Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

О ВЛИЯНИИ РЕЖИМА ТЕРМООБРАБОТКИ НА УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ РАСПЛАВА СТАЛИ 35ХГФ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-3-237-243

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

М. А. Боровых
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

аспирант

кафедра физики 



О. А. Чикова
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

д.ф.-м.н., профессор

кафедра физики 

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19



В. С. Цепелев
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

д.т.н., профессор

кафедра «Безопасность жизнедеятельности»



В. В. Вьюхин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

ст. научный сотрудник

Исследовательский центр физики металлических жидкостей Института материаловедения и металлургии



Список литературы

1. Островский О.А., Григорян В.А., Вишкарев А.Ф. Свойства металлических расплавов. – М.: Металлургия, 1988. – 304 с.

2. Fujita K., Ueda M., Ikeda M., Hayashi K. Monitoring of tempering behavior in Fe-C-Mn alloys by precise measurement of electrical resistivity (Conference Paper). THERMEC 2013; Las Vegas, NV; United States; 2 – 6 December 2013. 2014. Vol. 922. Р. 173 – 176.

3. Popel P.S., Chikova O.A., Matveev V.M. Metastable сolloidal states of liquid metallic solutions // High Temperature Materials and Processes. 1995. Vol. 14. Issue 4. P. 219 – 233.

4. Wang J., He S., Sun B. etc. Grain refinement of Al–Si alloy (A356) by melt thermal treatment // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 141. Issue 1. P. 29 – 34.

5. Calvo-Dahlborg M., Popel P.S., Kramer M.J. etc. Superheatdependent microstructure of molten Al–Si alloys of different compositions studied by small angle neutron scattering // Journal of Alloys and Compounds. 2013. Vol. 550. Р. 9 – 22.

6. Zu F.-Q. Temperature-induced liquid-liquid transition in metallic melts: a brief review on the new physical phenomenon // Metals. 2015. Vol. 5. Issue 1. P. 395 – 417.

7. Колотухин Э.В., Попель П.С., Цепелев В.С. Электросопротивление расплавов системы кобальт-бор и оценка масштаба их микронеоднородности // Расплавы. 1988. Т. 2. № 3. С. 25 – 29.

8. Кононенко В.И., Ражабов A.A., Рябина A.B. Вязкость и удельное электросопротивление расплавов системы Al-Li // Распла- вы. 2011. № 3. С. 30 – 33.

9. Li C., Du S., Zhao D. etc. Electrical resistivity feature of Cu–Sn– (Bi) alloy melts // Physics and Chemistry of Liquids. 2014. Vol. 52. Issue 1. P. 122 – 129.

10. Plevachuk Yu., Sklyarchuk V., Yakymovych A. etc. Electronic properties and viscosity of liquid Pb–Sn alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2005. Vol. 394. Issue 1 – 2. P. 63 – 68.

11. Wang M., Jia P., Li D., Geng H. Study on the microstructure and liquid–solid correlation of Al–Mg alloys // Physics and Chemistry of Liquids. 2016. Vol. 54. No. 4. P. 507 – 514.

12. Adams P.D., Leach J.S. Resistivity of Liquid Lead-Tin Alloys // Physical Review. 1967. Vol. 156. Issue 1. P. 178 – 183.

13. Журавлев С.Н., Островский О.А., Григорян В.А. Измерение электропроводности жидких металлов методом вихревых токов // Теплофизика высоких температур. 1982. Т. 20. № 4. С. 665 – 670.

14. Регель А.Р. Безэлектродный метод измерения электропроводности и возможность его применения для задач физико-химического анализа // Журнал неорганической химии. 1956. Т. 1. Вып. 6. С. 1271 – 1277.

15. Регель А.Р. Измерение электропроводности металлов во вращающем магнитном поле // Журнал физической химии. 1948. Т. 18. № 6. С. 1511 – 1520.

16. Регель А.Р., Глазов В.М. Периодический закон и физические свойства электронных расплавов. – М.: Наука, 1978. – 308 с.

17. Воронков В.В., Иванова И.И., Туровский Б.М. О применении метода вращающегося магнитного поля для измерения электропроводности расплавов // Магнитная гидродинамика. 1973. № 2. С. 147 – 149.

18. Рябина A.B., Кононенко В.И., Ражабов A.A. Безэлектродный метод измерения электросопротивления металлов в твердом и жидком состояниях и установка для его реализации // Расплавы. 2009. № 1. С. 34 – 42.

19. Мокровский Н.П., Регель А.Р. Электросoпротивление меди, никеля, кобальта, железа и марганца в твердом и жидком состояниях // Журнал технической физики. 1953. T. 23. № 12. С. 2121 – 2125.

20. Зиновьев В.Е. Кинетические свойства металлов при высоких температурах: Справочник. – М.: Металлургия, 1984. – 200 с.

