Разработка метода управления составом неметаллических включений в стали для энергетического машиностроения с целью минимизации негативного влияния оксидных частиц на свойства металлопродукции

• Автор: Ромашкин, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ГЛАВА I. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В СТАЛИ

1.1. ЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В ХРОМИСТОЙ СТАЛИ

1.2. Неметаллические включения в низколегированной стали

1.3. Влияние оксидной фазы на свойства хромистой стали

1.4. Влияние оксидной фазы на свойства низколегированной стали

1.5. Особенности применения метода Э.Д.С.

1.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ I

2. ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ РАССМАТРИВАЕМЫХ МАРОК В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
2.1. Методика экспериментов
2. . I. Методика проведение плавок 3
2.1.2. Методы исследования опытного металла и обработки данных 3
2.2. Результаты исследований
2.2.1.Результаты исследования раскисления хромистой стаей с 9 Сг кремнием и алюминием
2.2.2.Результаты исследования раскисеения хромистой стаей сЗСг кремнием и алюминием
2.2.3. Результаты исследования раскисеения низколегированной марганцовистой стаей каеьцием и алюминием
2.3. Изучение влияния футеровки на окислпнностъ металлического расплава
2.4. Выводы по главе н
3. ГЛАВА III. ИЗУЧЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ЛАБОРАТОРНОМ МЕТАЛЛЕ
3.1. Неметаллические включения в хромистой стали
3.2. Неметаллические включения в низколегированной марганцовистой стали
3.3. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III
4. ГЛАВА IV. ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА УПРАВЛЕНИЯ СОСТАВОМ ВКЛЮЧЕНИЙ
4.1. Технология выплавки опытнопромышли того металла
4.2. Разливка
4.3. Технология козки
4.4. Предварительная термообработка
4.5. Ультразвуковой контроль после предварительной термообработки.
4.6. Разрезка заготовки ротора
4.7. Осовная термическая обработка 1 о I
4.8. Исследование качества металла ротора и проведение приемочных испытаний
4.9. ИССЛЕДОВАИЕ ПРОБ, ОТОБРА 1ИЫХ В ПРОЦЕССЕ ВЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ
4.9.1.Химический и газовый анализ 1Ю
4.9.2.Металлографическое исследование неметаллических включений
4.9.3. Оценка загрязненности неметаллическими вклю нениями
4.9.4.Микрорентгеноспектральный анализ неметаллических включений ИЗ
4 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV
5. ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Включения этой группы отличаются от включений, обнаруженных в сплавах с низким содержанием хрома тем, что они монолитны и меньших размеров. Подобные включения являются основным типом оксидных частиц в сплавах, содержащих 5. Сг. Включения третей группы по внешнему виду и форме резко отличаются от включений первых двух групп. Они имеют правильную округлую форму и неоднородное внутреннее строение. В соответствии с формой таких включений в указанной работе было сделано предположение, что они образуются за счет выделения из раствора закиси хрома при охлаждении сплава перед его затвердеванием. Такого типа включения доминируют в металле, содержащем более % Сг. Изучение неметаллических включений в различных марках реальной нсраскисленной хромистой стали [7. Мп, менее 0,1 % Si и менее 0,5 % А1 показало, что при всех исследованных концентрациях хрома (от 1 до %) в состав оксидных неметаллических включений входят марганец и хром, а также малое количество железа, т. Fe, Мп)ОСгз, в которой часть марганца замещена железом. Доля FeO в составе оксидной фазы слабо уменьшается с ростом концентрации хрома (рис. Внешне частицы хромомаргонцовистой шпинели представляют собой серые достаточно четко ограненные частицы, имеющие форму правильных треугольников, шестиугольников, трапеций и прямоугольников (рис. Характерно, что в отличие от полученных Самариным [6] данных, в названных работах не было отмечено столь существенного изменения содержания оксида хрома с ростом концентрации этого элемента в металле. Доля Сг? Оз в составе оксидной фазы остается практически неизменной и находится на уровне, примерно, %. Содержание оксидов железа и марганца варьирует в пределах 5. Оксид хрома в стати с указанным содержанием марганца в виде самостоятельных частиц не встречается [7]. Аналогичные включения доминируют и в нсраскисленной хромоникслсвой (ХШ2, ХН5, XI5) и хромоникелевой, легированной вольфрамом, молибденом и ниобием (1ХНМЗВ6, 1ХНБ) стали, т. Рис. Зависимость состава оксидной фазы от содержания хрома в не-раскисленной хромистой стали (0, % С; 0, % Si; 0, % Mn и менее 0,5 % А1): оу ? Д—данные работы [7]; ¦, ¦. Рис. Однако ввод в хромистую сталь с низким (1. МпО(Сг, У)3 примерно следующего состава: % МпО; % Сг3; % У3 []. В работе [7] было исследовано влияние содержания марганца на состав формирующейся оксидной фазы в хромоникелевой стали на основе 1X (рис. Было показано, что при содержании марганца до 0, % оксидные включения состоят практически целиком из окиси хрома. Увеличение концентрации марганца до 0, % сопровождается следующим изменением состава включений — содержание МпО увеличивается с до %, а доля Сгз, соответственно, снижается до %. В диапазоне концентраций марганца 0,. Сгз до % и МпО до % при соответствующем снижении доли БЮ2 и БеО до 0 %. Рис. Распределения элементов в хромомарганцевованадиевой шпинели в нераскисленной низкохромистой стали Х1М1Ф []. Рис. Зависимость состава оксидной фазы от содержания марганца в нераскисленной хромистой стали типа 1XI8Н (0, % С; 0, % Si; % Сги %Ni) [7]. Ввод в хромистую сталь кремния сопровождается трансформацией хромистых шпинелей в силикаты. По данным [] при низком содержании кремния, появляются гетерогенные силикатные включения со шпинельными вкраплениями (рис. Состав шпинели описан выше. Силикатная матрица состоит из оксидов кремния и марганца в весовом соотношении 1:1. Отдельные частицы шпинелей сохраняются (рис. Рис. Силикаты марганца со шпинель-ными составляющими внутри и самостоятельное шпинельное включение. Увеличение содержания кремния в стали сопровождается постепенным уменьшением доли шпинелей в составе оксидной фазы. При его определенной концентрации перестают образовываться чистые шпинельные соединения, а затем, постепенно изменяясь от многоугольной формы до крестообразной (рис. БЮг-МпО (рис. Дальнейшее увеличение концентрации кремния приводит к появлению чистого кремнезема. Последний встречается в трех видах: вкрапления внутри силикатов (рис. Рис. Распределение элементов в силикате марганца с вкраплениями шпинели [].