Анотація до роботи:

Міщенко В.Г. Технологічні основи керування структурою і властивостями корозійностійких сталей. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.01 – Матеріалознавство. Запорізький національний технічний університет, Запоріжжя, 2008 р.

У роботі показано, що одним з факторів, який чинить визначальний вплив на структуру, механічні, технологічні та службові властивості корозійностійких сталей є високохромисті фази (карбіди, нітриди, карбонітриди, s-фаза), які виділяються, в основному, на межах зерен та призводять до збіднення твердого розчину на хром, і, як наслідок, до зниження технологічної пластичності, штампувальності та корозійної стійкості.

Результати досліджень процесів формування високохромистих та багатокомпонентних фаз дозволили розробити систему багатокомпонентного легування (Ti, Nb, V, РЗМ), режими термічного та деформаційно-термічного оброблення, забезпечивши підвищення якісних показників листових корозійностійких сталей і, одночасно, обмеживши використання гостродефіцитних легувальних елементів (Ni, Ti).

Корозійностійкі сталі знаходять широке використання у всіх галузях народного господарства. Однією з проблем якості цих сталей є високохромисті фази (, Ме₂₃С₆), які знижують технологічні та службові властивості. Аналіз вітчизняної та закордонної літератури вказує на відсутність задовільного рішення цієї проблеми.

В нинішній роботі представленні теоретичні узагальнення і експериментальні дослідження закономірностей утворення високохромистих фаз у сплавах різного ступеня легування і функціонально призначення, які дозволили розробити загальні принципи та способи керування процесами їх структуроутворення на різних стадіях металургійного перероблення.

На основі проведених досліджень зроблені наступні основні висновки:

1. Уперше сформульовані теоретичні положення нової системи багатокомпонентного легування та мікролегування, яка дозволяє ефективно перешкоджати виділенню високохромистих фаз, збідненню твердого розчину хромом та створенню корозійностійких сталей різних структурних класів і призначення з підвищеними механічними, технологічними та службовими характеристиками.

2. Розроблені способи деформаційно – термічного та термічного оброблення, які сприяють формуванню необхідного складу і топографії надлишкових високохромистих фаз у створюваних сталях та сталях, які використовуються традиційно, що забезпечило стабільний структурний стан у процесі експлуатації та дало можливість ефективного керування їх властивостями.

3. На основі систематичних досліджень процесів карбідонітридоутворення розробленні легувальні комплекси (Ti, Nb, V, РЗМ), які здатні змінювати форму і склад карбонітридної фази в корозійностійких сталях.

4. За допомогою фізичного моделювання, з використанням принципу подібності, розкриті механізми впливу енергосилових параметрів штампування на формування макро- і мікроструктури та властивостей корозійностійких сталей мартенситного класу у процесі гарячого деформування. Показано, що схема пружньо-деформівного стану, яка рекомендована, може забезпечити підвищення однорідності структури та властивостей поковок з урахуванням нестабільності хімічного складу металу у межах технічних умов.

5. На основі експериментальних та узагальнених даних встановлені механізми руйнування хромонікелевих сталей, які зазнають дії температури, механічного навантаження, а також періодичного контакту з тетрахлоридом титану, рідким магнієм та хлоридом магнію. Показано, зміна фазового стану, обумовлена перебігом процесу - утворення, призводить до зміцнення металу, та, одночасно, сприяє розвитку руйнування при взаємодії компонентів з агресивним середовищем.

6. Установлені кількісні залежності зміни фазового складу і властивостей основного металу та зварних з’єднань корозійностійких сталей від вмісту основних легувальних елементів. Їх використання сприяло значному підвищенню пластичності зварних з’єднань у створюваних сталях.

7. Уперше показано проявлення надзміцнення та можливість керування кінетикою, а, відповідно, й властивостями низьковуглецевих хромомарганцевих сталей аустенітно- феритного класу у процесі холодного пластичного деформування при активному перебігу g-a перетворень метастабільного аустеніту.

8. На основі сформульованих принципів багатокомпонентного легування та з урахуванням результатів теоретичних та експериментальних досліджень, одержаних закономірностей, розроблені склади та технологія виробництва жаростійких сталей 03Х22Ю5ФБч та корозійностійкої сталі 03Х17НГ8ФДч, які мають вищий рівень пластичності у порівнянні зі сталями 03Х23Ю5Т, 08Х17, 08Х18Т1 та більшу корозійну стійкість у порівнянні зі сталями 07Х14АГ15, 08Х17, 10Х13Г18Д.

9. Оптимізовано склади та технологію термічного оброблення сталей 18Х15Н3МШ і 05Х17ФТч, з метою одержання вищих показників пластичності, міцності та ударної в’язкості. На сталь 03Х18ТБч розроблено
   ТУ-15-321-93. Листові корозійностійкі сталі 08Х18ч та 06Х18ч серійно освоєні промисловістю та включені до ГОСТ 27702-88. Налагоджено промислове виробництво усіх вищезгаданих сталей. Склади сталей захищені трьома авторськими свідоцтвами та чотирма патентами України, одним Євразійським патентом.

10. На основі результатів досліджень процесів формування високохромистих та багатокомпонентних фаз розроблені режими деформаційно- термічного оброблення горячекатаного металу сталей 06Х18ч, 08Х18ч, 04Х18ч, 03Х18ТБч та 05Х17ФТч, що дозволило покращити їх механічні, технологічні та службові властивості. Листові сталі 04Х18ч, 05Х17ФТч та 03Х17НГ8ФДч впроваджені у виробництво на заводах столових виробів України та СНД, для виготовлення посуду столових виробів, деталей побутової техніки та автомобілів, ємностей різного призначення, що дозволило виключити використання гостродефіцитних легувальних елементів (Ni, Ti) та підвищити техніко-економічні показники виробництва.

11. На металургійному комбінаті «Запоріжсталь» випробувано варіанти попереднього деформаційно-термічного оброблення гарячекатаних сталей 06Х18ч, 04Х18ч та 03Х18ТБч, які забезпечують зниження твердості та підвищення технологічної пластичності підкату, а також холоднокатаного листа після рекристалізації. Сталі 08Х18ч, 05Х17ФТч, 03Х18ТБч, 03Х22Ю5ФБч та 03Х17НГ8ФДч освоєні металургійними підприємствами ВАТ «Дніпроспецсталь», ВАТ «Запоріжсталь», ВАТ «Електросталь» та ВАТ «Мечел» (Росія).

12. Рекомендації з оптимізації хімічного складу та термічного оброблення сталі 18Х15Н3МШ для виготовлення дисків компресора газотурбінного двигуна АИ- 24 прийняті до впровадження у серійне виробництво Запорізького об’єднання «Моторобудівник», нині «Мотор-Січ».

13. Внаслідок впровадження матеріалів дисертації у виробництво одержано загальний економічний ефект, який становить 5315962 грн.