Влияние модифицирования на свойства среднеуглеродистых и низколегированных сталей

поверхности образцов сплава ЖС6К в конечном счете способствует их ускоренной деформации и существенно снижает достоверность прогноза долговечности безопасной работы изделий, изготовленных из этих сплавов.

Перечень ссылок

1. Larson F.R. and Miller I.: Trans. ASME, 1952. - V 74, N7, p. 765-775.

2. Dorn I.E.: Some Fundamental Experiments on High Temperature Creep: NPL, 1956. - p. 89.

3. Manson S.S. and Haferd A.M.: NASA T N2890, 1953. - p. 91-93.

4. Никитин В.И. Расчет жаростойкости металлов. - М.: Металлургия, 1976. - 208 с.

© 2007 Канд. техн. наук В. И. Шмырко, канд. техн. наук А. С. Лавренко,

канд. техн. наук Г. И. Дудник

Национальный технический университет, г. Запорожье

ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАНИЯ НА СВОЙСТВА СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Конечное раскисление - модифицирование определяет уровень физико-механических и эксплуатационных свойств литой стали.

Ввод сильных раскислителей не только переводит кислород в пассивное состояние, но и оказывает значительное влияние на состояние структурных составляющих металла, размер зерна аустенита, состав, форму, размер и характер распределения неметаллических включений.

В настоящее время технология выплавки стали для отливок, как правило, предусматривает конечное раскисление алюминием, обеспечивающее необходимую плотность отливок, мелкое зерно аустенита и образование остроугольных неметаллических включений III типа.

Дальнейшее повышение качества литого металла возможно при использовании рациональных методов конечного раскисления, модифицирования, обеспечивающих образование глобулярных включений I типа. Хорошо изученными и широко применяемыми элементами для модифицирования являются кальций, церий, иттрий и другие щелочноземельные (ЩЗМ) и редкоземельные (РЗМ) металлы [1].

Кафедрой литейного производства ЗНТУ и научно-исследовательским институтом титана, совместно с Запорожским и Березниковским (Россия) титаномагниевыми комбинатами, освоена технология производства новых многокомпонентных модификаторов, полученных из хлоридных отходов цветной металлургии за счет магнийтер-мического восстановления. Так как в состав указанных полиметаллических модификаторов входят элементы, изменяющие состав и форму неметаллических включений (алюминий, кальций, магний, калий, натрий) и элементы, упрочняющие металлическую матрицу (титан, ванадий, цирконий и др.), то стало возможным улучшать одновременно как показатели прочности, так и показатели пластичности конструкционных сталей.

Изучено влияние на свойства стали 30Л и 20Г2СЛ многокомпонентного полимодификатора ПМ (10-15 % алюминия, 10-15 % титана, 2-5 % циркония, 0,5-4 % ванадия, 15-20 % магния, 0,5-1,5 % кальция, 1-2 % марганца, 0,8-2,0 % хрома, 1 % ниобия и тантала, содержание в небольших количествах калия, натрия, церия, не более 3 % хрома и остальное - железо). Модификатор в виде порошка и брикетов присаживали на дно ковша, металл предварительно раскисляли в печи алюминием из расчета получения 0,03-0,05 % его остаточного содержания. Механические свойства определяли на литых образцах, прошедших нормализацию от 900 °С с последующим отпуском при 680 °С.

Присадка модификатора ПМ в количестве 0,3 % позволила получить наиболее благоприятную форму неметаллических включений - вместо угловатых включений III типа, характерных для стали с алюминием, появились округлые включения, которые дезориентировано располагались в металлической матрице на значительном расстоянии друг от друга.

Благодаря присутствию в модификаторе комплекса таких сильных раскислителей, как алюминий, титан, ванадий, цирконий, магний, кальций и др., обеспечивалось значительное снижение содержания кислорода в литой стали, при этом наименьшее его содержание имела сталь с присадкой ПМ в количестве 0,15-0,25 %, содержание азота практически не изменилось (табл. 1).

