічних властивостей розроблених сталей.

Результати роботи впроваджені у ВАТ «Завод «Південьгідромаш» для виготовлення деталей насосів, які працюють в умовах морської води, розчинах середньої агресивності. Реалізація результатів роботи забезпечує надійність роботи насосів, економію матеріальних та енергетичних ресурсів.

1. У дисертації подано нове вирішення науково-технічної проблеми створення нових економнолегованих корозійно-стійких сталей на Fe-Cr-Mn основі, які самозміцнюються при експлуатації, і способів керування їх властивостями для заміни дефіцитних і дорогих хромонікелевих сталей.

2. Встановлено, що зміною вмісту хрому в нових сталях у межах 15-22 % і марганцю в межах 8-12 % можна регулювати кількість фериту та аустеніту (від 14 до 82 % кожної фази) і ступінь метастабільності - фази. Визначальний вплив на вміст феритної фази у сталях на Fe-Cr-Mn – основі надає хром. Використання марганцю, невеликих додатків міді, нікелю (< 0,8 %) є перспективним з погляду економії нікелю та отримання гарного комплексу механічних і антикорозійних властивостей.

3. Встановлено, що механічні властивості досліджених сталей суттєво залежать не тільки від початкової кількості аустеніту і фериту, але й від кінетики ga ДМПВ, яка визначає формування межі міцності, пластичних властивостей та ударної в'язкості нових сталей. Кінетика ga ДМПВ аустенітної фази у сталях аустенітно-феритного класу залежить від складу сталі (вмісту марганцю, хрому та інших легуючих елементів) і початкового, перед випробуваннями, співвідношення між аустенітом і феритом.

4. Встановлено, що зміною температурно-тимчасових параметрів гартування, ВТЦО, старіння і обробки холодом можна в досить широких межах регулювати фазове співвідношення між феритом і аустенітом, впливати на ступінь деформаційної метастабільності останнього й керувати комплексом механічних властивостей хромомарганцевих сталей аустенітно-феритного класу.

5. Підвищений комплекс міцнісних, пластичних властивостей і опору крихкому руйнуванню розроблених економнолегованих сталей аустенітно-феритного класу досягається при оптимальному фазовому складі й кінетиці ga ДМПВ. Метастабільность g- фази і g a ДМПВ при динамічних випробуваннях суттєво змінюють характер мікроруйнування, забезпечуючи гальмування тріщини, яка розвивається і збільшує її протяжність, що обумовлює аномально високі значення ударної в'язкості розроблених сталей.

6. Порівняння корозійної стійкості розроблених економнолегованих і відомих хромонікелевих сталей показує, що сталі оптимальних складів, які містять 17-19 % Cr і 9-10 % Mn (09Х17Г10НДСЛ, 09Х19Г10НДСЛ та ін.) у 25 % розчині моноетаноламіна, у морській воді Азовського моря, синтетичній морській воді Тихого океану перевершують аустенітну сталь 10Х18Н10Л.

7. Побудовані математичні моделі, які описують вплив легуючих елементів і параметрів термічної обробки, на фазовий склад, механічні характеристики і кінетику g a ДМПВ аустенітно-феритних Fe-Cr-Mn – сталей, дозволяючи прогнозувати формування їх механічних та експлуатаційних властивостей.

8. Розроблена математична модель МСЕ дозволила оцінити розподіл напруг при крученні по перетину зразка і впливу їх розподілу на кінетику ga ДМПВ. За допомогою математичних моделей розподілу напруг визначені зони на робочих органах насосів, які піддаються максимальним навантаженням і руйнуванню. Встановлено, що застосування МСЕ в математичному моделюванні дозволяє точно прогнозувати локалізацію зон ДМПВ в матеріалі конструкції деталей.

9. Сталь оптимального складу 10Х17Г10НДСЛ показала підвищені експлуатаційні властивості, відповідні дорогим хромонікелевим сталям, що дозволило провести заміну дефіцитних хромонікелевих корозійно-стійких сталей (10Х18Н10Л) і впровадити її в виробництво з економічним ефектом понад 240 тис. грн.

Публікації автора:

1. Чейлях А.П., Гавриленко Г.В. Структура и механические свойства новых безникелевых коррозионно-стойких сталей аустенитно-ферритного класса // Вестник Приазов. гос. техн. ун-та: Сб. научн. тр. - Мариуполь. -1999. - Вып.8. - С. 76-79. (Автором досліджена мікроструктура і механічні властивості сталей.)

2. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Влияние термической обработки на структуру, метастабильность аустенита и механические свойства новых безникелевых аустенитно-ферритных сталей // Захист металургійних машин від поломок.- Зб. наук. праць. - Вип. 5.- Маріуполь. - 2000. - С. 251-256. (Автором проведені режими термічної обробки, досліджені структурні зміни і властивості, оброблені результати.)

3. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Структура и физико-механические свойства новых безникелевых коррозионностойких аустенитно-ферритных сталей // Металлы.- 2002.- № 5.- С. 47-54. (Автором досліджена структура і властивості сталей, кінет мартенситних перетворень, оброблені результати.)

4. Чейлях А.П., Шейченко Г.В., Церцек И.Г. Влияние закалки со ступенчатым охлаждением на получение метастабильного остаточного аустенита и механические свойства стали 30Х13 // Металл и литье Украины.- 2003.- № 11-12.- С. 37-39. (Автором досліджена структура і властивості сталей, кінетика мартенситних перетворень, математично оброблені результати.)

5. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Структура, фазовые превращения и сопротивление хрупкому разрушению экономнолегированных коррозионно-стойких метастабильных сталей // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. - Запоріжжя. - 2003. - № 2. - С. 40-46. (Автором досліджена структура, фазові перетворення сталей, ударна в'язкість при різних температурах опробування, оброблені результати.)

6. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Влияние легирования на структуру, фазовый состав и свойства новых экономнолегированных коррозионностойких сталей // Металл и литье Украины. – 2004. - № 11. – С. 10-14. (Автором розроблена методика корозійних опробувань, досліджена структура і корозійна стійкість сталей, оброблені результати.)

7. Сталь: Патент України С22С 38/38 // Чейлях А.П., Гавриленко Г.В., Лисунец Б.С., Телегуз Э.Н. - № 34980А. Заявлено 27.07.99, опубл. 15.03.2001, Бюл. № 2. (Автором проведено аналіз відомих патентів, запропоновані рекомендації зі складу.)

8. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Новые экономнолегированные коррозионно-стойкие стали // Мир техники и технологий.- 2003.- № 9. - С. 58-59. (Автором запропоновані рекомендації для промислових випробувань.)

9. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Новые безникелевые коррозионно-стойкие стали аустенитно-ферритного класса // Мир техники и технологий. - 2004. - № 1. - С. 42-43. (Автором запропоновані рекомендації для промислових випробувань.)

10. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Упрочнение новых экономнолегированных коррозионно-стойких сталей с метастабильной аустенитно-ферритной структурой // Оборудование и технология термической обработки металлов и сплавов – Сб. докл. 5-й междунар. конф.- Харьков: ННЦ ХТФИ, ИПЦ “Контраст”, 2004, часть 1. - С. 99-103. (Автором запропоновані зміцнювальні термообробки, досліджена структура і властивості сталей, оброблені результати.)

11. Чейлях А.П., Гавриленко Г.В. Новые коррозионно-стойкие стали аустенитно-ферритного класса // Тез. докл. VI регион. науч.-техн. конф., посвящ. 100-летию со дня рожд. проф. Казанцева И.Г. – ПГТУ. - Мариуполь, 1999. – Т.I – С.106. (Автором досліджена мікроструктура і механічні властивості сталей.)

12. Чейлях А.П., Гавриленко Г.В. Получение метастабильного остаточного аустенита и повышение свойств стали 30Х13 закалкой со ступенчатым охлаждением // Тез. докл. VII регион. науч.-техн. конф., посвящ. 70-летию университета. – ПГТУ. – Мариуполь, 2000.-Т. II.- С. 84. (Автором досліджена мікроструктура і механічні властивості сталей, математично оброблені результати.)

13. Чейлях А.П., Гавриленко Г.В. Влияние параметров термообработки на структуру, фазовые превращения и свойства новых хромомарганцевых аустенитно-ферритных сталей // Тез. докл. VII регион. науч.-техн. конф., посвящ. 70-летию университета. – ПГТУ. – Мариуполь, 2000.-Т. II.- С. 83. (Автором проведені режими термічної обробки, досліджені структурні зміни і властивості, оброблені результати. )

14. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Разработка экономнолегированных коррозионностойких метастабильных сталей для замены дефицитных хромоникелевых // Сб. научн. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». - Днепропетровск, 2002. - Вып. 15. ч.1.- ПГАСА. - С.139-140. (Автором проведені режими термічної обробки, досліджені структурні зміни і властивості, оброблені результати.)

15. Чейлях А.П., Шейченко Г.В., Константинов А.В., Зеленский В.С. Фазовые превращения и физико-механические свойства новых безникелевых метастабильных сталей аустенитно-ферритного класса // Тез. докл. IX регион. науч.-техн. конф. – Том 2. – Мариуполь: ПГТУ, 2002.- С.57. (Автором досліджена структура, фазові перетворення сталей, фізико-механічні властивості, оброблені результати.)

16. Чейлях А.П., Шейченко Г.В., Константинов А.В., Телегуз Э.Н. Новые экономнолегированные коррозионно-стойкие стали с повышенным комплексом механических свойств - альтернатива хромоникелевым сталям // Сб. научн. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». - Днепропетровск, 2003. - Вып. 22. ч.1.- ПГАСА. - С. 219. (Автором досліджена структура і властивості сталей, кінетика мартенситних перетворень, оброблені результати.)

17. Чейлях А.П., Шейченко Г.В., Константинов А.В., Телегуз Э.Н. Структура и физико-химические свойства новых экономнолегированных коррозионно-стойких сталей // Тез. докл. X регион. науч.-техн. конф. – Том 1. – Мариуполь: ПГТУ, 2003. - С. 89. (Автором проведені дослідження і оброблені результати.)

18. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Новые экономнолегированные коррозионностойкие стали с метастабильным аустенитом // Сб. тез. третьей Междунар. н.-т. конф. молодых спец. ОАО «Мариупольский металлургический комбинат имени Ильича» – Мариуполь. - 2003. - С. 17-18. (Автором досліджена структура і властивості сталей, кінетика мартенситних перетворень, оброблені результати.)

19. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Перспективные способы термообработки новых экономнолегированных коррозионно-стойких сталей // Сб. тез. IV Междунар. н.-т. конф. молодых спец. ОАО «Мариупольский металлургический комбинат имени Ильича» – Мариуполь. - 2004. - С.27-28. (Автором запропоновані зміцнювальні термообробки, досліджена структура і властивості сталей, оброблені результати.)

20. Чейлях А.П., Шейченко Г.В. Разработка и исследование экономнолегированных коррозионно-стойких сталей аустенитно-ферритного класса // Тез. докл. XI регион. науч.-техн. конф. – Том II. – Мариуполь: ПГТУ, 2004.- С.73. (Автором проведені дослідження і оброблені результати.)