О ВЛИЯНИИ РЕЖИМА ТЕРМООБРАБОТКИ НА УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ РАСПЛАВА СТАЛИ 35ХГФ

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.

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.