ISSN 1607-6885 Hoei Mamepia.nu i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2007

147

Таблица 1 - Влияние модификатора ПМ на содержание газов в стали

Марка стали Газ Содержание газов в стали (%) при присадке модификатора ПМ, %

0 0,1 0,2 0,25 0,35 0,5

20Г2СЛ Кислород 0,0038 0,034 0,0030 - 0,0041 -

Азот 0,011 0,0011 0,0010 - 0,010 -

30Л Кислород 0,0041 0,0037 - 0,0029 0,0040 0,0044

Азот 0,011 0,011 - 0,010 0,011 0,012

Изучение влияния модификатора ПМ в сравнении с кальцием, церием, титаном, ванадием, цирконием и ниобием на структуру стали 20Г2СЛ показало, что оптимальные присадки изучаемых модификаторов положительно влияли на измельчение структурных составляющих (табл. 2).

Измельчение микроструктуры литой стали с модификатором ПМ обусловлено зародышевым действием не растворяющихся соединений титана, ванадия, циркония, ниобия и тантала с кислородом и азотом, а также наличием поверхностно активных элементов ЩЗМ и РЗМ, адсорбирующихся на гранях растущих кристаллов.

Таблица 2 - Влияние модифицирования на величину зерна и соотношение феррита и перлита стали 20Г2СЛ

Присадка, % Величина зерна, мкм Количество, %

феррит перлит феррит перлит

0,15А1 12,1 14,5 63 37

0,15Б1Са 10,3 12,1 62 38

0,15ЕеСе 10,2 8,8 62 38

0,07У 6,4 6,0 52 48

0,077г 8,3 8,8 55 45

0,075№> 9,3 7,9 58 42

0,0811 9,5 9,2 54 46

0,3ПМ 10,2 8,1 55 45

Модификатор ПМ оказал положительное влияние на литейные свойства (жидкотекучесть, плотность, усадку, трещиноустойчивость). Оптимальные свойства получены при присадке 0,25-0,35 % ПМ. Улучшение литейных свойств можно объяснить рафинирующим действием, уменьшением газонасыщенности и повышением чистоты стали по неметаллическим включениям.

Зависимость прочности, ударной вязкости, пластичности от присадки модификатора Пм носила экстремальный характер. Максимальные значения по этим показателям достигались при присадке ПМ в количестве 0,25-0,35 %, что хорошо согласуется с металлографическими исследованиями. Присадки свыше 0,35 % приводили к снижению механических свойств, что связано с увеличением загрязненности литой стали неметаллическими включениями и повышением ее газонасыщенности.

Повышение показателей прочности (10-15 %) при оптимальных присадках ПМ происходило вследствие измельчения структуры и выделения соединений титана, ванадия, ниобия, циркония и др. с кислородом и азотом в зернах твердого раствора; повышение пластических свойств - за счет улучшения формы и уменьшения уровня загрязненности неметаллическими включениями.

Влияние различных модификаторов на характер изменения свойств стали 20Г2СЛ и 30Л показали, что по действию их можно разделить на следующие группы: повышающие только пластичность и ударную вязкость - сили-кокальций и ферроцерий; повышающие показатели прочности без существенного изменения пластичности и вязкости - титан, ниобий, цирконий, ванадий; повышающие одновременно показатели прочности и пластичности -многокомпонентные модификаторы ПМ (полимодификаторы), содержащие как элементы, повышающие прочность, так и элементы повышающие пластические характеристики.

В работе также исследовали влияние чистых хлоридных отходов титаномагниевого производства на свойства исследуемых конструкционных сталей. Действие хлоридных отходов, как модификатора, аналогично действию модификатора ПМ. Однако при модифицировании хлоридными отходами выделяется хлор, поэтому здесь необходимо уделять внимание разработке мероприятий по нейтрализации хлора и охране окружающей среды.

Анализ результатов исследования по влиянию различных модификаторов показал, что действие модификатора ПМ занимает промежуточное положение между влиянием кальция и церия.

Таким образом, модификатор ПМ оказался универсальным, который, наряду с повышением пластичности и ударной вязкости, обеспечил увеличение показателей прочности стали, что открывает широкие перспективы его использования при изготовлении ответственных тяжело-нагруженных деталей.

Перечень ссылок

1. Лунев В. В., Шульте Ю. А. Применение комплексных лигатур с РЗМ и ЩЗМ для улучшения свойств литых и деформированных сталей. В кн.: Влияние комплексного раскисления. - М.: Металлургия, 1982. - С. 32-50.

