ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механические свойства модифицированной стали из "Модифицированный стальной слиток " Влияние различных добавок на структуру излома слитков диаметром 50 мм исследовали в сталях 40, ЗОХГС, 35ХМ и 40ХН, склонных к образованию грубой столбчатой структуры. В слитках без добавок в большинстве случаев столбчатые кристаллы достигали центра слитка. Максимальная толщина их на периферии составляла около 2 мм. Введение добавок (в зависимости от концентрации) сказывалось на изменении толщины и длины столбчатых кристаллов, а также на образовании равноосной зоны в центре или по всему сечению слитка, характеризующейся крупным, мелким или очень мелким зерном. [c.165] Нами исследовано влияние В, Ti, Zr, V и А1 на процессы кристаллизации и перекристаллизации стали 40. Бор в количестве 0,003—0,004% приводит к получению равноосной мелкой структуры. С увеличением концентрации до 0,01% В столбчатые кристаллы снова появляются, а при концентрации 0,05—0,08% столбчатые кристаллы становятся более толстыми, чем в слитках без добавок. Такое же влияние оказывает V при концентрациях примерно на порядок больших, чем В. Воздействие добавок Ti имеет несколько иной характер происходит постепенное измельчение структуры слитка при увеличении добавки до 0,3%. Добавки Zr слабо влияют на структуру слитка. [c.166] Такие добавки, как В и Ti ограничивают рост столбчатых кристаллов при низкотемпературной разливке стали Х27 и Х23Н18. Их влияние уменьшается при высокотемпературной разливке, что можно объяснить дезактивацией нерастворимых примесей. Установлено, что низкотемпературная разливка через стопор предварительно перегретого алюминия, 5%-ной алюминиевой бронзы и ферритной стали Х27, в которых произошла дезактивация нерастворимых примесей, приводит к образованию столбчатой структуры в слитке. Если же расплав не перегревался выше температуры дезактивации нерастворимых примесей, то при низкотемпературной разливке всегда получается мелкозернистая структура. Такое же явление наблюдается и в модифицированном металле. Модификаторы повышают диапазон температур, в котором можно получить мелкое зерно. [c.167] В свете этих представлений приведем наиболее вероятный механизм влияния В на структуру слитка стали 40. При введении В в концентрациях, несколько превышающих предел растворимости в твердом растворе (0,003—0,004%), он адсорбируется на докритических зародышах, понижая поверхностное натяжение на их границе с переохлажденным расплавом, способствуя тем самым образованию критического зародыша при малых переохлаждениях. По мере обогащения границы раздела адсорбированным В рост зародыша ограничивается, количество центров увеличивается и структура слитка измельчается. Увеличение содержания В до 0,01% приводит к тому, что на докритических зародышах адсорбируется слой, обогащенный атомами бора, который затрудняет образование зародышей аустенита критического размера, и структура слитка не измельчается. По существу В в таких количествах уже не является растворимым модификатором и не оказывает влияния на структуру слитка. Повышение концентрации В до 0,05—0,08% приводит даже к укрупнению структуры за счет связывания им примесей, обычно тормозящих рост зерна в немодифицированном расплаве. Такая стадия воздействия В и других модификаторов известна в литературе под термином перемодифицирование . [c.168] Явление перемодифицирования, обнаруженное многими исследователями, свидетельствует о том, что процессы, происходящие при модифицировании и легировании, имеют различную природу. Поэтому нельзя согласиться с некоторыми авторами, отождествляющими термины модифицирование и микролегирование. [c.169] Скобло и Б. А. Казачков [136, 137] установили, что железные порошки резко уменьшают внеосевую и осевую химическую неоднородность и осевую пористость в обычном стальном слитке. Кроме того, металлические порошки способствуют широко развитой осадочной кристаллизации. В работе М. А. Юрьева, Н. С. Гогина, Н. П. Майорова и др. [94, с. 170—174] использование порошка при разливке непрерывного стального слитка привело к уменьшению ликвации и внутренних трещин. В исследовании этих же авторов [94, с. 355— 357] благодаря введению 1% железного порошка увеличилась скорость вытягивания непрерывного слитка стали 50 от 0,6 до 0,9 м/мин при этом уменьшились ликвация и количество трещин. Авторы работы [138] показали, что железный порошок от 1 до 