Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты
На примере сталей 45Л и Р6М5Л показана возможность целенаправленного повышения дисперсности литой структуры при введении в расплав сталей, дисперсно-структурированных скоростной кристаллизацией добавок аналогичного состава. Такие добавки сохраняют в расплаве заложенные в них металлогенетические насл...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Процессы литья |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132908 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты / С.Е. Кондратюк, Е.Н. Стоянова, В.М. Щеглов, И.Н. Примак, Ж.В. Пархомчук // Процессы литья. — 2013. — № 2. — С. 19-23. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860043355528888320 |
|---|---|
| author | Кондратюк, С.Е. Стоянова, Е.Н. Щеглов, В.М. Примак, И.Н. Пархомчук, Ж.В. |
| author_facet | Кондратюк, С.Е. Стоянова, Е.Н. Щеглов, В.М. Примак, И.Н. Пархомчук, Ж.В. |
| citation_txt | Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты / С.Е. Кондратюк, Е.Н. Стоянова, В.М. Щеглов, И.Н. Примак, Ж.В. Пархомчук // Процессы литья. — 2013. — № 2. — С. 19-23. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Процессы литья |
| description | На примере сталей 45Л и Р6М5Л показана возможность целенаправленного повышения дисперсности литой структуры при введении в расплав сталей, дисперсно-структурированных скоростной кристаллизацией добавок аналогичного состава. Такие добавки сохраняют в расплаве заложенные в них металлогенетические наследственные признаки (ближний порядок), вызывают образование значительного количества зародышей кристаллизации и обеспечивают формирование однородной мелкозернистой структуры по всему сечению отливок.
На прикладі сталей 45Л і Р6М5Л показано можливості цілеспрямованого підвищення дисперсності литої структури при введенні до розплаву сталей, які дисперсно-структуровані швидкісною кристалізацією добавок аналогічного хімічного складу. Такі добавки зберігають у розплаві закладені в них металогенетичні спадкові ознаки (ближній порядок), зумовлюють утворення значної кількості зародків кристалізації і забезпечують формування однорідної дрібнозернистої структури по всьому перерізу виливків.
By introduction of additives with fine crystalline structure and same chemical composition into the melt the possibility of modification of 45Л and Р6М5Л cast steel structure is shown. The additives are formed with the rapid cooling crystallization. Such additives maintain their inherited properties in the melt, initiating formation of large quantity of nucleation centers for crystallization and providing uniform fine grained structure over cross-section of the castings.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:57:24Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2013. № 2 (98) 19
Кристаллизация и структурообразование сплавов
УДК 621.74:669.715.012
С. Е. Кондратюк, Е. Н. Стоянова, В. М. Щеглов,
И. Н. Примак, Ж. В. Пархомчук
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
НАСЛЕДСТВЕННОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ СТАЛЕЙ
ДИСПЕРСНО-СТРУКТУРИРОВАННЫМИ КОМПОНЕНТАМИ
ШИХТЫ
На примере сталей 45Л и Р6М5Л показана возможность целенаправленного повышения дис-
персности литой структуры при введении в расплав сталей, дисперсно-структурированных
скоростной кристаллизацией добавок аналогичного состава. Такие добавки сохраняют в
расплаве заложенные в них металлогенетические наследственные признаки (ближний по-
рядок), вызывают образование значительного количества зародышей кристаллизации и обе-
спечивают формирование однородной мелкозернистой структуры по всему сечению отливок.
Ключевые слова: сталь, наследственность, плавление, кристаллизация, структурообра-
зование.
На прикладі сталей 45Л і Р6М5Л показано можливості цілеспрямованого підвищення дис-
персності литої структури при введенні до розплаву сталей, які дисперсно-структуровані
швидкісною кристалізацією добавок аналогічного хімічного складу. Такі добавки зберігають
у розплаві закладені в них металогенетичні спадкові ознаки (ближній порядок), зумовлюють
утворення значної кількості зародків кристалізації і забезпечують формування однорідної
дрібнозернистої структури по всьому перерізу виливків.
Ключові слова: сталь, спадковість, плавлення,кристалізація, структуроутворення.
By introduction of additives with fine crystalline structure and same chemical composition into the
melt the possibility of modification of 45Л and Р6М5Л cast steel structure is shown. The additives
are formed with the rapid cooling crystallization. Such additives maintain their inherited properties
in the melt, initiating formation of large quantity of nucleation centers for crystallization and provid-
ing uniform fine grained structure over cross-section of the castings.
Keywords: steel, inheritance, melting, crystallization, structure formation.
