Влияние неметаллических включений на свойства стали
Факторы, в наибольшей мере снижающие срок эксплуатации металлоизделий, особенности оксидных неметаллических включений. Ограничение содержания серы и кислорода в стали, характеристика уровня балльности и максимально допустимого размера включений.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.12.2018 |
| Размер файла | 82,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Влияние неметаллических включений на свойства стали
Ромашкин А.Н.
За последнее время, особенно в XXI веке, за счет накопления знаний существенно изменились подходы к высоконадежным конструкционным материалам. Среди факторов, в наибольшей мере снижающих срок эксплуатации металлоизделий, все большее значение приобретают оксидные неметаллические включения. Загрязненность ими готовой металлопродукции традиционно регламентируют посредством ограничения содержания серы и кислорода в металле, и характеризуют уровнем балльности и максимально допустимого размера включений.
Неметаллические включения практически не влияют на "объемные" процессы пластической деформации и упрочнения, но разнообразно проявляют себя в локальных процессах - в разрушении, а также в формировании зерна и фазового состава стали.
От неметаллических включений во многом зависят как технологические (технологическая пластичность, разливаемость), так и механические (ударная вязкость) и эксплуатационные свойства (стойкость к коррозии) стали.
Основным видом включений в стали являются оксиды. Современные требования к стали различных типов по содержанию кислорода и максимальному размеру оксидов приведены ниже в табл. 1.
Табл. 1. Максимально допустимое содержание кислорода и размер неметаллических включений в сталях различных типов.
|
Назначение стали |
[O]max, % |
DНВmax, мкм |
|
|
Для автолиста |
0,004 [1] |
100 [1, 2, 3] |
|
|
Для глубокой вытяжки |
0,002 [2] |
20 [2] |
|
|
Для магистральных газо- и нефтепроводов |
0,003 [1, 4] |
100 [1, 2] |
|
|
Шарикоподшипниковая |
0,001 [1, 5, 6] |
15 [4, 7] |
|
|
Кордовая |
0,0015 [1, 4]; 0,005* |
10 [1, 4]; 20 [3] |
|
|
Для судостроения, платформ буровых станций, мостов |
0,002 [1, 4] |
200 [2] |
|
|
Для изготовления проволоки |
0,003 [1, 4] |
20 [1, 4] |
|
|
Рельсовая |
0,002** |
500** |
|
|
Для корпусов атомных реакторов |
0,0025 |
Н.д. |
|
|
Роторная |
0,002*** |
Н.д. |
|
|
* Катанка сорбитизированная из высокочистой стали для металлокорда диам. 5,5-6,5 мм. ТУ 14-1-4752-89. ГУП "БМЗ" ** ГОСТ Р 51685-2000. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия ***Cпецификация на St. 152 (10 % Cr и 10 % Ni) |
неметаллическое включение сталь оксидный
Указанные значения рассматриваемых характеристик установлены, исходя, с одной стороны, из наработанного массива данных о влиянии балла неметаллических включений на конкретные механические, технологические и служебные свойства материалов, а, с другой, из технологической связи между баллом включений и содержанием кислорода в металле. Примеры подобных зависимостей, полученные авторами при исследовании низколегированной марганцовистой стали марок 10Г2ФБ и 06ГФБАА приведены на рис. 1 и рис. 2. Из представленных графиков видно, что, например, загрязненность металла по оксидам на уровне первого-второго балла (ГОСТ 1778) отвечает общей концентрации кислорода около 0,002 %.
Рис. 1. Влияние балла включений (а) и их размера (б) на ударную вязкость трубной стали (исследование балльности проводили методом "Ш" по ГОСТ 1778; основная доля включений, имеющих максимальный размер, по ГОСТ 1778 относится к силикатам недеформируемым)
Для получения металла, содержание кислорода и максимальный размер неметаллических включений в котором удовлетворяют требованиям, приведенным в табл. 1 необходимо не только правильно организовать технологию глубокого раскисления, но и обеспечить удержание достигнутого уровня окисленности металла вплоть до окончания его затвердевания. Последнее достигается за счет предотвращения взаимодействия металлического расплава с окисляющими фазами, к которым, прежде всего, относятся шлак и атмосфера. Кроме того, заметное влияние на уровень содержания кислорода в стали может оказывать его взаимодействие с футеровкой.
