No 4 (2024)

Проведено исследование микроструктуры, механических свойств, коррозионной стойкости и биосовместимости in vitro чистого цинка и сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy (мас.%) до и после ротационной ковки (РК). После РК при 200 оC в чистом цинке формируется частично рекристаллизованная структура с размером зерна ~20 мкм, а в сплаве Zn-1%Mg-0,1%Dy в структуре образуются зерна a-Zn, вытянутые вдоль направления ковки, а также глобулярные частицы фаз Mg2Zn11 и MgZn2. Формирование частично рекристаллизованной микроструктуры обеспечило повышение прочности oв чистого цинка с 44+-7 до 96+-1 МПа и одновременно пластичности B с 6,2+-1,3 до 20,2+-2,8%. Для сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy после РК также отмечено увеличение предела прочности (с 132+-18 до 223+-16 МПа) и относительного удлинения (с 0,8+-0,5 до 5,8+-1,1%). При этом РК не приводит к изменению потенциала коррозии исследуемых материалов, но ускоряет коррозию чистого цинка и замедляет коррозию сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy. Биосовместимость сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy после РК не ухудшалась, а биосовместимость чистого цинка после обработки стала лучше, что снижает риск его цитопатогенного воздействия при длительном контакте образцов с кровью. В целом комбинация легирования чистого цинка магнием и диспрозием с ротационной ковкой позволяет существенно повысить его прочность и коррозионную стойкость без ухудшения биосовместимости.

Исследованы микроструктура, фазовый состав и твердость трех модельных азотсодержащих сталей 13Cr-(0,02—0,2)С-(0,09—0,14)N с разными содержаниями углерода и азота, в том числе микролегированных ванадием и ниобием, в состоянии после горячей пластической деформации прокаткой с последующей закалкой от разных температур. Проанализировано влияние скорости охлаждения при закалке (в воду, в масло, на воздухе) и влияние длительности выдержки при нагреве под закалку в интервале температур 900—1150 oC на структурно-фазовое состояние и твердость сталей. Результаты сопоставлены между собой (оценка влияния содержания С, N, V, Nb) и с литературными данными исследований сталей системы 13Cr-(0,14—0,5)С-(0—0,08)N после закалки по нескольким режимам. Выявлены особенности влияния содержания элементов карбидо- и нитридообразователей и вариаций режимов закалки на рост размера зерна при нагреве и образование остаточного аустенита, прирост и снижение твердости. Подтвержден ранее наблюдавшийся на сталях системы 13Cr-(0,14—0,5)С эффект влияния скорости охлаждения при закалке на положение максимума твердости на температурной шкале у двух изученных мартенситных сталей и показано, что ферритно-мартенситная сталь с содержанием ~40% феррита нечувствительна к скорости охлаждения. Предложены (по критериям размера зерна, твердости, отсутствия цепочек частиц избыточных фаз по границам зерен, отсутствию трещин при закалке) режимы закалки (температура, длительность выдержки, среда охлаждения) для трех азотсодержащих сталей (мартенситно-ферритная Cr-С-N-V и две мартенситные стали Cr-С-N-V/(V+Nb)).

Получены образцы магнитотвердого сплава Fe-30Cr-20Co-2V методом порошковой металлургии и холодной прокатки со степенями обжатия 30, 50 и 70%. Холодная прокатка образцов осуществлялась при комнатной температуре после стадии закалки. Исследование их магнитных свойств показало, что после холодной прокатки со степенью обжатия 30% данные свойства материала остаются на уровне для непрокатанных образцов, однако дальнейшее повышение степени обжатия приводит к их снижению. Вне зависимости от степени обжатия магнитные свойства в направлении, перпендикулярном направлению прокатки, оказались выше измеренных вдоль направления прокатки. Исследования текстуры показали, что в ходе холодной прокатки вне зависимости от степени обжатия в сплаве формируется текстура в виде отдельных ориентировок типа (111)[uvw], принадлежащих o-волокну, характерных для материалов с ОЦК решеткой. Согласно исследованиям фазового состава при повышении степени обжатия до 50% и выше в материале формируются включения немагнитной тетрагональной o-фазы, что и приводит к понижению магнитных свойств сплава. Результаты механических испытаний на сжатие показали, что при всех режимах холодной прокатки предел текучести o0,2 сплава повышается более чем в 1,5 раза до 1600—1700 МПа. При холодной прокатке со степенью обжатия 30% наблюдается также увеличение пластичности материала, однако дальнейшее повышение степени обжатия вызывает охрупчивание материала, что связано с появлением o-фазы в структуре.

С использованием метода просвечивающей дифракционной электронной микроскопии выполнен количественный анализ эволюции фазового состава и тонкой структуры по радиусу скругления выкружки головки рельса из заэвтектоидной стали Э90ХАФ после эксплуатации на Забайкальской железной дороге. Исследования выполнены на расстояниях 0 (верхний слой контактной поверхности колесо—рельс), 2 и 10 мм. Проведен анализ тонкой структуры, размеров и плотности распределения карбидных частиц, скалярной и избыточной плотности дислокаций, кривизны кручения кристаллической решетки, амплитуды внутренних напряжений. Определены источники внутренних напряжений и выявлены места зарождения микротрещин.

Представлено новое программное обеспечение, разработанное с учетом государственных стандартов, а также рекомендаций из справочных материалов и позволяющее упростить операции при проектировании штамповой оснастки на этапе предварительной подготовки производства деталей, получаемых горячей объемной штамповкой. При разработке чертежа поковки инженер-технолог, зная геометрические размеры готового изделия, параметры оборудования, режимы обработки и прочее, должен назначить припуски на механическую обработку, а также напуски, включая штамповочные уклоны, перемычку под прошиваемое отверстие, форму облойной канавки. В предлагаемом варианте автоматизации проектирования штамповой оснастки выполнение указанных операций многократно ускорено, т.е. в итоге значительно облегчается процесс подбора окончательной формы штамповки.