В связи с развитием научно обоснованных представлений о взаимосвязи твер-
дого и жидкого состояний металлических материалов и проявлении структур-
ной наследственности [1-4] одним из перспективных направлений получения от-
ливок с высоким уровнем свойств становится использование шихтовых материа-
лов с подготовленной структурой. В качестве меры подготовленности структуры
авторы рассматривают степень ее равновесности, дисперсность и морфологию
структурных составляющих, характеристики дендритного строения, ликвации и
др. [5-7]. Возможность управления наследственностью структуры в системе ших-
та-расплав-отливка является важным резервом повышения качества и свойств
стальных отливок. Однако системные исследования в этом направлении практи-
чески отсутствуют.
С позиции кластерной теории известно, что при небольших перегревах распла-
вов над ликвидусом (ниже температуры разупорядочения микронеоднородного
расплава Тр) его строение мало отличается от твердого состояния, сохраняя все
особенности строения (наследственные признаки) исходного шихтового материала.
20 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2013. № 2 (98)
Кристаллизация и структурообразование сплавов
Такой неравновесный расплав состоит из разных микрообъемов ближнего порядка,
в том числе унаследованных от исходных компонентов шихты и введенных в расплав
добавок. Именно неравновесная микронеоднородность в сочетании с оптимальными
режимами плавления и кристаллизации является наиболее доступным способом
управления фазово-структурным состоянием и свойствами отливок.
Исходя из этого, на примере сталей 45Л и �6М5Л исследовано влияние дисперс-
но-структурированных добавок аналогичного химического состава в количестве 10
и 20 % на дисперсность литой структуры. Структурированные добавки сталей изго-
тавливали в условиях интенсивного охлаждения при кристаллизации со скоростью
охлаждения (Vохл) 350 и 650 0С/с в литейных формах с различной теплоотводящей
способностью.
Металлографически установлено, что такие структуры с повышением интенсив-
ности охлаждения расплава при кристаллизации закономерно измельчаются. Так,
размер зерна сталей 45Л и �6М5Л при скорости охлаждения 350 0С/с равен номерам
6 и 9, а при 650 0С/с – 8 и 11 соответственно (рис. 1).
Подготовленные таким образом модифицирующие добавки с высокодисперс-
ной структурой вводили в указанных количествах в расплав основного металла.
а б
в г
�ис. 1. Структура дисперсно-структурированных компонентов шихты сталей 45Л (а, в)
и �6М5Л (б, г) в зависимости от условий кристаллизации: а, б – при Vохл = 350 °С/с;
в, г – при Vохл = 650 °С/с, ×100
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2013. № 2 (98) 21
Кристаллизация и структурообразование сплавов
ба
в г
д е
�ис. 2. Трансформация структуры сталей 45Л (а, в, д) и �6М5Л (б, г, е) в зависи-
мости от дисперсности структуры модифицирующей добавки в количестве 10 %:
а, б – без добавки; в, г – V
охл
= 350 0С/с; д, е – V
охл
= 650 0С/с, ×100
22 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2013. № 2 (98)
Кристаллизация и структурообразование сплавов
а б
в г
д е
�ис. 3. Трансформация структуры сталей 45Л (а, в, д) и �6М5Л (б, г, е) в зависимости
от дисперсности структуры модифицирующей добавки в количестве 20 %: а, б – без
добавки; в, г – Vохл = 350 0С/с; д, е – Vохл = 650 0С/с, ×100
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2013. № 2 (98) 23
Кристаллизация и структурообразование сплавов
При этом расплавы сталей нагревали на 50-60 0С выше температуры их ликвидуса
(для стали 45Л Тлик = 1490 0С, для �6М5Л Тлик = 1430 0С), то есть ниже температуры
равновесности (Т
р
) микронеоднородного расплава. После введения дисперсно-
структурированных добавок расплав выдерживали при указанных температурах до
их полного растворения (3-5 мин) и разливали в стандартные трефовидные песчано-
глинистые формы (ГОСТ 977-88), обеспечивающие среднюю скорость охлаждения
при кристаллизации проб − 5 0С/с.
Металлографически показано, что введение в расплав дисперсно-структуриро-
ванных добавок сталей аналогичного состава оказывает модифицирующее действие
на формирующуюся литую структуру. �ффект такого модифицирования определя-
ется количеством и степенью дисперсности структуры вводимой добавки. Так, при
введении 10 % модифицирующей добавки (рис. 2) наибольшее измельчение литой
структуры исследуемых сталей наблюдается при использовании добавки с макси-
мальной дисперсностью структуры (Vохл = 650 0С). Более существенные изменения
структуры (рис. 3) вызывает увеличение количества модифицирующей добавки до
оптимального содержания (20 %).
Для стали 45Л размер зерна при этом уменьшается на 6-8 номеров, для стали
�6М5Л − на 4-5 номеров (ГОСТ 5639-82) по сравнению с исходным (таблица).
