Фахівці пропонують проводити економнолегированниє стали, чавуни, наплавлювальні матеріали багатоцільового призначення з підвищеним рівнем механічних властивостей і що зміцнюють технології з використанням принципу самогарту при охолоджуванні або/і вантаженні.
Призначення. Пропонується використовувати замість дорогого нікелю як основний легуючий елемент марганець, покладами якого багата Україна, а також реалізувати наявний ресурс самих матеріалів за рахунок отримання в них метастабільної структури, що самотрансформується при експлуатації, внаслідок чого забезпечується адаптація матеріалів до зовнішнього навантаження і, відповідно, їх підвищена надійність і довговічність.
Область застосування. Металургія, машинобудування, реммашиндустрія.
Опис і основні техніко-економічні показники.
Одного з головних завдань, що вирішуються на підприємствах, є ресурсозберігання, обумовлене цінами, що постійно ростуть, на залізорудну сировину, інші матеріали і, як наслідок, на метал. На машинобудівних і металургійних заводах застосовується велика кількість різних марок сталей і чавунів для виготовлення змінно-запасних деталей, устаткування і інструментів. Підвищення їх довговічності дозволяє істотно скоротити витрату матеріалів. У багатьох випадках дане завдання розв'язується за рахунок використання в їх складі підвищеної кількості нікелю, молібдену, вольфраму, хрому і інших дорогих і дефіцитних елементів, що приводить до істотного збільшення витрат. Проте може бути реалізовано альтернативне рішення, що дозволяє в сталях і чавунах (у ряді випадків навіть нелегованих) значно підвищити механічні і службові властивості за рахунок використання їх внутрішніх резервів. Це стає можливим, якщо створити в них структуру, здатну адаптуватися до навантажень, що виникають при експлуатації.
Авторським колективом розвивається перспективний науковий напрям по використанню ефекту зміцнення за рахунок самогарту при експлуатації. Суть його полягає в тому, що для підвищення механічних і службових властивостей сталей і чавунів необхідно в них одержувати разом з іншими складовими метастабільну структуру, що зазнає різні деформаційні перетворення, що забезпечують зміцнення за рахунок самогарту при експлуатації. Розвитком цих перетворень необхідно управляти, оптимізуючи їх стосовно умов вантаження. Важливо підкреслити, що значна частина енергії зовнішньої дії витрачається на протікаючі при експлуатації деформаційні перетворення а, відповідно, менша її частка йде на руйнування. При цьому відбувається зменшення рівня внутрішніх напруг в мікрооб'ємах металу, що підвищує їх працездатність. На цій основі в результаті багаторічних системних досліджень розроблені економнолегированниє стали, чавуни різних структурних класів і призначення (високоміцні, коррозіонно- і зносостійкі), а також наплавлювальні матеріали, що не містять дорогих елементів (нікель, вольфрам, мідь, ніобій і ін.). Їх відмітною особливістю є хороше поєднання механічних, технологічних і службових властивостей. І вони перевершують вживані в промисловості аналогічні дорожчі матеріали.
Розроблені корозійностійкі безникельовиє стали на хромомарганцевій основі із структурою, аналогічною відомою, широко вживаними в промисловості стали 12Х18Н9Т. По рівню механічних і службових властивостей вони більш ніж в 2 рази перевищують відому.
Створені високоміцні стали нового покоління, засновані на принципі зміцнення з використанням самогарту в процесі експлуатації. Вони по рівню властивостей не тільки не поступаються дорожчим аналогам, але перевершують їх.
На основі уявлень, що розвиваються, розроблені зносостійкі стали різного призначення із значно меншим змістом марганцю, чим в 110Г13Л. Деталі, виготовлені з економно легованих марганцем сталей, по довговічності перевершують в 1,2-1,5 разу відлиті з відомої високомарганцевої сталі. При цьому скорочуються витрата марганцю, тривалість термообробки і витрати на виготовлення змінно-запасних деталей. Відмітною особливістю нових сталей є можливість подрібнення зерна у відливаннях застосуванням спеціальної технології термообробки, що істотно підвищує рівень їх механічних властивостей. Останнє важко здійсненно в сталі 110Г13Л.
