Экспериментальное определение степени пересыщения при образовании оксидных включений в стали

• Автор: Бежауи, Мохамед Хеди
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение

2. Современное состояние проблемы

2.1. Влияние неметаллических включений на свойства стали.

2.2. Существующие взгляды на процесс образования новой фазы.

2.3. Состав образующихся продуктов

2.4. Расчетные и экспериментальные данные величины

2.5. Совместный критический анализ рассмотренного ранее

3. Методическое и теоретическое обоснование экспериментальной части работы.

3.1. Существующие методы исследования образования неметаллических включений и их недостатки
3.2. Теоретические основы и практика электрохимического раскисления и окисления стали
3.2.1. Теоретические основы электрохимического раскисления и окисления стали.
3.2.2. Практика электрохимического раскисления
и окисления стали.
3.3. Принцип электрохимического окисления железа
3.4. Методика проведения исследования.
3.4.1. Конструкция кислородного насоса
3.4.2. Измерение активности кислорода.
3.4.3. Порядок проведения эксперимента
3.4.4. Обсуждение условий эксперимента
4. Условия образования неметаллических включений.
4.1. Образование продуктов раскисления алюминием
4.2. Образование продуктов раскисления кремнием.
4.3. Образование продуктов раскисления марганцем
4.4. Образование продуктов раскисления углеродом
4.5. Расчет пересыщений по экспериментальным данным.
4.6. Обсуждение механизма образования зародышей при раскислении.
4.7. Образование продуктов раскисления
комплексными раскислителями
4.8. Сопоставительный анализ результатов экспериментов.
4.9. Испытание на сопротивляемость вторичному окислению стали Г2Й5 промышленной выплавки
5. Общее заключение.
Список литературы


Включения, расположенные в районе продвижения трещины, в общем случае выполняют две функции: они являясь барьерами для движущихся дислокаций и служат препятствием при прохождении через них самой трещины. Ряд исследователей /8 - -4 / отмечают, что увеличение количества включений размером - мкм способствует зарождению трещины, тогда как включения размером около ТО мкм влияют главным образом на развитие трещины как при усталостном разрушении, так и при ударном изгибе. Имеется точка зрения, согласно которой на качество металла при современной технологии выплавки существенное влияние оказывают включения, образующиеся после кристаллизации /5,6,? Мкм и после разрушения металла встречаются в основном в ямках вязкого излома / ? Современное состояние проблемы выявления влияния неметаллических включений на механические свойства показывают, что уровень загрязненности металла включениями и форма частиц в той или иной степени влияют на величину ударной вязкости / 9,/% прочностные свойства металла практически не зависят от загрязненности неметаллической фазой, а определяются ее химическим свойством стали. В работах /Л, / обнаружено незначительное изменение прочности свойств при изменении количества и формы включений, однако это может быть связано с изменением химического состава стали в случае перехода к другому типу раскисления /1/ /, либо с улучшением структуры //, а также загрязненность неметаллическими включениями в значительной степени определяет усталостные свойства сталей. Ряд исследователей полагают /} /, что неметаллическая фаза играет решающую роль в распространении усталостной трещины и в уровне усталостной прочности. Современные взгляды на процесс зарождения неметаллических включений основываются на термодинамической теории образования новой фазы Гиббса-Фолмера. А С = А Су + А Сд {2. Д ? А С$ - изменение поверхностной свободной энергии. Учитывая, что А 6^ и А имеют противоположные знаки {йб~ отрицательная, а аСъ - положительная), а также пропорциональность А Су объему и - поверхности. Можно видеть, что функция А С = УС/') имеет максимум. Из работы // следует, что из уравнения {2. А ? V - молекулярный вес зародыша; у? Т - абсолютная температура,°К. Из теории зарождения новой фазы Гиббса-Фолмера вытекает, что для образования зародыша критического размера ( 2*) требуется совершить определенную работу. Теория предполагает, что она может быть совершена за счет энергетических флуктаций. Таким образом, на образование зародышей продуктов раскисления влияют: степень пересыщения элементов участвующих в реакции раскисления и межфазное натяжение между продуктами раскисления и жидкой сталью. В этих условиях необходимо предварительно рассмотреть, каким будут скорость образования зародышей и время в течение которого это образование происходит. Для этого нужно рассмотреть дальнейшее развитие теории образования новой фазы из работ Томсона / . Ae=cp(- j? А - константа Планка. Подставляя в это уравнение значения A G из уравнения {2. Как видно из уравнения (2. Расчеты концентраций раскислителя и кислорода, необходимых для гомогенного выделения различных оксидов, а также результаты экспериментальных данных /, /9,,2/, , , / показали, что образование зародышей становится возможным при очень высоких степенях пересыщения. Так для выделения А1д0д приводятся значения оС от ^ до ТО / , , , /. Ь^2-3 //2 /. По мнению авторов /4, /О / такие образования не соответствуют понятию фазы. Согласно /1,/ результаты расчета критического радиуса зародышей будут справедливы лишь в том случае когда размеры микроучастков агрегации оказываются больше минимального размера фазы, (то есть сегрегации^ термодинамические свойства которой перестают зависеть от расстояния. Это расстояние может быть оценено через потенциал механического взаимодействия или радиус дальнодействия. По расчетам, выполненным авторами / / минимальный размер фазы АТдОд в железе равен *^-1СГ®см. П.Я. Агеев и С. И.Попель впервые выполнили расечетные работы по зародышеобразованию неметаллических включений используя уравнения Томсона для интенсивности зарождения. Не справедливо отмечено в работе / /, что рассчеты по формулам (2.