Механические свойства и структура отливок при различных способах внепечной обработки жидкой и кристаллизующейся стали

В работе приведены исследования по влиянию внешнего воздействия при заливке высокопрочной легированной стали в т ные металлооболочковые формы с внешним охлаждением и в такие же формы с суспензионной заливкой – комплексное воздействие на затвердевающую отливку. Рассматриваются предпосылки для выбора данных технологий. В качестве контрольного металла исследовали отливку, полученную в объемной жидкостекольной форме. Исследовали макроструктуру, излом и механические свойства металла при нормальной (+20 °С) и повышенной (+350 °С) температурах. Наиболее плотная и однородная структура и излом получены у отливки при комплексном воздействии. Установлено, что главное преимущество предлагаемых технологий – повышение однородности механических свойств по сечению и высоте отливок, особенно пластических свойств и ударной вязкости. Анизотропия свойств по сечению и высоте опытных отливок значительно меньше, чем в контрольной отливке. В результате проведенных исследований установлено, что внешнее и комплексное воздействие на формирующуюся отливку позволяет повысить ее механические свойства при различных температурах испытания образцов. У отливки, полученной в металлооболочковой форме с принудительным охлаждением, не наблюдается заметной разницы в механических свойствах как по ее высоте, так и по сечению. При этом прочностные свойства в среднем на 100 МПа выше, чем у контрольной отливки, при сохранении высоких значений пластичности и ударной вязкости.

сталь, механические свойства, излом, структура, кристаллизация, суспензионная заливка, отливка, неметаллические включения, металлооболочковая форма, объемная форма

1. Горынин И.В., Малышевский В.А., Хлусова Е.И. и др. Экономнолегированные стали с наномодифицированной структурой для эксплуатации в экстремальных условиях // Вопросы материаловедения. 2008. № 2 (54). С. 7 – 19

2. Орыщенко А.С., Голосиенко С.А. Новое поколение высокопрочных судостроительных корпусных сталей // Судостроение. 2013. № 4. С. 73 – 76.

3. Holmquist T.J. Strength and fracture characteristics of HY-80, HY-100, and HY-130 steels subjected to various strains, strain rates, temperatures, and pressures // Final report by Honeywell Inc., Armament Systems Division. 1987. September. – 64 p.

4. Wilson A.D. Production experience with new heavy plate grades for bridge and shipbuilding using microalloing // AIST Conference on Micro Alloyed Steels, July 2007. P. 47 – 58.

5. Base Materials for Critical Application: Requirements for Low Alloy Steel Plate, Forgings, Castings, Shapes, Bars, and Heads of HY 80/100/130 and HSLA 80/100 // US Navy, Naval Sea Systems Command, NAVSEA Technical Publication T9074-BDGIB-010/0300. 2012. – 228 p.

6. Чернышов Е.А., Романов А.Д., Романова Е.А. Высокопрочные судостроительные стали и сплавы // Металлург. 2016. № 2. С. 59 – 63.

7. Fruehan R.J., Nassaralla C.L. Evaluation of new steelmaking technologies // McLean Symposium Proceedings, Iron & Steel Society, Warrendale, 1998. P. 205 – 216.

8. Senuma T. Physical metallurgy of modern high strength steel sheets (Review) // ISIJ International. 2001. Vol. 41. No. 6. P. 520 – 532.

9. High performance steel and titanium castings. National materials advisory board. National Academy of Sciences – National Academy of Engineering. Report NMAB-296. 1973. – 155 p.

10. Wilson A. Clean steel technology - fundamental to the development of high performance steels // Advances in the Production and Use of Steel with Improved Internal Cleanliness / J. Mahaney ed. – West Conshohocken, PA: ASTM International, 1999. P. 73 – 88.

11. Рыбин В.В., Малышевский В.А., Хлусова Е.И. Технологии создания конструкционных наноструктурированных сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. № 6. С. 3 – 7.

12. Campbell J. Melting, remelting, and casting for clean steel // Steel Research Int. 2017. Vol. 88. No. 1. Article 1600093.

13. High Chromium Ferritic and Martensitic Steels for Nuclear Applications. R.L. Klueh, D.R. Harries eds. – PA: ASTM, 2001. – 90 p.

14. Manning C.P., Fruehan R.J. Emerging technologies of iron and steelmaking // JOM – Journal of the Minerals, Metals & Materials Society. 2001. Vol. 53. No. 10. P. 36 – 43.

15. Чернышов Е.А., Романов А.Д., Романова Е.Д. Развитие металлургических технологий производства и получения ответственных изделий из высокопрочных судостроительных сталей // Черные металлы. 2015. № 3. С. 33 – 37.

16. 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.

17. Протопопов Е.В., Комшуков В.П., Ганзер Л.А., Фойгт Д.Б. Перспективные технологии модифицирования металла нанопорошковыми инокуляторами // Черная металлургия. Бюл. ин-та «Черметинформация». 2011. № 6 (1338). С. 39 – 44.

18. Руцкий Д.В., Гаманюк С.Б., Зюбан Н.А. и др. Влияние технологии жидко-твердой разливки на особенности строения литой структуры и распределения неметаллических включений в слитке массой 24,2 т стали 38ХН3МФА // Металлы. 2017. № 3. С. 21 – 28.

19. Гузенков С.А., Федоров Д.Н., Руцкий Д.В. Повышение конструкционной прочности литой стали модифицированием дисперсионными порошками // Сталь. 2010. № 3. С. 101 – 104.

20. Сидельников В.В., Гурдин В.И. Влияние ультрадисперсных порошков на форму кристаллов и свойства кристаллизующихся систем // Металлургия машиностроения. 2004. № 6. С. 24 – 26.