Враховуючи погану оброблюваність високовуглецевих марганцевистих сталей, створені нові, відповідні їм по марганцю низковуглецеві. У них одержаний високий рівень механічних властивостей, а опір зношуванню забезпечується вуглецюванням поверхневого шару і реалізацією в ньому процесу зміцнення за рахунок самогарту при вантаженні. Це дозволяє використовувати марганцевисті стали для деталей, які повинні мати високий рівень прочностних властивостей, точні розміри і опір поверхні великим ударним навантаженням.
Розроблені економнолегированниє чавуни з ефектом зміцнення за рахунок самогарту при експлуатації. Вони після простої термообробки перевершують дорожчі чавуни, що містять дефіцитні елементи.
На основі розроблених сталей і чавунів створені наплавлювальні матеріали різного призначення, що не містять дорогих і дефіцитних елементів, але що дозволяють істотно підвищити довговічність різних деталей машин.
Прикладами використання вказаних розробок є:
1. Наплавлення коліс (див. мал.), кранів, і цапф сталеразлівочних ковшів порошковою стрічкою, що забезпечує в наплавленому металі ефект самогарту при вантаженні. Підвищена їх експлуатаційна стійкість більш ніж в 2 рази. Наплавлення валків пільгерстана безникельовой дротом дозволило збільшити їх експлуатаційну стійкість в 1,5 разу в порівнянні з широко вживаним в промисловості хромонікелевим дротом.
2. Застосування стали з ефектом самогарту при вантаженні замість 110Г13Л для бив коксової дробарки і молотків дробарок вапняку забезпечило підвищення їх стійкості на 15-50 % (залежно від умов експлуатації). Ефект досягається і при використанні розроблених сталей для бронею дробильного устаткування, роликів і ланок чугуноразлівочних машин і інших бистроїзнашивающихся деталей.
3. Розроблена безникельовая хромомарганцева сталь, застосована замість 12Х18Н10Т для лопатей гидронасосов, збільшила їх довговічність в 3 рази. Стали цього типа, зміцнені твердими фазами, володіють високою зносостійкістю в умовах гидроабразівного зносу.
Розроблені нетрадиційні технології зміцнення сталей і чавунів, широко вживаних в промисловості, за рахунок реалізації в них ефекту самогарту при експлуатації. Вони не вимагають яких-небудь капітальних витрат, здійснюються на діючому устаткуванні і дозволяють на 15-20 % підвищити рівень механічних властивостей. Прикладом може служити підвищення довговічності різного роду гідравлічних клапанів, що виготовляються із сталі (30-40) Х13, деталей з низьколегованих сталей (20Х, 4ХС, 6ХС, 65Г, 60С2), що працюють в абразивному середовищі, наприклад, для облицювальних пластин прес-форм вогнетривкого виробництва і т.д..
Зіставлення з аналогами, переваги. Вживані в промисловості аналоги (стали, чавуни і наплавлювальні матеріали) містять в своєму складі такі дорогі легуючі елементи як нікель, вольфрам, мідь і ін., що в сучасних умовах постійного зростання цін на них приводить до високої вартості деталей машин і інструменту. Крім того, відомі матеріали, що застосовуються, володіють нижчим рівнем механічних властивостей і експлуатаційної стійкості.
Споживачі. Металургійні комбінати і машинобудівні підприємства.
Географія передбачуваного ринку. Пропоновані розробки можуть бути упроваджені в Україні, а також країнах ближнього і далекого зарубіжжя.
Правова охорона. Экономнолегированниє стали, чавуни, наплавлювальні матеріали і технології зміцнення охороняються патентами України.
Пропоновані умови реалізації технологічної пропозиції. Договір. Ліцензійна угода.
