blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2019-1-79-85blackmet-1567Research ArticleВ ПОРЯДКЕ ДИСКУССИИIN ORDER OF DISCUSSIONИССЛЕДОВАНИЕ ХЛАДОСТОЙКОСТИ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СРЕДНЕЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОКCOLD RESISTANCE AND MECHANICAL PROPERTIES OF HIGH-STRENGTH MEDIUM ALLOY STEEL DEPENDING ON THE TECHNOLOGY OF CAST BILLETS PRODUCTIONЧернышовЕ. А.ChernyshovE. A.

д.т.н., профессор кафедры «Металлургические технологии и оборудование»

603022, Нижний Новгород, ул. Минина, 24

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Metallurgical Technology and Equipment”

БаевИ. М.BaevI. M.

зам. директора по спец. технике 

03951, Нижний Новгород, ул. Баррикад, 1

Deputy Director of Special Machines

РомановА. Д.RomanovA. D.

инженер

603022, Нижний Новгород, ул. Минина, 24

Engineer

nil_st@nntu.ruРомановаЕ. А.RomanovaE. A.

аспирант

603022, Нижний Новгород, ул. Минина, 24

Postgraduate

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. АлексееваРоссияNizhny Novgorod State Technical University named after R.E.  AlexeevRussian FederationПAО «Завод «Красное Сормово»РоссияPJSC “Plant “Krasnoe Sormovo ”Russian Federation2019220220196217984Copyright © Чернышов Е.А., Баев И.М., Романов А.Д., Романова Е.А., 20192019Чернышов Е.А., Баев И.М., Романов А.Д., Романова Е.А.Chernyshov E.A., Baev I.M., Romanov A.D., Romanova E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1567

В работе приведены экспериментальные данные о влиянии условий кристаллизации высокопрочной среднелегированной стали на механические свойства отливок. Особое внимание уделено исследованию хладостойкости, как наиболее важному показателю служебных свойств ответственных изделий, определяющих надежность и работоспособность литого изделия. Приведены сериальные кривые ударной вязкости, работы развития трещины и процента волокнистости в зависимости от температуры испытания. Рассмотрены три разные технологии получения отливок: в объемную песчаную жидкостекольную форму (контрольная отливка) и опытные отливки (с внешним охлаждением) в тонкостенную форму с дифференцированным по высоте керамическим слоем и принудительным охлаждением водовоздушной смесью и (с комплексным воздействием) в такую же форму с вводом микрохолодильников при заливке жидкой стали. По результатам исследования установлено, что ударная вязкость образцов опытного металла выше во всем исследуемом температурном интервале. Отличительной особенностью является более плавный характер изменения ударной вязкости у опытного металла и отсутствие резкого уменьшения этого показателя, характерного для контрольных образцов. Изменение работы развития трещины (КСр ) также зависит от условий формирования отливки. Сериальные кривые показали, что опытный металл обладает меньшей склонностью к хрупкому разрушению (большей хладостойкостью). Аналогичные зависимости получены при исследовании волокнистости излома.

Experimental data on influence of conditions of high-strength steel crystallization on its mechanical properties are given in the work. Special attention is paid to the cold resistance as to the most important indicator of operation properties of the responsible products defining reliability and operability of a cast final product. Serial curves of impact strength, work of crack development and percent of fibration are given depending on test temperature. The possibility of increase in cold resistance of the cast alloyed steel is shown depending on casting technology: in a volume sandy form (control casting), in a thin-walled form with the ceramic layer and compulsory cooling with air-and-water mix differentiated on height (with external cooling) and in the same form with input of microrefrigerators when filling liquid steel (with complex impact). According to the research results it was established that the impact strength of the experimental metal obtained at complex impact on the hardened metal is higher in all studied temperature interval. Distinctive feature is smoother change nature of impact strength of experimental metal and lack of sharp reduction of this indicator for control samples. Change of work of crack development also depends on conditions of crystallization and cooling of casting metal. Serial curves have shown that tested metal has smaller tendency to fragile destruction (higher cold resistance). Similar dependences are received during the research of break fibration.

