Физико-химические и технологические аспекты легирования автоматной стали висмутом

• Автор: Рябов, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 145 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Применение висмута для легирования автоматной стали

1.2. Растворимость висмута в железе, форма присутствия висмута в стали и влияние его на свойства стали

1.3. Повышение обрабатываемости стали, легированной висмутом

1.4. Способы легирования стали висмутом.

1.5. Устройства для введения висмутовой дроби в сталь.

1.6. Отечественный опыт производства висмутсодержащей стали.

1.7. Заключение и задачи исследования.

Глава 2. Физикохимические основы растворения висмута в стали

2.1. Определение растворимости висмута в жидком и твердом железе
2.2. Определение растворимости висмута в жидких сплавах на основе железа
2.3. Выводы.
Глава 3. Разработка технологии легирования стали висмутом
3.1. Методика исследования
3.2. Легирование стали висмутом в процессе сифонной разливки
3.2.1. Поведение висмута при движении в сифонной проводке.
3.2.2. Растворение капли висмута в стали
3.2.3. Конструкция дозирующего устройства.
3.2.4. Технология легирования в центровой при сифонной разливке.
3.2.5. Влияние технологических факторов на усвоение висмута сталью при сифонной разливке.
3.2.6. Дефекты слитка стали, легированной висмутом
3.3. Введение висмута в сталеразливочный ковш в виде порошка, плакированного в проволоку
3.3.1. Влияние технологических факторов на усвоение висмута при
введении его в виде порошка, плакированного в проволоку.
3.4. Выводы
Глава 4. Качество висмутсодержащей стали
4.1. Химический состав.
4.2. Распределение висмута в слитке и заготовке сечением 0 мм.
4.3. Содержание азота и кислорода в стали, легированной висмутом
4.4. Влияние висмута на качество поверхности передельной заготовки
и сквозной выход годного.
4.5. Влияние висмута на загрязненность стали неметаллическими
включениями
4.6. Влияние висмута на величину аустенитного зерна в стали.
4.7. Влияние висмута на механические свойства стали.
4.8. Влияние висмута на обрабатываемость стали
4.9. Форма существования висмута в стали
4 Выводы.
Глава 5. Экология окружающей среды при легировании стали висмутом
5.1. Легирование висмутом при сифонной разливке.
5.2. Легирование висмутом в сталеразливочном ковше проволокой.
5.3. Выводы.
Заключение.
Литература


Растворимости благоприятствует близость металлических диаметров (в пределах ± %) для растворов замещения. Строение внешней оболочки ионов. Взаимную растворимость дают элементы с идентичной внешней оболочкой. Металлические валентности и эффективные заряды на катионах, определяющие электронную концентрацию сплава. При сопоставлении физико-химических свойств железа, свинца и висмута (табл. В позволяет ему переходить в решетку железа. В то же время этому препятствует большая разность в размерах атомных диаметров, которая составляет ,2 %. Б. И. Разность диаметров атомов для жидкого железа и свинца составляет %, железа и висмута - ,2 %. Таким образом, основную роль в ограничении жидких и твердых растворов Ре - РЬ и Ре - В1 играет размерный фактор. Учитывая, что свинец растворим в жидком железе, можно предположить, что и висмут растворим в жидком железе, а так как разность диаметров железа и висмута больше, чем у железа и свинца, то, по-видимому, растворимость висмута в железе будет меньше, чем свинца. Висмут образует ромбоэдрическую решетку с а = 0,3 нм и обладает самой низкой теплопроводностью среди всех твердых металлов. В отношении оптических возможностей и поверхностного натяжения наблюдаются различия: модуль эластичности и прочности при сжатии у висмута выше, чем у свинца. Особый интерес вызывают плотность, температура плавления, температура кипения. Висмут имеет значительное преимущество перед свинцом, так как висмут имеет более низкую плотность ( кг/м3) в сравнении со свинцом (0 кг/м3). В связи с этим разница плотностей между висмутом и железом составляет %, в то время как между свинцом и железом - %. Это определяет меньшую скорость оседания висмута в жидкой стали и более равномерное распределение висмута по сечению и высоте слитка (заготовки). Колебание концентраций у свинца достигает %, максимальное отклонение от среднего значения у висмута достигает 9 % []. Изучение формы присутствия висмута [6, ], распределенного в слитке, показало, что он находится в виде тонкодисперсных частиц металлического висмута сфероидов диаметром - 2 - мкм. Висмут также присутствует в виде следов вокруг включений сульфидов марганца, реже вокруг оксидов и силикатов. Важные параметры состава включений содержит табл. Гмпв Vox (Об. Ы|0- число сульфидов марганца, действующих на разрезание, с диаметром > Юрт на мм2. Из табл. Висмут в меньшей степени влияет на удлинение включений сульфида марганца при горячей прокатке, чем свинец, поскольку критерий формы ГМп5 = 1, для стали 9БМпВ8, меньше чем для 9БМпРЬ, ГМпЯ =1, (отношение длины к диаметру МпБ). Пузырьки висмута, появляющиеся при легировании висмутом, также оказывают рафинирующее влияние. В связи с этим степень чистоты оксидов, выраженная как объемная пропорция (Уох) для нежелательных оксидов, лучше, чем в стали, не содержащей висмут. Средний диаметр сульфида марганца - 0Мп5 не показывает значительных расхождений. Более благоприятная морфология сульфидов и более низкое содержание сульфидов также оказывает определенное влияние на улучшение свойств обрабатываемости. Результаты многочисленных исследований свойств висмутсодержащей стали (содержание висмута в пределах 0, - 0, мае. Низкотемпературное падение пластичности наблюдается при 7,°С для висмутсодержащей стали и при 3,°С для свинецсодержащей. Это падение пластичности вызывается жидкометаллическим охрупчиванием от легкоплавкой добавки (висмут в первом случае и свинец во втором). Вторая область падения пластичности, серединой которого является 2,°С, наблюдается только в стали свинцово-теллуристой и вызвана жидкометаллическим охрупчиванием от соединения РЬТе и Те. Низкотемпературный минимум пластичности следует учитывать при планировании теплой механической обработки и термообработки. Исходя из выше сказанного, висмутсодержащую сталь можно использовать при условиях статического механического нагружения, которые применяются для свинцово-, свинцово-теллуристой продукции. Обрабатываемость является одной из важнейших технологических характеристик стали, определяющих производительность механической обработки резанием.