ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРНОЇ НЕОДНОРІДНОСТІ У ВУГЛЕЦЕВІЙ СТАЛІ ЗАЛЕЖНО ВІД СПОСОБУ ВИГОТОВЛЕННЯ

О. Бабаченко; Т. Балаханова; О. Сафронова; Р. Подольський

doi:10.15407/scine19.04.047

Автор(и)

О. Бабаченко Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України https://orcid.org/0000-0003-4710-0343
Т. Балаханова Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України https://orcid.org/0000-0003-2493-218X
О. Сафронова Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України https://orcid.org/0000-0002-4032-4275
Р. Подольський Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України https://orcid.org/0000-0002-0288-0641

DOI:

https://doi.org/10.15407/scine19.04.047

Ключові слова:

мікроструктура, залізнична ось, вуглецева сталь, деформація, лікваційна неоднорідність

Анотація

Вступ. Гомогенна, однорідна мікроструктура габаритних металевих виробів є найбільш переважною при забезпеченні необхідного комплексу властивостей.
Проблематика. Режими деформаційної та термічної обробки, які застосовують сьогодні, потребують коригування залежно від особливостей виплавки сталі для забезпечення високого комплексу властивостей металопродукції.
Мета. Проаналізувати вплив розміру вихідної безперервнолитої заготовки (БЛЗ), її геометрії, ступеню пророблення готової залізничної осі й дослідити вплив ступеня чистоти сталі на особливості структуроутворення вже готового продукту — залізничних осей.
Матеріали й методи. Всі дослідні зразки відібрані з 1/2 товщини шийки чорнових залізничних осей. Розмір осей був однаковий і становив ∅ 218 мм. Всі осі пройшли дві нормалізації за температур 820 та 840 °С відповідно. Фото мікроструктур зроблено на Axiovert 200 MAT.
Результати. В результаті проведених експериментів показано, що основні відмінності структуроутворення кінцевої структури, що виявлялися у готових залізничних осей, виготовлених з заготовок різного способу виготовлення, спостерігаються і при проведенні експериментальної термічної обробки недеформованої заготовки. Деформація призводить лише до пом’якшувальної дії процесів впливу литої вихідної структури, лікваційної неоднорідності, недосконалості будови тощо.
Висновки. Визначено, що при виборі оптимального хімічного складу сталі для виготовлення відповідальних деталей залізничного призначення, необхідно брати до уваги спосіб виробництва сталі, вихідні матеріали та технологічні особливості металургійного підприємства, оскільки сталь навіть близького хімічного складу може мати різну природу структуроутворення. З’ясовано, що формування феритного облямування біля сульфідних включень має природу формування, схожу з утворенням газових бульбашок, і демонструє характерну структуру. Наявність сульфідних включень обумовлена насамперед одночасним перебуванням їх в лікваційній зоні поруч з іншими лікватами й газами в сталі.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Babachenko, O. I., Kononenko, G. A., Dyomina, K. G. (2019). Development of chemical composition and improvement of production technology to increase operational reliability and durability of railway metal products. Metal and casting of Ukraine, 7—9, 75—83 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/steelcast2019.07.075

Babachenko, O. I., Togobytska, D. M., Balakhanova, T. V., Kononenko, G. A. (2022). Complex analysis of the influence of impurity and alloying elements on the impact toughness of steels for the manufacture of railway axles. System technologies, 2(139), 21—30 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.34185/1562-9945-2-139-2022-03

Balakhanova, T. V., Levchenko, G. V. (2022). Peculiarities of the formation of heterogeneous structures in carbon steels. Metallurgy and metal processing, 1, 28(101), 53—62 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/mom2022.01.053

Babachenko, O. I., Balakhanova, T. V., Safronova, O. A., Shpak, O. A., Klynova, O. P. (2021). Analysis of features of formation of structural heterogeneity of carbon steel (literature review). Metallurgy and heat treatment of metals, 4, 18—32 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.30838/J.PMHTM.2413.281221.18.821

