аспирант
кафедра физики
Postgraduate of the Chair of Physics
д.ф.-м.н., профессор
кафедра физики
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Dr. Sci. (Phys.–Math.), Professor of the Chair of Physics
д.т.н., профессор
кафедра «Безопасность жизнедеятельности»
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Life Safety
ст. научный сотрудник
Исследовательский центр физики металлических жидкостей Института материаловедения и металлургии
Senior Researcher of the Research Center of Physics of Metallic Liquids of the Institute of Materials and Metallurgy
Исследовано влияние зеренной структуры, кристаллического строения, дефектов образцов стали 35ХГФ на характер температурной зависимости удельного электросопротивления расплава при температурах 1450 – 1720 °C. Зеренная структура, кристаллическое строение изменялись в результате термообработки – нормализации и отпуска. О характеристиках зеренной структуры, кристаллического строения, дефектов судили по результатам металлографического исследования. Металлографическое исследование выполняли методом дифракции обратно рассеянных электронов – EBSD-анализа. Области сканирования выбирали с включением дефектов металла технологического происхождения, а именно, микроскопических несплошностей, заполненных газом или шлаком. Результаты EBSD-анализа представлены в виде IPF–карт, где отражено текстурное состояние образцов с использованием метода назначения цветности. Микроструктура образца стали 35ХГФ после нормализации при 910 °С характеризуется наиболее мелкими кристаллитами (порядка 1 мкм) и наибольшей протяженностью зеренных границ. Все образцы имеют дефекты – несплошности размером порядка 1 мкм. Удельное электросопротивление образцов жидкой стали 35ХГФ измеряли методом вращающего магнитного поля в режиме нагрева и последующего охлаждения. Для образцов, предварительно нормализованных при 910 °С, обнаружено расхождение температурных зависимостей удельного электросопротивления и необратимое уменьшение температурного коэффициента удельного электросопротивления в режиме охлаждения расплава. Расхождение температурных зависимостей удельного электросопротивления и необратимое уменьшение температурного коэффициента удельного электросопротивления обсуждается в рамках представлений о микронеоднородном строении металлических расплавов и явлении металлургической наследственности. Согласно представлениям о микронеоднородном строении металлических расплавов, при плавлении многофазного стального слитка не образуется сразу же однородный на атомном уровне раствор легирующих элементов в железе и в определенном интервале температур сохраняется химически микронеоднородное состояние. Судя по ветвлению температурных зависимостей удельного электросопротивления, переход расплава в состояние истинного раствора происходит лишь вблизи температуры этого ветвления Т* = 1640 °С. Значение температуры Т* , согласно представлениям о явлении структурной металлургической наследственности, зависит от микроструктуры, фазового состава и кристаллического строения исходного образца. Наличие несплошностей приводит к появлению при расплавлении металла избыточного объема расплава, который частично сохраняется при охлаждении и кристаллизации. В этом случае температурный коэффициент удельного сопротивления в режиме охлаждения близок к нулю по абсолютной величине, даже при скоростях охлаждения слитка порядка 10 °C/с изменяются условия кристаллизации, в частности, повышается склонность металла к аморфизации.
The authors have studied the effect of the grain structure, crystal structure and defects of 35KhGF steel samples on the character of temperature dependence of the melt specific electrical resistance at temperatures of 1450–1720 °C. Grain and crystalline structures changed as a result of heat treatment - normalization and tempering. The peculiarities of grain and crystalline structures, the defects were recognized according to the results of metallographic study. The metallographic study was carried out by diffraction of backscattered electrons-EBSD analysis. Scanning areas were chosen with the inclusion of defects in metal of technological origin, namely, microscopic discontinuities filled with gas or slag. The results of EBSD analysis are drawn as IPFpatterns; they show the texture state of the samples using the color assignment method. The microstructure of a 35KhGF steel sample after normalization at 910 °C has the smallest crystallites (of the order of 1 μm) and the largest extent of the grain boundaries. All samples have defects – discontinuities of the order of 1 μm in size. Specific electrical resistance of molten 35KhGF steel samples was measured by the method of rotating magnetic field in heating mode and subsequent cooling. For samples preliminarily normalized at 910 °C, a discrepancy in the temperature dependences of resistivity and an irreversible decrease in the resistivity temperature coefficient were observed in cooling mode of the melt. The discrepancy between the temperature dependences of the electrical resistivity and the irreversible decrease in the temperature coefficient of the resistivity was analyzed on the basis of the microinhomogeneous structure concepts of metallic melts and the phenomenon of metallurgical heredity. According to the notion of the microheterogeneous structure of metallic melts, the melting of a multiphase steel ingot does not immediately produce a homogeneous solution of the alloying elements in the iron at the atomic level, and a chemically microinhomogeneous state is maintained in a certain temperature range. Looking at the branching of the temperature dependences of the electrical resistivity, the transition of the melt into the state of true solution occurs only near the temperature T* = 1640 °C. The value of temperature T* according to the notion of the structural metallurgical heredity phenomenon depends on microstructure, phase composition and crystalline structure of the initial sample. The presence of discontinuities leads to appearance of an excess volume of melt during metal melting, which is partially retained during cooling and crystallization. In this case, the temperature coefficient of the resistivity in cooling mode is close to zero in absolute value, even at ingot cooling rates of the order of 10 °C/s the crystallization conditions change, in particular, the metal’s propensity to amorphization increases.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.