© 2007 Канд. техн. наук В. И. Минакова1, канд. техн. наук В. А. Федьков1,

канд. техн. наук Г. А Федьков2

1 Национальный технический университет, 2 Государственная инженерная академия,

г. Запорожье

ДО ВИХОДУ " ТЕРМ1НОЛОГ1ЧНОГО СЛОВНИКА " МЕТАЛИ"

Не так давно вийшов обмеженим друком двотомний "Термшолопчний словник "Метали" [1], у створенш якого брали участь i пращвники нашого ушверситету. Це дуже щкавий тлумачний словник. Вш мютить великий обсяг понять, словосполучень та 1'хшх означень росшською та украшською мовами. Крiм того, для кожного термша (словосполучення) наведений його переклад англшською, шмецькою та французькою мовами, що допомагае уточ-нити, усвщомити змiст поняття. Велика, фундаментальна праця охоплюе поняття, яш стосуються металiв та 1'хшх властивостей, виробництва, обробляння металiв тощо. Вiн може бути корисним для широкого кола iнженерiв, нау-ковцiв, асшранпв та студентiв не лише як довщник, але й як поабник у навчаннi та роботi.

Словник допомагае виршити багато складних питань, пов'язаних з використанням украшсько! науково-техшч-но! термшологп. Проте у ньому зустрiчаються деяк1 прикрi недолiки, аналiзу яких присвячуеться ця стаття1.

Перш за все, впадае в око не завжди точний переклад багатозначних вiддiеслiвних iменникiв росшсько! мови. 1хт украшсьш вiдповiдники можуть виражати недоконану та доконану ди, а також наслщок (результат) ди, як1 передаються рiзними словами. Згiдно з ДСТУ 3966-2000 [2] дм позначають вiддiеслiвними iменниками з суфж-сом -ння, утвореними вiд дiеслiв недоконаного виду, подм - вiддiеслiвними iменниками з суфжсом -ння, утворе-ними вщ дiеслiв доконаного виду, а наслвдок дГ1 - однокореневими iменниками з шшими суфiксами або без них.

У деяких випадках наведенi в словнику термши вiдповiдають цим вимогам: охолодження (т. 2, с. 78) 2, зношу-вання (т. 1, с. 257), травлення (т. 2, с. 318), цганування (т. 2, с. 385), азотування (т. 1, с. 23) та шш. Одночасно зус^чаються невластивi термши: вгдпуск (т. 2, с. 75), обробка (т. 2, с. 47), термгчна обробка (т. 2, с. 301), наплавка (т. 2, с. 9), перепал (т. 2, с. 89).

Словник дае означення термша обробка: "... технолопчний процес, здшснюваний з метою..." i термша термЬ чна обробка: "... тепловий вплив на метал (вирiб), що призводить до змти..." Тобто в обох випадках мова йде про дш, процес, як мають той чи шший наслщок. Тому таку недоконану одноразову або багаторазову дш краще пере-класти як оброблення, TepMi4He оброблення. Це ж стосуеться всiх видiв термооброблення (вiдпускання, цементу-вання, нормалiзування тощо) [3], а також шших понять, як1 означають процеси.

Iнодi в словнику зус^чаеться непослiдовнiсть у перекладi росiйських термшв. Наприклад, росiйський термiн отжиг перекладаеться як в1дпал (т. 2, с. 70), а двойной отжиг - як подвшне вгдпалювання (т. 1, с. 169). При цьому в обох випадках наводиться однаковий англшський термш annealing. Шдабно до цього индукционный нагрев перекладаеться як тдукцшний нагргв (т. 1, с. 267), а нагрев, время нагрева - як нагргвання (т. 2, с. 6), час нагргвання (т. 1, с. 111) (в обох випадках один англшський термш - heating).

У деяких випадках у словнику нема рiзницi в означенш украшських термшв, яш мають вщображати недоконану дш (процес), доконану дш (подш) або наслщок (результат) ди. Наприклад, упрочнение (процес, недоконана дiя) (т. 2, с. 339) iупрочнение (операщя, доконана дiя) (т. 2, с. 339) перекладеш однаково - змщнення. Але вщпо-

1 деяш думки автора е стрними - ред.

2 тут i далi наведенi номери тому й сторшок у словнику [1].

ISSN 1607-6885 Нов1 матер1али i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2007

149