стальхладостойкостьфизико-механические свойстваструктураобразцысериальные кривыеразрушение металлаsteelcold resistancephysic-mechanical propertiesstructuresampleserial curvesmetal fractureReferencesГорынин И.В., Рыбин В.В, Малышевский В.А, Хлусова Е.И. Хладостойкие стали для технических средств освоения арктического шельфа // Вопросы материаловедения. 2009. № 3(59). С. 108 – 126.Gorynin I.V., Rybin V.V, Malyshevskii V.A, Khlusova E.I. Cold resistant steels for technical units for the Arctic shelf mastering. Voprosy materialovedeniya. 2009, no. 3(59), pp. 108–126. (In Russ.).Владимиров Н.Ф., Голубев А.Я. Развитие технологии производства листовых корпусных сталей // Вопросы материаловедения. 1999. № 3. С. 45 – 51.Vladimirov N.F., Golubev A.Ya. Development of the production technology of sheet hull steel. Voprosy materialovedeniya. 1999, no.  3, pp. 45–51. (In Russ.).Малышевский В.А., Семичева Т.Г., Хлусова Е.И. Новые корпусные стали для судостроения // Судостроение. 2004. № 5. С. 107 – 110.Malyshevskii V.A., Semicheva T.G., Khlusova E.I. New hull steels for shipbuilding. Sudostroenie. 2004, no. 5, pp. 107–110. (In Russ.).Орыщенко А.С., Ильин А.В., Гусев И.А., Ларионов А.В. Новые методы прогнозирования работоспособности конструкционных материалов для эксплуатации в Арктике // Сб. докл. Всеросс. конф. по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМат-2013». Москва, 23.02 – 01.03.2013. – М., 2013. С. 23.Oryshchenko A.S., Il’in A.V., Gusev I.A., Larionov A.V. New forecasting methods of operability of constructional materials for maintenance in the Arctic. In: Sb. dokladov Vserossiiskoi konferentsii po ispytaniyam i issledovaniyam svoistv materialov “TestMat-2013”. Moskva 28.02.2013–01.03.2013 [Reports of the All-Russian Conf. on Testing and Research of Material Properties “TestMat-2013”, Moscow]. 2013, p. 23. (In Russ.).Владимиров Н.Ф., Ильин А.В., Ларионов А.В. и др. Изменение механических свойств и хладостойкости металла штрипса и труб стали категории прочности К60 на различных этапах изготовления // Вопросы материаловедения. 2011. № 4(68). С. 5 – 16.Vladimirov N.F., Il’in A.V., Larionov A.V. etc. Change of mechanical properties and cold resistance of the metal of the strip and pipes of steel with K60 durability category on different manufacturing stages. Voprosy materialovedeniya. 2011, no. 4(68), pp. 5–16. (In Russ.).Гуменюк В.А, Иванов Ю.Г., Красиков С.В. и др. Исследование сопротивления низкотемпературному хрупкому разрушению новых сталей для магистральных трубопроводов и судостроительных сталей высокой прочности // Тр. Крыловского госуд. науч. центра. 2010. № 56. С. 107 – 118.Gumenyuk V.A, Ivanov Yu.G., Krasikov S.V., Il’in A.V., Filin V.Yu. Resistance to the low-temperature brittle fracture of new steel for main pipelines and ship-building high strength steel. Trudy Krylovskogo gosudarstvennogo nauchnogo tsentra. 2010, no. 56, pp.  107–118. (In Russ.).Орыщенко А.С., Голосиенко С.А. Новое поколение высокопрочных судостроительных корпусных сталей // Судостроение. 2013. № 4. С. 73 – 76.Oryshchenko A.S., Golosienko S.A. New generation of highstrength ship-building hull steels. Sudostroenie. 2013, no. 4, pp.  73–76. (In Russ.).Горынин И.В., Малышевский В.А., Легостаев Ю.Л., Грищенко Л.В. Высокопрочные свариваемые стали // Вопросы материаловедения. 1999. № 3. С. 47 – 52.Gorynin I.V., Malyshevskii V.A., Legostaev Yu.L., Grishchenko  L.V. High-strength welded steel. Voprosy materialovedeniya. 1999, no. 3, pp. 47–52. (In Russ.).Горынин И.В., Рыбин В.В., Малышевский В.А. и др. Экономно легированные стали с наномодифицированной структурой для эксплуатации в экстремальных условиях // Вопросы материаловедения. 