Krauss, G. (2003). Solidification, segregation, and banding in carbon and alloy steels. Metallurgical and Materials Transactions B, 34(6), 781—792. https://doi.org/10.1007/s11663-003-0084-z

Grange, R. A. (1971). Effect of microstructural banding in steel. Metallurgical and Materials Transactions B, 2, 417—426. https://doi.org/10.1007/BF02663328

Wang, K., Tao, Y., Song, Y., Li, H., Meng-di, L.,. …, Lin, X. (2019). Effects of MnS Inclusions on the Banded Microstructure in Non–quenched and Tempered Steel. Metallurgical and Materials Transactions B, 50(3), 1213—1224. https://doi.org/10.1007/s11663–019–01532–0.

Panchenko, A. I., Kiyko, S. G., Gasik, M. I., Salnikov, A. S., Levchenko, G. V., Gorobets, A. P., Proidak, Yu. S., Klimchik, Yu. V. (2019). Modern technologies for smelting and pouring EA1N steel for the production of railway axles. Modern electrometallurgy, 2, 35—42 [in Russian]. http://dx.doi.org/10.15407/sem2019.02.06

Pirozhkova, V. P., Yatsenko, M. Yu., Lunev, V. V., Grishchenko, S. G. (2012). Atlas of microstructures of non-metallic inclusions. Zaporizhia: Dneprovsky metallurgist [in Russian].

Gasik, M. I., Salnikov, A. S., Peresadenko, O. V., Loza, V. V. (2009). Development and industrial development of a through technology for the production of forged draft axles from EA1N (35G) electric steel. Modern electrometallurgy, 4, 40—48 [in Russian].

Yu, Q., Yang, X., Lai, C., Tong, Z. (2022). Study on MnS Inclusion Aggregation along Continuous Casting Slab Thickness of Medium Carbon Structural Steel. Metals, 12(56), 1—15. https://doi.org/10.3390/met12010056

Lin, C. K., Pan, Y. C., Su, Y. H. F., Lin, G. R., Hwang, W. S., Kuo, J. C. (2018). Effects of Mg—Al—O—Mn—S inclusion on the nucleation of acicular ferrite in magnesium—containing low—carbon steel. Materials Characterization, 141, 318—327. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2018.05.005

Shim, J. H., Oh, Y. J., Suh, J. Y., Cho, Y. W., Shim, J. D., Byun, J. S., Lee, D. N. (2001). Ferrite nucleation potency of non–metallic inclusions in medium carbon steels. Acta Materialia, 49(12), 2115—2122. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(01)00134-3

Xing, L., Fan, X., Wang, M., Zhao, L., Bao, Y. (2021). The Formation Mechanism of Proeutectoid Ferrite on Medium–Carbon Sulfur—Containing Bloom. Metallurgical and Materials Transactions B, 52, 3208—3219. https://doi.org/10.1007/s11663—021—02248—w

Levchenko, G. V., Balakhanova, T. V., Borisenko, A. Yu., Mospan, V. V., Antonov, Yu. G., Medinsky, G. A. (2017). Hereditary influence of the dendritic structure on the grain size of continuously cast billets from medium carbon steel. Metal and casting of Ukraine, 11—12 (294—295), 25—33 [in Russian].

Farahani, H., Xu, W. van der Zwaag, Novel, S. A. (2018). Approach for Controlling the Band Formation in Medium Mn Steels. Metallurgical and Materials Transactions A, 49, 1998—2010. https://doi.org/10.1007/s11661—018—4565—8

Chae, D., Wilson, A. L., Koss, D. A., Howell, P. R. (2000). The effect of microstructural banding on failure initiation of HY—100 steel. Metallurgical and Materials Transactions A, 31(3), 995—1005. https://doi.org/10.1007/s11661–000–0041—2

Borysenko, A. Yu. (2021). Development of the theory of structural heredity in carbon steel for energy-efficient production of rolled products from continuously cast billets: dissertation. Dr. Tech. Sciences: 05.16.01. Kyiv. URL: https://mydisser.com/en/catalog/view/552/600/539861.html (Last accessed: 26.10.2022) [in Ukrainian].