21. Тягунов Г.В. и др. Измерение удельного электрического сопротивления методом вращающегося магнитного поля // Заводская лаборатория. 2003. № 2. Т. 69. С. 36 – 38.

22. Пат. 2457473 РФ. Способ измерения электрического сопротивления металлического расплава методом вращающегося магнитного поля / В.В. Конашков, А.М. Поводатор, В.В. Вьюхин, В.С. Цепелев // Бюл. изобретений. 2012. № 21.

23. Физико-химические методы исследования металлургических процессов / П.П. Арсентьев, В.В. Яковлев, М.Г. Крашенинников и др. – М.: Металлургия, 1988. – 511 с.

24. Глазов В.М., Вобст М., Тимошенко В.И. Методы исследования свойств жидких металлов и полупроводников. – М.: Металлургия. 1989. – 384 с.

25. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали. – М.: МИСИС, 1999. – 408 с.

26. Стали и сплавы. Марочник: Справ. изд. / В.Г. Сорокин и др. / Под науч. ред. В.Г. Сорокина, М.А. Гервасьева. – М.: Интермет инжиниринг, 2001. – 608 с.

27. Тягунов А.Г., Барышев Е.Е., Цепелев B.C. и др. Удельное электросопротивление жидких жаропрочных сплавов // Расплавы. 1996. №. 6. С. 23 – 28.

28. Говорухин Л.В., Клименков Е.А., Баум Б.А. и др. Удельное электросопротивление сплавов железа с хромом и кислородом при высоких температурах // Украинский физический журнал. 1984. Т. 29. № 2. С. 291.

29. Тягунов А. Г., Костина Т. К., Барышев Е. Е., Тягунов Г. В. Влияние состояния расплава на структуру жаропрочных сплавов типа ЦНК // Вестник ЮУрГУ. Серия: Металлургия. 2013. № 1. С. 79 – 84.

30. Колотухин Э.В., Баум Б.А., Тягунов Г.В. и др. Электросопротивление и плотность жидких сплавов железа с бором // Изв. вуз. Черная металлургия. 1988. № 6. С. 68.

31. Ершов Г.С., Касаткин Л.А., Гаврилин И.В. Электросопротивление жидкого железа с разным содержанием примесей // Изв. АН СССР. Металлы. 1976. № 2. С. 98 – 100.

32. Журавлев С.Н., Островский О.И., Григорян В.А. Электросопротивление расплавов железа с углеродом бором и фосфором // Изв. вуз. Черная металлургия. 1982. № 11. С.152 – 155.

33. Транспортные свойства металлических и шлаковых расплавов: Справ. изд. / Б.М. Лепинских, А.А. Белоусов, С.Г. Бахвалов и др. / Под ред. Н.А. Ватолина. – М.: Металлургия, 1995. – 649 с.

34. Гельд П.В., Баум Б.А., Клименков Е.А. и др. Электросопротивление расплавов железо-углерод // ДАН СССР. 1980. Т. 254. № 2. С. 347 – 349.

35. Кудрявцева Е.Д., Довгопол С.П., Радовский И.З. и др. Влияние состава на электросопротивление жидких сплавов железа с хромом // Журнал физической химии. 1980. Т. 54. № 1. С. 145 – 149.

36. Кудрявцева Е.Д., Сингер В.В., Радовский И.З. и др. Электронная структура жидких сплавов железа с марганцем, хромом и ванадием // Изв. вуз. Физика. 1983. № 1. С. 55 – 58.

37. Lepikhin S.V., Stepanova N.N. Investigation of the Ni3 Al-Fe alloys by resistivity measurements and differential thermal analysis // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2013. Vol. 54. Issue 6. P. 475 – 479.

38. Гаврилин И.В. О механизме образования жидких чугунных сплавов и их наследственности // Литейное производство. 1999. № 2. С. 10 – 12.

39. Аникеев В.В., Зонненберг Н.Н. Взаимосвязь наследственности и качества стальных отливок // Литейное производство. 2010. № 6. С. 2 – 5.

40. Никитин В.И. Исследование применения наследственности структуры шихты для повышения качества отливок // Литейное производство. 1985. № 6. С. 20 – 21.


Для цитирования:


Боровых М.А., Чикова О.А., Цепелев В.С., Вьюхин В.В. О ВЛИЯНИИ РЕЖИМА ТЕРМООБРАБОТКИ НА УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ РАСПЛАВА СТАЛИ 35ХГФ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2018;61(3):237-243. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-3-237-243

For citation:


Borovykh M.A., Chikova O.A., Tsepelev V.S., V’yukhin V.V. EFFECT OF HEAT TREATMENT CONDITIONS ON ELECTRICAL RESISTIVITY OF 35KhGF MOLTEN STEEL. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(3):237-243. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-3-237-243

Просмотров: 126


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)