2008. № 2. С. 7 – 19.Gorynin I.V., Rybin V.V., Malyshevskii V.A., Khlusova E.I. etc. Economically alloyed steels with nanomodified structure for operation in extreme conditions. Voprosy materialovedeniya. 2008, no. 2, pp. 7–19. (In Russ.).Чернышов Е.А., Романов А.Д., Полихина Е.Ю., Романова Е.А. Повышение качества жидкого металла и отливок из среднелегированной высокопрочной стали // Черные металлы. 2015. № 9. С. 6 – 9.Chernyshov E.A., Romanov A.D., Polikhina E.Yu., Romanova E.A. Improvement of quality of liquid metal and castings from medium alloy high-strength steel. Chernye metally. 2015, no. 9, pp. 6–9. (In Russ.).Башаев В.К., Ильин А.В., Филин В.Ю., Гусев М.А. Об определении хладостойкости современных высокопрочных сталей для арктических конструкций // Науч.-технич. сб. Российского морского регистра судоходства. 2015. № 38 – 39. С. 74 – 79.Bashaev V.K., Il’in A.V., Filin V.Yu., Gusev M.A. Determination of cold resistance of the modern high-strength steels for the Arctic constructions. In: Nauchno-tekhnicheskii sbornik Rossiiskogo morskogo registra sudokhodstva [Scientific and technical collection of the Russian maritime register of shipping]. 2015, no. 38-39, pp.  74–79.(In Russ.).Гусев М.А., Ильин А.В., Калинин Г.Ю., Федорова Т.А. Сертификация судостроительных материалов для судов, эксплуатирующихся в условиях Арктики // Судостроение. 2014. № 5. С. 39 – 43.Gusev M.A., Il’in A.V., Kalinin G.Yu., Fedorova T.A. Certification of ship-building materials for the vessels exploited in the Arctic conditions. Sudostroenie. 2014, no. 5, pp. 39–43. (In Russ.).Ильин А.В., Филин В.Ю. О соотношении локальных и энергетических критериев нестабильного хрупкого разрушения хладостойких сталей // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 12. С. 44 – 49.Il’in A.V., Filin V.Yu. Ratio of local and energetic criteria of unstable brittle fracture of cold-resistant steel. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2013, vol. 79, no. 12, pp. 44–49. (In Russ.).Шульте Ю.А. Производство отливок из стали. – Донецк, 1983. – 184 с.Shul’te Yu.A. Proizvodstvo otlivok iz stali [Production of steel castings]. Donetsk, 1983, 184 p. (In Russ.).Гуляев А.П. Чистая сталь. – М.: Металлургия, 1975. – 184 с.Gulyaev A.P. Chistaya stal’ [Pure steel]. Moscow: Metallurgiya, 1975, 184 p.Затуловский С.С. Суспензионная заливка. – Киев: Наукова думка, 1981. – 260 с.Zatulovskii S.S. Suspenzionnaya zalivka [Suspension casting]. Kiev: Naukova dumka, 1981, 260 p. (In Russ.).Совершенствование технологии стального литья / А.А. Рыжиков, М.И. Рощин, В.И. Фокин и др. – М.: Машиностроение, 1977. – 143 с.Ryzhikov AA., Roshchin M.I., Fokin V.I. etc. Sovershenstvovanie tekhnologii stal’nogo lit’ya [Enhancement of steel casting technology]. Moscow: Mashinostroenie, 1977, 143 p. (In Russ.).Чернышов Е.А. Влияние технологии получения стальных заготовок на склонность к хрупкому разрушению // Вопросы материаловедения. 2010. № 3. С. 27 – 32.Chernyshov E.A. Influence of production technology of steel billets on tendency to fragile destruction. Voprosy materialovedeniya. 2010, no. 3, pp. 27–32. (In Russ.).Д.К. Чернов и наука о металлах / Под ред. Н.Т. Гудкова. – Л., М.: Металлургиздат, 1950. – 563 с.D.K. Chernov i nauka o metallakh [D.K. Chernov and metals science]. Gudkov N.T. ed. Leningrad, Moscow: Metallurgizdat, 1950, 563 p. (In Russ.).Белынский С.В. Исследование литой и кованой стали. – М.: Машгиз, 1952. – 211 с.Belynskii S.V. Issledovanie litoi i kovanoi stali [Research of cast and hammered steel]. Moscow: Mashgiz, 1952, 211 p. (In Russ.).Садовский В.Д. Структурная наследственность стали. – М.: Металлургия, 1973. – 208 с.Sadovskii V.D. Strukturnaya nasledstvennost’ stali [Structural heredity of steel]. Moscow: Metallurgiya, 1973, 208 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.