Полученные результаты свидетель-
ствуют о возможности целенаправ-
ленного измельчения дисперсности
(модифицирования) литой структуры
сталей с использованием явления
структурной наследственности вво-
димых в расплав добавок. Поскольку
существует четкая структурная связь
твердого и жидкого состояний, то
каждый из них несет в себе латентные
признаки другого, сохраняя при этом
особенности строения исходного ших-
тового компонента. Таким образом,
при введении в расплав стали доба-
вок с высокодисперсной структурой
создаются предпосылки формирования перед разливкой определенного микро-
неоднородного его структурного состояния, обеспечивающего формирование по-
сле кристаллизации структуры соответствующей дисперсности. Осуществляемое
таким образом наследственное модифицирование в сравнении с традиционным
примесным является более управляемым, универсальным и экологически более
безопасным с достаточно продолжительной технологической живучестью.
Такие структурированные модифицирующие добавки могут быть изготовлены
методами кокильного литья с интенсивным охлаждением, струйного формирования,
закалки из жидкого состояния.
1. Гаврилин И. В. Строение жидкой и твердой фаз в литейных сплавах в твердожидком сос-
тоянии // Металлургия машиностроения. – 2003. – № 6. – С. 9-11.
2. Губенко А. Я. Влияние исходного структурного состояния расплава на свойства сплавов
// Литейн. пр-во. – 1991. – № 4. – С. 19-20.
Марка стали
Количество добавок, %мас.
0 10 20
45Л 0
4
7
6
8
Р6М5Л 5
8
9
9
10
Примечание: над чертой − Vохл добавки при крис-
таллизации 350 0С/с; под чертой − Vохл добавки при
кристаллизации 650 0С/с
Размер зерна сталей в зависимости
от количества введенной дисперсно-
структурированной добавки
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-132908 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-5884 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:57:24Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кондратюк, С.Е. Стоянова, Е.Н. Щеглов, В.М. Примак, И.Н. Пархомчук, Ж.В. 2018-05-15T17:53:18Z 2018-05-15T17:53:18Z 2013 Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты / С.Е. Кондратюк, Е.Н. Стоянова, В.М. Щеглов, И.Н. Примак, Ж.В. Пархомчук // Процессы литья. — 2013. — № 2. — С. 19-23. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132908 621.74:669.715.012 На примере сталей 45Л и Р6М5Л показана возможность целенаправленного повышения дисперсности литой структуры при введении в расплав сталей, дисперсно-структурированных скоростной кристаллизацией добавок аналогичного состава. Такие добавки сохраняют в расплаве заложенные в них металлогенетические наследственные признаки (ближний порядок), вызывают образование значительного количества зародышей кристаллизации и обеспечивают формирование однородной мелкозернистой структуры по всему сечению отливок. На прикладі сталей 45Л і Р6М5Л показано можливості цілеспрямованого підвищення дисперсності литої структури при введенні до розплаву сталей, які дисперсно-структуровані швидкісною кристалізацією добавок аналогічного хімічного складу. Такі добавки зберігають у розплаві закладені в них металогенетичні спадкові ознаки (ближній порядок), зумовлюють утворення значної кількості зародків кристалізації і забезпечують формування однорідної дрібнозернистої структури по всьому перерізу виливків. By introduction of additives with fine crystalline structure and same chemical composition into the melt the possibility of modification of 45Л and Р6М5Л cast steel structure is shown. The additives are formed with the rapid cooling crystallization. Such additives maintain their inherited properties in the melt, initiating formation of large quantity of nucleation centers for crystallization and providing uniform fine grained structure over cross-section of the castings. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Кристаллизация и структурообразование сплавов Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты Article published earlier |
| spellingShingle | Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты Кондратюк, С.Е. Стоянова, Е.Н. Щеглов, В.М. Примак, И.Н. Пархомчук, Ж.В. Кристаллизация и структурообразование сплавов |
| title | Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты |
| title_full | Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты |
| title_fullStr | Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты |
| title_full_unstemmed | Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты |
| title_short | Наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты |
| title_sort | наследственное модифицирование сталей дисперсно-структурированными компонентами шихты |
| topic | Кристаллизация и структурообразование сплавов |
| topic_facet | Кристаллизация и структурообразование сплавов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132908 |
| work_keys_str_mv | AT kondratûkse nasledstvennoemodificirovaniestaleidispersnostrukturirovannymikomponentamišihty AT stoânovaen nasledstvennoemodificirovaniestaleidispersnostrukturirovannymikomponentamišihty AT ŝeglovvm nasledstvennoemodificirovaniestaleidispersnostrukturirovannymikomponentamišihty AT primakin nasledstvennoemodificirovaniestaleidispersnostrukturirovannymikomponentamišihty AT parhomčukžv nasledstvennoemodificirovaniestaleidispersnostrukturirovannymikomponentamišihty |