Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали
Проведено лабораторное исследование по применению метода маломощного (1-10 Вт/кг) электромагнитного воздействия на жидкий кристаллизующийся железоуглеродистый расплав с содержанием углерода 0,3 %. Установлен эффект повышения прочностных характеристик литого металла под влиянием электромагнитных возд...
Saved in:
| Published in: | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2014
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159667 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали / С.И. Семыкин, Т.С. Голуб // Металл и литье Украины. — 2014. — № 4. — С. 25-28. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-159667 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Семыкин, С.И. Голуб, Т.С. 2019-10-11T18:54:41Z 2019-10-11T18:54:41Z 2014 Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали / С.И. Семыкин, Т.С. Голуб // Металл и литье Украины. — 2014. — № 4. — С. 25-28. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159667 669.017:669.141.24:621.785.001.5 Проведено лабораторное исследование по применению метода маломощного (1-10 Вт/кг) электромагнитного воздействия на жидкий кристаллизующийся железоуглеродистый расплав с содержанием углерода 0,3 %. Установлен эффект повышения прочностных характеристик литого металла под влиянием электромагнитных воздействий и последующее сохранение его после операции нормализации, вероятно, обусловленный формированием более мелкозернистой дисперсной структуры. Проведено лабораторне дослідження із застосування методу малопотужного (1-10 Вт/кг) електромагнітного впливу на рідкий залізовуглецевий (із вмістом вуглецю 0,3 %) розплав, що кристалізується. Встановлено ефект підвищення характеристик міцності литого металу під впливом електромагнітних дій і, як наслідок, збереження його після операції нормалізації, ймовірно, обумовлений формуванням більш мілкозернистої дисперсної структури. Laboratory research concerned of application of low power (1-10 W/kg) electromagnetic influence method on liquid crystallizable iron-carbon melt with 0.3 % maintenance of carbon is conducted. Possibility of increase of durability of the cast metal was exposed with the maintenance of level of mechanical properties after normalization that probably conditioned with forming of more fine-grained dispersible structure. В работе принимали участие от ИЧМ НАНУ: А. Ю. Борисенко, А. А. Кононенко, А. С. Дудченко, В. В. Вакульчук, Е. В. Семыкина; от НМетАУ: М. Ю. Амбражей. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали Дослідження в лабораторних умовах особливостей впливу електромагнітної дії малої питомої потужності на механічні властивості литої і термічно обробленої маловуглецевої сталі Laboratory research of effect feature electromagnetic influence of low specific power on casted and heat treated low-carbon steel mechanical properties Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали |
| spellingShingle |
Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали Семыкин, С.И. Голуб, Т.С. |
| title_short |
Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали |
| title_full |
Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали |
| title_fullStr |
Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали |
| title_full_unstemmed |
Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали |
| title_sort |
исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали |
| author |
Семыкин, С.И. Голуб, Т.С. |
| author_facet |
Семыкин, С.И. Голуб, Т.С. |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Металл и литье Украины |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Дослідження в лабораторних умовах особливостей впливу електромагнітної дії малої питомої потужності на механічні властивості литої і термічно обробленої маловуглецевої сталі Laboratory research of effect feature electromagnetic influence of low specific power on casted and heat treated low-carbon steel mechanical properties |
| description |
Проведено лабораторное исследование по применению метода маломощного (1-10 Вт/кг) электромагнитного воздействия на жидкий кристаллизующийся железоуглеродистый расплав с содержанием углерода 0,3 %. Установлен эффект повышения прочностных характеристик литого металла под влиянием электромагнитных воздействий и последующее сохранение его после операции нормализации, вероятно, обусловленный формированием более мелкозернистой дисперсной структуры.
Проведено лабораторне дослідження із застосування методу малопотужного (1-10 Вт/кг) електромагнітного впливу на рідкий залізовуглецевий (із вмістом вуглецю 0,3 %) розплав, що кристалізується. Встановлено ефект підвищення характеристик міцності литого металу під впливом електромагнітних дій і, як наслідок, збереження його після операції нормалізації, ймовірно, обумовлений формуванням більш мілкозернистої дисперсної структури.