Рис. 2. Влияние загрязненности трубной стали (типа 06ГФБАА) металлическими включениями на содержание в ней кислорода (максимальный балл преимущественно имели включения, по ГОСТ 1778 относящиеся к силикатам недеформируемым)
При содержании серы в металле более 0,01 % может возникнуть эффект красносломкости стали, обусловленный наличием сульфида железа FeS. Эвтектика Fe-FeS плавится при 975 °С. Оттесняемый фронтом кристаллизации легкоплавкий сульфид FeS, образует жидкие пленки вокруг дендритов. В затвердевающем слитке на выходе из кристаллизатора перепад температуры доходит до 400...500 °С, и от термических напряжений по пленкам идут кристаллизационные трещины. Эти пленки оплавляются и при нагреве под прокатку, так что слиток при обжатии разваливается - сталь горячеломкая.
Для предотвращения кристаллизационных трещин и горячеломкости почти во все стали вводят марганец: 0,25...0,80 % в рядовой углеродистой стали по ГОСТ 380. Цель избавиться от эвтектики, заместив сульфид железа на сульфид марганца. В слябе непрерывной разливки гарантией против кристаллизационных трещин считают пропорцию [Mn]:[S] > 40...50 и даже [Mn]:[S] > 60. В тонком слябе, вытягиваемом с большой скоростью, продольные поверхностные трещины предотвращались лишь при < 0,008 % S. При дальнейшей переработке, при охлаждении слитка и при нагреве под прокатку, сульфид железа обогащается марганцем в твердом состоянии. Он полностью превращается в сульфид марганца за 1 час при 1100...1200 °С, и тогда горячеломкость предотвращается, если в стали [Mn]:[S] > 25.
Сульфиды марганца мягкие, пластичны при 950...1100 °С, а при размере частиц менее 1 мкм они не деформируются. Наиболее опасны сульфиды - дендриты, при прокатке они вытягиваются в плоские пучки нитей и даже при холодной деформации удлиняются почти так же, как сам металл.
Список использованных источников
1. Англо-русский словарь по технологии машиностроения и металлообработке. - М.: Русский язык, 1990. - 0 c.
2. Багдасарова, Т. А. Токарь. Технология обработки / Т.А. Багдасарова. - М.: Академия, 2010. - 0 c.
3. Беккерт, М. Железо. Факты и легенды / М. Беккерт. - М.: Металлургия, 1984. - 0 c.
4. Беляев, А. И. Поверхностные явления в металлургических процессах / А.И. Беляев, Е.А. Жемчужина. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1952. - 0 c.
5. Блинов, О. М. Теплотехнические измерения и приборы. Учебник для вузов / О.М. Блинов, А.М. Беленький, В.Ф. Бердышев. - М.: Металлургия, 1993. - 0 c.
6. Болобов, В. И. Безопасность применения титана в автоклавных процессах цветной металлургии с применением газообразного кислорода: моногр. / В.И. Болобов. - М.: Лань, 2015. - 0 c.
7. Вереина, Л. И. Фрезеровщик. Оборудование и технологическая оснастка / Л.И. Вереина. - М.: Academia, 2008. - 0 c.
8. Вигдорович, В. И. Электрохимическое и коррозионное поведение металлов в кислых спиртовых и водно-спиртовых средах / В.И. Вигдорович, Л.Е. Цыганкова. - М.: Радиотехника, 2009. - 0 c.
9. Время свершений. История Ленинградского сталепрокатного завода. - М.: Лениздат, 1987. - 0 c.
10. Выращивание кристалловолокон из расплава. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 0 c.
11. Гарофало, Ф. Законы ползучести и длительности прочности металлов / Ф. Гарофало. - М.: Металлургия, 1968. - 0 c.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Влияние неметаллических включений на надежность и долговечность машин и механизмов. Классификация неметаллических включений. Влияние на загрязненность стали рафинирующих переплавов. Основные металлографические признаки неметаллических включений.
практическая работа [6,4 M], добавлен 23.01.2012Анализ влияния микроструктуры графита на свойства чугунов. Графит и механические свойства отливок. Расчет зависимости параметра формы от минимального размера учитываемых включений. Гистограмма распределения параметра формы по количеству включений.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 08.02.2013Обоснование параметров сталеразливочного ковша. Расчет параметров обработки стали. Определение снижения температуры металла. Расчет количества и состава неметаллических включений. Параметры вакуумной камеры. Обработка металла на установке "Ковш-печь".
курсовая работа [229,0 K], добавлен 29.10.2014Автоматизированные анализаторы изображений. Кристаллическая решетка графита, его применение, свойства. Исследование зависимости параметра формы (вытянутость и диаметр) от размера графитовых включений. Построение графиков и выявление зависимостей.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.02.2015Особенности взаимодействия алюминия и его сплавов с газами окружающей атмосферы во время их плавления и разливки. Основные типы изменений в составе и состоянии расплава. Причины и факторы образования газообразных включений. Дегазация алюминиевых сплавов.
