Изучение и оптимизация типа и морфологии неметаллических включений в низколегированных высокопрочных сталях

• Автор: Агбоола Оладипо Фолоунсо
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В СТАЛИ X

1.1. Природа неметаллических включений

1.2. Влияние неметаллических включений на качество стальных изделий.

1.2.1. Влияние неметаллических включений на разрушение и механические свойства стали

1.2.2. Роль свойств матрицы в определении роли неметаллических включений

1.2.3. Роль неметаллических включений на образование дефектов

в низколегированных сталях, обработанных кальцием

1.3. Влияние содержания вредных примесей на неметаллические включения.

2. МОДИФИЦИРОВАНИЕ НВ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ РАСКИСЛЕНИИ И ДЕСУЛЬФУРАЦИИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ.
2.1. Модифицирование оксидных и сульфидных включений
2.2. Термодинамический анализ процессов, происходящих при раскислении
и десульфурации низколегированной стали
2.2.1. Определение состава продуктов раскисления и уровня окисленности металла
2.2.2. Анализ процессов десульфурации.
2.2.3. Уточнение термодинамического анализа с учетом
реальных активностей компонентов
3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Краткое описание технологии плавок.
3.2. Методика отбора материалов для исследования
3.3. Приготовление шлифов для анализа включений.
3.4. Методы металлографического исследования включений
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДЫ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ
В ВЫСОКОПРОЧНЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ
4.1. Неметаллические включения в стали, выплавленной по традиционной технологии.
4.1.1. Качественный оптический анализ включений
4.1.2. Качественный микрорентгеноспекгральный анализ включений
4.2. Неметаллические включения в стали опытных плавок.
4.2.1. Качественный оптический анализ включений
4.2.2. Качественный микрорентгеноспектральный анализ включений
4.3. Количественный анализ неметаллических включений в
традиционной и опытной серии плавок
4.3.1. Количественный анализ включений в плавке 1
4.3.2. Количественный анализ включений в плавке II.
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Могут образовываться сложные однофазные и многофазные включения -карбонитриды, оксисульфиды. Химический фазовый состав включений сложный. В жидком металле практически все включения равноосные, в литом металле они также преобладают (хотя уже появляются, например, дентриты сульфидов в междентритных простраствах стали или дендриты корунда, если перед раскислением алюминием в расплаве было более 0,% О). Размеры равноосных включений - от 0, мкм и до 1мм. Включения в расплаве растут главным образом в результате столкновений: сливаясь, если это капли жидкости (силикаты), спекаясь или склеиваясь жидкими - если это твердые частицы (А0з). Включения размеров более 0 мкм обычно считают экзогенными, они не успели всплыть, потому что поздно появились. От попавшего при выпуске печного шлака оставались включения размером - мкм [6], а от обработки синтетическим шлаком -не всплывшие капли 5- мкм [5]. Также при непрерывной разливке могут появляться крупные включения от вторичного окисления стали, из шлака промежуточного ковша, от размыва разливочного стакана, и др. Они всплывают к фронту кристаллизации [6]. Третичные включения, во всяком случае, на порядок меньше, чем ячейка дендрита, а включения с размером менее 0,1 мкм могут быть только четвертичными (иначе они бы выросли за время охлаждения слитка). Частиц меньше 0,5 - 0, мкм обычно нет. Распределение первичных и вторичных включений по зонам слитка определяется скоростью всплытия, конвективными потоками расплава, струей стали при разливке и его перемешиванием. Распределение третичных и четвертичных включений может быть неоднородно в масштабах ячейки дендрита. Для третичных - это место кристаллизации. Место зарождения четвертичных связано с дендритной неоднородностью состава раствора и с зеренной структурой, сформированной после кристаллизации. По химическому составу неметаллические включения подразделяют на следующие группы: оксиды, сульфиды, фосфиды, карбиды и нитриды. По данным [7-9], основные элементы, входящие в состав стали, располагаются следующим образом в порядке возрастания их химического сродства к кислороду при температуре °С: Ре, Сг, Мп, V, С, , В, Т1, А1, Ъх, Се, Ьа, Са. Но так как в настоящее время практически все выплавляемые стали раскисляются алюминием, то основным типом оксидных включений в сталях является корунд А0з и алюминиевые шпинели - сложные соединения корунда с окислами магния, кремния, кальция, хрома и других элементов. НУ -, температуру плавления °С. Из-за высокой твердости корунд плохо полируется и легко выкрашивается, оставляя на шлифах характерные полосы -“хвосты”. При модифицировании и легировании сталей ванадием, титаном, цирконием, кальцием и редкоземельными металлами образуются оксидные включения этих металлов. Количество оксидных включений зависит в основном от исходного содержания кислорода в металле перед раскислением, от технологии раскисления и внепечной обработки и от защиты металла от вторичного окисления. Чем ниже исходное содержание кислорода, чем эффективнее процесс раскисления, внепечной обработки и защиты струи металла от вторичного окисления, тем ниже содержание оксидных включений в металле. Сера обладает практически неорганической растворимостью в жидком железе, но с понижением температуры ее растворимость снижается до 0,0-0,5%, что приводит к образованию неметаллических включений -сульфидов. При кристаллизации стали сначала образуются вредные сульфиды железа (Ре8) с температурой плавления °С. С целью избежать их образования в металле серу связывают в сульфиды марганца (МпБ) с более высокой температурой плавления (°С); для этого, нужно чтобы в стали [Мп] : [8] > . В работе [-] было показано, что в стали в интервале температур -°С интенсивно образуется сульфид железа, при этом в реакции с железом вступает до % серы, находившийся в металле. При дальнейшем снижении температуры сульфид железа превращается в сульфид марганца и при °С основная часть серы (-%) находится в соединение с марганцем. Сульфиды марганца кристаллизуются в междуветвиях дендритов железа. По работе Симса С. Даля Ф.