Laboratory research concerned of application of low power (1-10 W/kg) electromagnetic influence method on liquid crystallizable iron-carbon melt with 0.3 % maintenance of carbon is conducted. Possibility of increase of durability of the cast metal was exposed with the maintenance of level of mechanical properties after normalization that probably conditioned with forming of more fine-grained dispersible structure.
|
| issn |
2077-1304 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159667 |
| citation_txt |
Исследование в лабораторных условиях особенностей влияния электромагнитных воздействий малой удельной мощности на механические свойства литой и термически обработанной малоуглеродистой стали / С.И. Семыкин, Т.С. Голуб // Металл и литье Украины. — 2014. — № 4. — С. 25-28. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT semykinsi issledovanievlaboratornyhusloviâhosobennosteivliâniâélektromagnitnyhvozdeistviimaloiudelʹnoimoŝnostinamehaničeskiesvoistvalitoiitermičeskiobrabotannoimalouglerodistoistali AT golubts issledovanievlaboratornyhusloviâhosobennosteivliâniâélektromagnitnyhvozdeistviimaloiudelʹnoimoŝnostinamehaničeskiesvoistvalitoiitermičeskiobrabotannoimalouglerodistoistali AT semykinsi doslídžennâvlaboratornihumovahosoblivosteivplivuelektromagnítnoídíímaloípitomoípotužnostínamehaníčnívlastivostílitoíítermíčnoobroblenoímalovuglecevoístalí AT golubts doslídžennâvlaboratornihumovahosoblivosteivplivuelektromagnítnoídíímaloípitomoípotužnostínamehaníčnívlastivostílitoíítermíčnoobroblenoímalovuglecevoístalí AT semykinsi laboratoryresearchofeffectfeatureelectromagneticinfluenceoflowspecificpoweroncastedandheattreatedlowcarbonsteelmechanicalproperties AT golubts laboratoryresearchofeffectfeatureelectromagneticinfluenceoflowspecificpoweroncastedandheattreatedlowcarbonsteelmechanicalproperties |
| first_indexed |
2025-11-25T22:13:37Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:13:37Z |
| _version_ |
1850560857797296128 |
| fulltext |
25МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 4 (251) ’2014
Методика исследований. Исследования были про-
ведены на созданной в отделе физико-технических
проблем металлургии стали лабораторной установке.
Предварительно в индукционной печи ИПС-0,1 рас-
плавили 50 кг шихты для получения стали с содержа-
нием, %: 0,3 C; 0,34 Si; 0,3 Mn; 0,038 S; 0,044 P; 0,30 Cr.
После достижения температуры 1600 оС, которую ре-
гистрировали пирометром, готовый расплав разлили
в два одинаковых графитовых тигля: 1-й слиток был
оборудован устройством наложения электромагнит-
ных воздействий в процессе остывания металла и его
кристаллизации (длительность воздействия состав-
ляла порядка 15 мин); 2-й слиток – без воздействий.
Тигли были утеплены песчаной смесью и разделены
теплоизоляционным экраном.
После охлаждения металла, из опытных слитков
подготовили образцы для испытания на основные
механические свойства: прочность, ударную вязкость
и твердость, которые для сопоставления были взяты
из одинаковых мест слитков. Подготовленные об-
разцы были разделены на две равноценные группы:
первая – предназначалась для испытаний на механи-
ческие свойства в литом состоянии, а вторая – была
подвержена термической обработке – нормализации
и потом тоже испытана.
Термообработка образцов проводилась по сле-
дующему режиму: в печь, нагретую до 860 оС, за-
гружали опытные образцы и, после выхода печи на
рабочую температуру, выдерживали 20 мин. Затем
образцы выгружали и охлаждали на воздухе.
В таблице 1 представлены результаты испытаний
образцов в виде средних значений показателей, из
которых следует, что уровень величин оценивае-
мых механических свойств образцов, полученных из
сравнительной отливки (слиток № 2), близок к уров-
ню табличных значений, соответствующих стали 30 Л
до и после термообработки [4].
И
нтенсификация тепло-массообменных процес-
сов, которые происходят при кристаллизации
сплавов, является одним из главных направле-
ний научно-технического прогресса в черной ме-
таллургии. Основной целью применяемых на данный
момент методов электромагнитных воздействий в
процессе разливки и кристаллизации железоуглеро-
дистых расплавов (сталей) является усиление гидро-
динамики жидкой фазы за счет использования элек-
тромагнитов высокой мощности [1]. Как показывает
практика, применение внешних воздействий высокой
мощности для достижения определенных задач не
всегда оправдано. В частности, для управления про-
цессом перемещения примесных элементов, находя-
щихся в ионной форме в железо-углеродистом рас-
плаве, или обмена заряженными частицами между
взаимодействующими фазами при кристаллизации
с определенной локализацией элементов в будущей
твердой кристаллической структуре, что обеспечи-
вает готовую сталь теми или иными механическими
свойствами.