реферат [1,5 M], добавлен 28.04.2014Исследование структуры металла: выявление нарушения его сплошности, распределения примесей и неметаллических включений, формы и расположения кристаллитов. Понятие твердости металлов, ликвации, методической печи. Классификация металлорежущих станков.
контрольная работа [88,9 K], добавлен 15.08.2009Углеродистые стали как основная продукция чёрной металлургии, характеристика их состава и компоненты. Влияние концентрации углерода, кремния и марганца, серы и фосфора в сплаве на свойства стали. Роль азота, кислорода и водорода, примесей в сплаве.
контрольная работа [595,8 K], добавлен 17.08.2009Производство стали в кислородных конвертерах. Легированные стали и сплавы. Структура легированной стали. Классификация и маркировака стали. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Термическая и термомеханическая обработка легированной стали.
реферат [22,8 K], добавлен 24.12.2007Группы изделий, требующие для их успешной эксплуатации "своих" специфических комплексов вязкостно-прочностных свойств. Способы отпуска закаленной стали. Влияние отпуска на прочность и пластичность стали. Основные сравнительные свойства для стали 45.
статья [63,0 K], добавлен 24.06.2012Строение и свойства стали, исходные материалы. Производство стали в конвертерах, в мартеновских печах, в дуговых электропечах. Выплавка стали в индукционных печах. Внепечное рафинирование стали. Разливка стали. Специальные виды электрометаллургии стали.
реферат [121,3 K], добавлен 22.05.2008Структура, состав и свойства шунгита. Исследование оптимальной концентрации шунгита в смазочной композиции. Влияние абразивных включений на основе фулереноподобных материалов на триботехнические свойства антифрикционно-восстановительного состава ММПТ.
дипломная работа [6,7 M], добавлен 22.06.2011Условия эксплуатации и особенности литейных свойств сплавов. Механические свойства стали 25Л, химический состав и влияние примесей на ее свойства. Последовательность изготовления отливки. Процесс выплавки стали и схема устройства мартеновской печи.
курсовая работа [869,1 K], добавлен 17.08.2009Основные свойства стали и характеристика ее разливки, этапы и особенности. Факторы, влияющие на качество выплавки и критерии его повышения. Характеристика и требования к ковшам для разливки стали. Способы изготовления стальных отливок и их разновидности.
курсовая работа [34,0 K], добавлен 21.10.2009История открытия нержавеющей стали. Описание легирующих элементов, придающих стали необходимые физико-механические свойства и коррозионную стойкость. Типы нержавеющей стали. Физические свойства, способы изготовления и применение различных марок стали.
реферат [893,5 K], добавлен 23.05.2012Механические свойства сталей. Основные механические свойства, определяемые для низкоуглеродистых сталей. Статические и динамические нагрузки. Влияние азота, кислорода и водорода. Легирующие элементы и примеси. Машиностроительные стали и сплавы.
презентация [1,6 M], добавлен 12.09.2015Механические свойства легированной конструкционной стали 35ХМЛ. Подбор шихты и определение среднего состава стали для расчета содержания основных компонентов. Описание технологии выплавки стали в кислой и основной электродуговых печах с окислением.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.11.2013Процесс легирования стали и сплавов - повышение предела текучести, ударной вязкости, прокаливаемости, снижение скорости закалки и отпуска. Влияние присадок легирующих элементов на механические, физические и химические свойства инструментальной стали.
курсовая работа [375,9 K], добавлен 08.08.2013Назначение и особенности эксплуатации инструментальных сталей и сплавов, меры по обеспечению их износостойкости. Требования к сталям для измерительного инструмента. Свойства углеродистых и штамповых сталей для деформирования в различных состояниях.
контрольная работа [432,5 K], добавлен 20.08.2009Металлургия стали как производство. Виды стали. Неметаллические включения в стали. Раскисление и легирование стали. Шихтовые материалы сталеплавильного производства. Конвертерное, мартеновское производство стали. Выплавка стали в электрических печах.
контрольная работа [37,5 K], добавлен 24.05.2008Трубы (газо- и нефтепроводы) и основные требования к ним. Влияние параметров контролируемой прокатки на структуру и свойства низкоуглеродистой низколегированной стали 10Г2ФБ. Влияние исходной структуры стали после дополнительной термической обработки.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 02.07.2012