2,8% уменьшает осевую рыхлость, ликвацию и ширину столбчатой зоны в непрерывном слитке стали 20 и 45. [c.170] Пампура, В. А. Ефимов, В. Н. Сапко и др. [94, с. 220—223] применяли стальную обсечку вместо интенсификатора кипения при скоростной разливке кипящей стали сверху. Введение 0,3—1% обсечки обеспечивает получение слитка с плотной наружной коркой толщиной 15—25 мм и увеличивает выход годного на 0,3—1%. В работе [139] вводили металлическую об-резь в количестве 0,5% в головную часть 7-т слитка кипящей стали с 0,08—0,15% С через 10 мин после наполнения изложницы. В результате воздействия затравки улучшается макроструктура и уменьшается головная обрезь слитка. Использование стальной обсечки и металлической обрези весьма экономично, однако количество таких отходов ограничено. Как уже упоминалось, нами применялась в качестве затравки стружка для модифицирования слитков в лабораторных условиях. Кроме стружки, которая имеется в изобилии и стоит очень дешево, другого подходящего материала для затравки в готовом виде не имеется. [c.172] Представляет большой интерес использование стружки для предотвращения разбрызгивания струи. Стружку загружают на дно изложницы перед ее заполнением расплавом. Количество стружки определяется температурой разливки стали. Одновременно с успокоением струи стружка частично дегазирует и улучшает структуру нижней части слитка, а также предотвращает его привар ко дну изложницы. Такой способ уменьшения плен на слитках, по-видимому, более экономичен, чем предложенный В. П. Гребенюком [10, с. 151— 154] и заключающийся в использовании специально сконструированного кюмпеля из листовых вкладышей и литой пробки. Стружку целесообразно применять в качестве интенсификатора кипения и для закупоривания слитков. В обоих случаях стружка будет служить затравкой для образования зародышей газовых пузырьков и центров кристаллизации. [c.172] В работах [4, 85, 99] приведены данные о влиянии модификаторов на механические свойства различных сплавов. [c.173] Нами обнаружено совместное влияние модификатора и затравки на ударную вязкость кованой стали Х27. Добавка 0,02% Zr не оказала влияния на ударную вязкость. Введение 0,02% Zr совместно с затравкой в виде рассеченной проволоки привело к увеличению ударной вязкости в 5 раз. Такое же примерно влияние оказала добавка 0,03% Се. Наибольшее увеличение ударной вязкости вызвали добавки 0,05—0,1% Mg. Повышение более чем на порядок ударной вязкости стали с малыми добавками Mg (с затравкой и без затравки) является исключительным фактом в практике модифицирования. Однако воспроизводимости результатов в некоторых плавках не наблюдалось. Попытка выяснить причины невоспроизводимости результатов не увенчалась успехом, так как Zr и Mg сильно уменьшили количество крупных неметаллических включений силикатов и хромитов и изменили характер мелких включений как в образцах с высокими значениями ударной вязкости, так и с низкими. [c.173] Отметим, что сталь ЗОХГС, выплавленная на шихте армко-железа, имела более низкие значения прочности и несколько повышенную пластичность. В этой же стали малые добавки Nb (0,03%) почти не повлияли на свойства. Большие концентрации (0,08% Nb) снизили ударную вязкость литой стали с 60 до 20Н-м/см . [c.175] Таким образом, влияние добавок Nb на механические свойства стали зависит от качества исходных шихтовых материалов. [c.175] В табл. 17 представлены механические свойства литой стали 40ХГ, модифицированной Ti. Для этой стали оптимальной оказалась концентрация 0,07% Ti. При выборе модификатора очень важно учесть влияние на свойства постоянных примесей стали [142]. [c.175] Баранова, приводит к образованию поверхностно активных силикатов, вызывающих снижение ударной вязкости и склонности к отпускной хрупкости. Уменьшение содержания Si с 0,3 до 0,1% сопровождается повышением ударной вязкости при —80° С в 4—5 раз. [c.175] Вопрос повышения свойств нержавеющих и инструментальных сталей путем азотирования весьма актуален. Б. Е. Патон, Б. И. Медовар, Д. А. Дудко и др. [10, с. 43—65] предлагают вводить N при плазменном дуговом переплаве под давлением газа до 4-10 Н/м , что позволяет получить в стали до 1,00% N. Как показали наши опыты, в тех случаях, когда можно ограничиться содержанием 0,2—0,3% N, целесообразно и экономично использование азотированных модификаторов типа Fe—Ti, рафинирующих расплав и повышающих комплекс свойств. [c.176] Вернуться к основной статье