О компанииСтатьиНапишите намНаш адресСправочникРегистрация

Меню

Статьи

Ударная вязкость

Влияние неметаллических включений на ударную вязкость стали

Ромашкин А.Н.

К важным механическим свойствам низколегированной марганцовистой стали относятся вязкость и пластичность. Из литературы [1] известно, что по степени отрицательного воздействия на данные характеристики наиболее неблагоприятными являются оксиды типа 12CaO·7Al2O3. Это обусловлено тем, что ввиду их низкой температуры плавления (табл. 1) соединения такого состава в большинстве своем имеют относительно крупные размеры и сильно деформируются при горячей прокатке, образуя строчки. При этом каждая из них создает определенные структурные напряжения вследствие разницы величины термического расширения между сталью и алюминатом кальция такого типа [2].

Теоретически для получения высоких характеристик вязкости и пластичности металла и их однородности по сечению проката предпочтительно иметь включения типа 3СаО∙Al2O3, так как, величина их теплового расширения близка к величине этого же параметра для стали (табл. 1), следовательно, они не будут приводить к возникновению дополнительных напряжений. Кроме того, в работе [3] сообщается, что частицы такого состава должны быть относительно небольшого размера и равномерно распределены в матрице

Табл. 1. Коэффициенты термического расширения (α) при Т = 0...800 °С и температуры плавления (Tпл, °С) различных неметаллических включенийв стали, содержащей 1 % С и 1,5 % Cr [2]
Тип материала Состав α 10-6, ºС Тпл, °С
Матрица Fe + 1 % C + 1 % Cr 12,5 ~1500
Сульфиды MnS 18,1 1610
CaS 14,7 >2000
Алюминаты СаО·6Аl2О3 8,8 1820
СаО·2Аl2О3 5,0 1745
СаО·Аl2О3 6,5 1605
12СаО·7Аl2О3 7,6 1455
3СаО·Аl2О3 10,0 1535
Глинозем Аl2О3 8,0 2045

Однако, насыщение алюминатов известью не происходит и соединение типа 3СаО·Al2O3, образование которого теоретически возможно при [Al] < 0,02 и очень высокой активности кальция, по результатам промышленных и лабораторных экспериментов, не формируется [1, 4, 5]. Включения трехкальциевого алюмината либо не встречаются совсем, либо наличествуют в крайне небольшом количестве, при этом их основная масса имеет экзогенное происхождение. Причиной этого является то, что для создания термодинамической возможности образования подобного оединения необходимо обеспечить в металле очень высокую [3], по-видимому, недостижимую на практике активность кальция. Последнее связано с низкой растворимостью кальция и высокой скоростью его удаления, а также с тем, что при достижении некоторого критического (равновесного с имеющимся количеством серы) содержания кальция, обогащение алюминатов его оксидом прекращается, т.е. он перестает расходоваться на связывание кислорода, и начинается выделение CaS.

Алюминаты состава СаО·Al2O3 снижают рассматриваемые свойства (вязкость, пластичность) стали в большей степени, чем 3СаО·Al2O3 - величина их теплового расширения почти в 2 раза меньше чем у стали. Однако ввиду их относительно высокой температуры плавления они не деформируются при прокатке и имеют сравнительно небольшие размеры, поэтому являются более благоприятными в сравнении с крупными легкоплавкими выделениями 12CaO∙7Al2O3. В связи с этим, учитывая невозможность получения трехкальциевого алюмината, в качестве частиц, представляющих наименьшую угрозу при эксплуатации изделия, следует рассматривать алюминат состава СаО·Al2O3 и стремиться к обеспечению оксидной фазы преимущественно именно такого состава [1].

Высокоглиноземистые алюминаты кальция типа СaO·6Al2O3, СaO·2Al2O3 также как и СaO·Al2O3 труднодеформируемы и имеют малый размер; но они формируются при слишком малых концентрациях кальция, не обеспечивающих достаточно полного модифицирования частиц корунда и сульфида марганца (при сегодняшнем уровне загрязненности по сере - около 0,005 %).

Использованная литература

  1. Дуб А. В., Гошкодера С. В., Ефимов С. В. и др. Исследование и управление неметаллическими включениями в низколегированной трубной стали // Черные металлы.Цветные металлы. Специальный выпуск. Октябрь. 2005. С. 30...35.
  2. Andrews K. W. Stress fields around inclusions and their relation to mechanical properties // JISI. 1972. V. 210. April . P. 246...253.
  3. Дуб А. В., Лузгин В. П., Востряков А. И. и др. Влияние окисленности на формирование включений в низколегированных сталях, обработанных кальцием. Исследование процессов производства стали и их влияние на конечные свойства продукции. Сб. научных трудов МИСиС. М.: Металлургия, 1990. С. 105...109.
  4. Фэрис Ф., Бисли Д. Разработка технологии ввода порошковой проволоки на заводе в Темплборо компании "Ротерем Инджиниринг Стил". Обработка стали кальцием: материалы междунар. симп. по обработке стали кальцием. Пер. с англ.; под. ред. и спредисловием Б. И. Медовара. Киев: ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР, 1989. С. 177...188.
  5. Гателье С., Гайе Г., Нади М. Прогнозирование состава включений в обработанных кальцием сталях. В работе [4]. С. 75...86.

Наши партнёры

Спец-предложение

Предлагаем услуги по оптимизации геометрии разливочной оснастки с целью обеспечения повышения коэффициента использования металла и снижения осевой пористости слитков

подробнее

О компанииСтатьиНапишите намНаш адресСправочникРегистрация
© 2009
Создание сайтов в студии Мегагруп

При копировании материалов сайта размещение активной ссылки на steelcast.ru обязательно | статьи партнеров

Rambler's Top100
Ударная вязкость