В Институте черной металлургии НАНУ в течение
ряда лет разрабатывается метод наложения мало-
мощного (уровень воздействия на 2-3 порядка ниже
известных способов, применяемых при электродуговой
плавке в печах или при непрерывной разливке стали)
электрического и электромагнитного воздействия на
железоуглеродистый расплав на различных этапах
производства стали [2, 3]. Исследуемый способ пока-
зал высокую эффективность по влиянию на физико-хи-
мические и ионообменные процессы, протекающие в
железо-углеродистой ванне при конвертировании.
Целью данных исследований было установление
особенностей влияния электромагнитных воздей-
ствий с низкой удельной мощностью на механиче-
ские свойства литой стали до и после термической
обработки.
УДК 669.017:669.141.24:621.785.001.5
С. И. Семыкин, Т. С. Голуб
Институт черной металлургии НАН Украины, Днепропетровск
Исследование в лабораторных условиях особенностей
влияния электромагнитных воздействий малой удельной
мощности на механические свойства литой и термически
обработанной малоуглеродной стали*
Проведено лабораторное исследование по применению метода маломощного (1-10 Вт/кг) электромагнитного
воздействия на жидкий кристаллизующийся железоуглеродистый расплав с содержанием углерода 0,3 %.
Установлен эффект повышения прочностных характеристик литого металла под влиянием электромагнитных
воздействий и последующее сохранение его после операции нормализации, вероятно, обусловленный
формированием более мелкозернистой дисперсной структуры.
Ключевые слова: железо-углеродистый расплав, маломощное электромагнитное воздействие,
механические свойства стали, литое состояние, нормализация.
* В работе принимали участие от ИЧМ НАНУ: А. Ю. Борисенко, А. А. Кононенко, А. С. Дудченко, В. В. Вакульчук, Е. В.
Семыкина; от НМетАУ: М. Ю. Амбражей.
26 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 4 (251) ’2014
чем после термообработки блестя-
щий характер излома сохранился
при незначительном увеличении
зернистости его поверхности.
Для образцов слитка № 2 в ли-
том состоянии излом был более
крупнозернистым и блестящим, а
после термообработки приобрел
серый матовый оттенок, характер-
ный для «вязкого» металла.
Результаты исследования ми-
кроструктуры образцов, изготов-
ленных из одинаковых участков
опытных слитков (рис. 2) показали
следующее. Микроструктура ме-
талла в литом состоянии для об-
разцов слитка № 2 была близкой к
стандартной структуре диаграммы
состояния Fe-C для стали с содер-Fe-C для стали с содер--C для стали с содер-
жанием углерода 0,3 % [5]. В тоже
время микроструктура в литом со-
стоянии для образца слитка № 1 отличалась меньшим
количеством феррита и большей раздробленностью
перлитной фазы.
После операции нормализации, как и следовало
ожидать, микроструктура обоих опытных образцов ха-
рактеризовалась меньшим размером зерен феррита
Фотографии изломов образцов после испытания
их на удар в литом состоянии (А) и после термообработки
(Б): № 1 – образцы из слитка, подвергнутого маломощному
электромагнитному воздействию, № 2 – образцы из слитка
без воздействий
Рис. 1.
Установлено, что, по сравнению со слитком № 2,
прочность металла (σв и σ0,2) опытных образцов слит-
ка № 1 (с наложением электромагнитных полей) бы-
ла выше соответственно на 26,4 и 21,6 %.
При испытании было отмечено, что для образцов
слитка № 1 был слабо выражен участок локально-
го сужения образца перед его разрывом (т. н. «шей-
ка»). Точеный участок образцов слитка № 1 тянулся
равномерно. Образцы слитка № 2, как и следовало
ожидать, после испытания на разрыв, характеризо-
вались наличием «шейки», которая особенно четко
проявилась после термообработки. При этом отно-
сительное удлинение образцов слитка № 1 было на
15,7 % меньше, чем образцов слитка № 2.
После нормализации данная тенденция сохрани-
лась: для слитка № 1 показатели σв и σ0,2 были выше
на 25,4 и 46,3 %, чем для слитка № 2.
Отношение σ0,2 / σв для слитка № 1 увеличилось,
после нормализации на 16,9 %, по сравнению с об-
разцами слитка № 2 (на 21,5 % по сравнению с ана-
логичными показателями для слитка № 1 до термо-
обработки), что связано со значительным (на 28,4 %)
повышением условного предела текучести σ0,2 после
нормализации для образцов данного слитка и мень-
шим увеличением показателя σв.
Также было выявлено, что опытные образцы слитка
№ 1 в литом состоянии обладали более высокой твердо-
стью (на 35,8 % по сравнению с образцами слитка № 2).
