РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
В соответствии с выбранными направлениями исследований в работе обоснована
разработка экономнолегированных, не содержащих алюминий и титан, борсодержащих
сталей, которые обладают высокой прокаливаемостью и обеспечивают изготовление
высокопрочных крепежных изделий.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе использованы
современные методы обоснования химического состава бористых сталей, не
содержащих добавок алюминия и титана, и режимов разупрочняющей ТМО бористых
сталей нового поколения.
Химический состав борсодержащих сталей, из которых были произведены
опытно-промышленные партии проката для ХОШ в условиях ММЗ и Криворожского
меткомбината, приведен в табл.2.1.
Для анализа химического состава стали были использованы спектрометры ARL –
3460, Spectrolab – M, Spectoflaim, газовые анализаторы фирм LECO- TN 314 и TC
436, StrЦhlein – модели О-H-N- Mat и др.
Механические свойства проката определяли в соответствии с требованиями ГОСТ
1497 на разрывных машинах EU100 и EDZ – 40 немецкой фирмы WPM и Армавирского
завода «Точмашприбор» (испытательные машины моделей Р-20, Р-50, ИР-500).
Измерение твердости по Бринеллю и Роквелу проводили по ГОСТ 5657 и ИСО 4954 на
приборах ТК 14-250 и ТР 5006, микротвердости – на ПМТ 3 и LECO-МАТ 240.
Структурные параметры металла определяли на световом микроскопе Neophot 32,
автоматическом анализаторе изображения IA-3001-LECO, электронных микроскопах
EF-2, VEGA TESKAN (Чехия) с микрозондовыми рентгеновским и волновым
микроанализаторами фирмы Oxford Instruments, установке рентгеновского анализа
ДРОН-2.
Таблица 2.1
Химический состав промышленных плавок стали с бором
Пред-при-
ятие
Марка стали
Плавка
Массовая доля элементов, %
Mn
Si
Ч10
Ч10
Cr
Ni
Cu
Mo
Ч100
Ti
Ч100
Ч100
N2
Ч100
Ч100
Al
ММЗ
20Г2Р
0,21
0,97
0,21
0,18
0,05
0,09
0,10
0,19
0,09
0,120
0,90
0,39
0,24
1,01
0,17
0,11
0,06
0,04
0,08
0,13
0,14
0,125
0,70
0,55
0,23
1,17
0,22
0,18
0,07
0,07
0,14
0,25
0,18
0,180
0,60
0,95
0,25
1,14
0,16
0,15
0,13
0,05
0,14
0,24
0,11
0,120
0,70
0,95
0,26
1,23
0,22
0,17
0,09
0,09
0,12
0,23
0,15
0,190
0,84
1,19
0,23
1,21
0,18
0,16
0,08
0,09
0,11
0,24
0,14
0,145
0,82
1,16
0,24
1,18
0,17
0,14
0,09
0,06
0,11
0,26
0,13
0,145
0,70
1,00
0,24
1,22
0,17
0,15
0,10
0,05
0,10
0,25
0,12
0,170
0,60
0,85
0,23
1,23
0,20
0,14
0,16
0,04
0,09
0,20
0,12
0,185
0,78
1,09
10
0,23
1,25
0,19
0,14
0,05
0,05
0,09
0,20
0,14
0,160
0,76
1,11
11
0,23
1,17
0,19
0,11
0,13
0,07
0,12
0,21
0,16
0,180
0,77
1,12
12
0,24
1,18
0,21
0,12
0,09
0,05
0,13
0,21
0,18
0,200
0,76
1,08
13
0,22
1,15
0,16
0,13
0,10
0,04
0,12
0,22
0,14
0,185
0,94
1,29
Криво-
рож-ский
мет-комби-нат
20Г2Р
14
0,24
1,10
0,23
0,11
0,21
0,05
0,03
0,03
0,50
0,3
0,70
0,31
0,034
15
0,23
1,09
0,23
0,10
0,25
0,02
0,03
0,02
0,40
0,2
0,200
0,60
0,20
0,036
16
0,25
1,10
0,23
0,11
0,23
0,02
0,01
0,02
0,40
0,3
0,200
0,60
0,24
0,058
17
0,25
1,25
0,26
0,11
0,26
0,03
0,02
0,02
0,3
0,80
0,80
0,036
18
0,25
1,34
0,31
0,13
0,18
0,18
0,02
0,02
0,3
0,80
0,80
0,098
19
0,27
1,38
0,30
0,12
0,20
0,18
0,02
0,02
0,5
0,80
0,08
0,064
20
0,23
1,42
0,37
0,18
0,22
0,07
0,07
0,08
3,0
0,60
0,48
0,030
21
0,20
1,34
0,28
0,15
0,24
0,04
0,03
0,11
3,0
0,60
0,50
0,040
20Р
22
0,23
0,63
0,25
0,10
0,24
0,02
0,04
0,08
2,0
0,70
0,38
0,020
30Р
23
0,31
0,80
0,29
0,19
0,32
0,04
0,04
0,10
3,0
0,70
0,46
0,050
35Р
24
0,35
0,70
0,31
0,13
0,27
0,05
0,06
0,07
4,0
0,80
0,44
0,053
30Г1Р
25
0,26
1,19
0,27
0,20
0,31
0,02
0,04
0,06
2,0
0,70
0,38
0,030
35Г1Р
26
0,34
1,13
0,30
0,20
0,29
0,04
0,05
0,08
2,0
0,70
0,40
0,050
26ХГР
27
0,23
1,22
0,24
0,17
0,25
0,08
0,03
0,06
1,0
0,70
0,39
0,009
30ХР
28
0,30
0,72
0,32
0,20
0,30
1,01
3,0
0,20
0,050
Размер действительного зерна определяли по ГОСТ 5639, обезуглероживание
поверхности – по ГОСТ 1763 и ИСО 4954, макроструктуру – по ГОСТ 10243 и
эталонным шкалам соответствующих технических условий, характеристики НВ – по
ГОСТ 1778.
Распределение бора в структуре стали 20Р, 30Р и 35Р изучали методом трековой
радиографии, основанном на способности полимерных твердых детекторов,
нанесенных на шлифы исследуемых образцов, фиксировать следы от б-частиц,
возникающих от взаимодействия изотопа бора В10 с тепловыми нейтронами.
Аустенитное зерно выявляли при травлении в растворе, содержащем
поверхностно-активные вещества и пикриновую кислоту, а действительное зерно – в
спиртовом растворе пикриновой и азотной кислот.
Оценку поверхности образцов после осадки до 1/3 первоначальной высоты (группа
осадки 66) проводили по ГОСТ 8817 и по принятой в международной практике шкале
эталонов, согласно которой на осаженных образцах допускается поверхность балла
0 и 1.
Для оценки экспериментальных данных применяли методы математического
моделирования: статистический и многокритериальной оптимизации.
ДСТУ 3684 предусматривает испытания проката для ХОШ из улучшаемых сталей, в том
числе борсодержащих, на прокаливаемость методом торцевой закалки по ГОСТ 5657.
Нами исследовалась упрощенная методика определения прокаливаемости (по ИСО
4954), предусматривающая закалку в масле натурных