Клейнер Л. М.,
г. Пермь

УДК 669:621

НОВЫЙ КЛАСС СТАЛЕЙ И ОРИГИНАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ДЛЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, МАШИН, МЕХАНИЗМОВ

(презентация)

Раскрыты особенности низкоуглеродистых мартенситных сталей, позволяющие на 30 – 50 % снизить затраты по обеспечению высокого комплекса служебных характеристик металлоконструкций, в том числе сварных, с прочностью s_0,2 = 800 – 1300 Н/мм². Показаны возможные области эффективного применения при производстве конкурентоспособной в РФ и на мировом уровне металлопродукции.

В 80 – 90-х годах прошедшего столетия разработан новый класс низкоуглеродистых мартенситных сталей (НМС) типа 07Х3ГНМ, 12Х2Г2НМФТ, 12Х3ГАФ, 08Х2Г2Ф с прочностью s_0,2 = 800 – 1300 Н/мм², обладающих уникальными техническими и технологическими свойствами и повышенной технологичностью относительно традиционных конструкционных сталей типа 20ХГСА, 10ХСНД, 12Х2НМФ, 38ХН3М. Разработаны НМС для спецтехники, освоены металлургической и машиностроительной промышленностью РФ и Украины. Организовано производство в виде листа, ленты, сортового проката, фасонного профиля, поковок, штамповок, труб. НМС широко применяются в новых образцах специальной техники, в грузоподъемных механизмах, в нефтяной промышленности. Опыт производства сталей и изделий из них имеют ОАО "Мотовилихинские заводы", ОАО “Нижегородский машзавод”, Волгоградский ОАО “Баррикады”. Освоено более 25 специальных изделий, из которых 14 получили Государственные премии.

Эффективность применения НМС в изделиях:

• повышение прочности в 1,5 — 2,0 раза;
• снижение веса изделий в 1,5 — 2,0 раза;
• уменьшение затрат энергии на единицу совершаемой работы на 30 — 50 %;
• повышение коэффициента использования металла на 20 — 50 %;
• повышение комплекса технических характеристик вновь разрабатываемых изделий в целом (металлоемкость, скорость, ресурс, энергозатраты, износостойкость).

Например, при строительстве мостового перехода через реку Кама потребуется на 16000 т стали меньше, чем при его изготовлении из стали 10ХСНД.

Область применения – производство конкурентоспособных в РФ и на мировом уровне:

• гидроцилиндров всех типоразмеров для систем управления механизмов;
• нефтедобывающего оборудования (штанги, качалки, штанговые насосы, насосно- компрессорные, обсадные и транспортные трубы);
• дорожно-строительных комплексов;
• лесодобывающих и обрабатывающих комплексов;
• мостовых ферм (сварные конструкции) для переходов через реки, железные дороги и т.п.;
• грузоподъемных механизмов;
• дисков сцепления для самоходных машин;
• металлоконструкций автотракторного, сельскохозяйственного машиностроения и т.п.;
• высокопрочных сварных узлов (телескопические стрелы, направляющие балки);
• термоупрочненной металлопродукции с использованием совмещенного процесса горячего формообразования с закалкой на воздухе (листовой и сортовой прокат, трубы, фасонный профиль, поковки, штамповки).

Максимальная эффективность применения обеспечивается при производстве новых конструкций, разработанных с учетом особенностей НМС.

Особенности НМС. Природа НМС обеспечивает отсутствие хрупкого состояния и остаточных напряжений в свежезакаленном состоянии. Это обуславливает технологические преимущества НМС: возможность осуществлять совмещенный процесс горячего формообразования с закалкой на воздухе; хорошая свариваемость в термоупрочненном и отожженном состоянии всеми способами сварки, не требуют предварительного подогрева, ограничения времени между сваркой и отпуском и между закалкой и отпуском, не склонны к образованию холодных и горячих трещин; закаливаются охлаждением на спокойном воздухе, не склонны к короблению при закалке и сварке; хорошо деформируются в закаленном состоянии; подвергаются поверхностному упрочнению всеми видами химико-термической обработки; характеризуются глубокой прокаливаемостью, высокой ударной вязкостью, низкой критической температурой хрупкости. НМС позволяют обеспечить экологически чистую технологию, исключающую использование минеральных масел, щелочей, технической воды, кислот. В результате не требуются затраты на регенерацию, утилизацию и нейтрализацию.

Новые технологические процессы. Особые свойства НМС позволили разработать новые оригинальные технологические процессы, уменьшающие стоимость металлопродукции и изделий на 30 – 50%:

• технология производства термоупрочненной металлопродукции совмещенным процессом горячего формообразования с закалкой при естественном охлаждении на воздухе. Исключает отжиг, дополнительный высокотемпературный нагрев для закалки и очистку от окалины;
• изготовление термоупрочненных деталей и сварных конструкций с прочностью sв = 1000 – 1400 Н/мм² из термоупрочненных заготовок. Исключает упрочняющую термообработку деталей и применение вредных охлаждающих сред. Сокращает цикл изготовления. Исключает правку деталей и сложных конструкций, обусловленную в традиционной технологии короблением при закалке. Позволяет производить сварку без ограничения условий;
• изготовление сложных сварных конструкций из нетермоупрочненных элементов с последующей бездеформационной закалкой охлаждением на воздухе. Обеспечивает равнопрочность сварных соединений, точность геометрических размеров;
• технология изготовления высокопрочных гидроцилиндров из термоупрочненных труб с применением сварки;
• технология поверхностного упрочнения всеми известными способами. Обеспечивает повышение прочности основы деталей и повышение износостойкости в 1,5 раза.

Наибольший эффект достигается при использовании новых сталей и технологических процессов в новых конструкциях с конкурентоспособными техническими характеристиками.