Испытания образцов на удар (оценка ударной вяз-
кости при комнатной температуре) до термообработ-
ки показали, что образцы из слитка № 1 обладали
большими значениями ударной вязкости (на 21,3 %),
чем образцы слитка № 2. После термической обра-
ботки данная тенденция сохранилась: образцы слит-
ка № 1 также обладали более высокой (на 18,0 %)
ударной вязкостью, по сравнению с образцами слит-
ка № 2 (таблица).
Обращает на себя внимание различие во внешнем
виде изломов, полученных после испытаний на удар
(рис. 1). Для образцов слитка № 1 в литом состоянии
изломы имели блестящий мелкозернистый вид, при-
Средние значения механических свойств опытных образцов
Слитки δ5, %
σ0,2,
Н/мм2
σ в,
Н/мм2
σ 0,2 / σ в КСU,
Дж/см2
НВ·10 -1,
МПа
В литом виде
№ 1 14,13 304,19 598,34 0,51 19,4 208,8
№ 2 16,77 250,19 473,55 0,53 16,0 153,8
отклонение -15,7 21,6 26,4 -3,7 21,3 35,8
Ст 30Л [4] 12 245 470 0,52 33 145
После нормализации
№ 1 17,50 390,44 627,68 0,62 51,6 –
№ 2 25,79 266,92 500,36 0,53 43,7 –
отклонение -16,5 46,3 25,4 16,9 18,0 –
Ст 30Л
нормализация [4] 17 260 480 0,54 35 –
Примечание: σВ – временное сопротивление разрыву (предел прочности), Н/мм2;
σ0,2 – предел текучести условный, Н/мм2; δ5 – относительное удлинение, %;
КCU – ударная вязкость, Дж/см2; НВ – твердость по Бринеллю, МПа
27МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 4 (251) ’2014
Микроструктуры опытных образцов стали в литом состоянии (А) и после термообработки (Б): № 1 – образцы из
слитка, подвергнутого маломощному электромагнитному воздействию, № 2 – образцы из слитка без воздействий, ×250
Рис. 2.
и большей дисперсностью перлита, по сравнению с
литым состоянием. При этом у образцов слитка № 1
структура была значительно более мелкозернистой
и дисперсной.
Следовательно, отмеченные выше более высокие
прочностные свойства образцов слитка №1, вероятно,
связаны с формированием в результате маломощно-
го электромагнитного воздействия более мелкозерни-
стой микроструктуры с меньшей долей феррита.
Выводы
Проведенные лабораторные исследования пока-
зали возможность получения более высоких проч-
ностных свойств отливок за счет электромагнитных
воздействий удельной мощностью 1-10 Вт кг на же-
лезоуглеродистый расплав при его кристаллизации.
Установлено, что повышенный, по сравнению
с обычными отливками, уровень механических
свойств металла опытных образцов сохраняется по-
сле термической обработки – нормализации.
Микроструктурный анализ показал, что электро-
магнитное воздействие способствует измельчению
микроструктуры кристаллизующейся малоуглероди-
стой стали. Это проявляется не только в литом со-
стоянии, но и значительно усиливается после нор-
мализации.
1. Колесниченко А. А. Новые системы электромагнитного перемешивания для непрерывной разливки стали / А. А. Ко-
лесниченко // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2004. – № 8. – С. 161-168.
2. Опыт применения электрических воздействий от источника низких потенциалов в металлургической практике /
С. И. Семыкин, В. Ф. Поляков, Е. В. Семыкина, А. Д. Зражевский и др. // Материалы Международной научно-техниче-
ской конференции, Киев: КПИ. – 2002. – С. 317-320.
3. Семыкин С. И. Исследование совместного воздействия на жидкую железо-углеродистую ванну электрических и маг-
нитных полей / С. И. Семыкин, В. Ф. Поляков, Е. В. Семыкина // Сб. научных трудов ИЧМ НАНУ. – 1999. – Вып. № 3. –
С. 188-193.
4. Зубченко А. С. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд. доп. и испр. / А. С. Зубченко – М.: Машиностроение. – 2003. – 784 с.
5. Виноградова Л. А. Структура сталей: учебное пособие / Л. А. Виноградова – Ульяновск: УлГТУ. – 2009. – 54 с.
ЛИТЕРАТУРА
28 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 4 (251) ’2014
Проведено лабораторне дослідження із застосування методу малопотужного (1-10 Вт/кг) електромагнітного впливу
на рідкий залізовуглецевий (із вмістом вуглецю 0,3 %) розплав, що кристалізується. Встановлено ефект підвищення
характеристик міцності литого металу під впливом електромагнітних дій і, як наслідок, збереження його після операції
нормалізації, ймовірно, обумовлений формуванням більш мілкозернистої дисперсної структури.
Семикін С. І., Голуб Т. С.
Дослідження в лабораторних умовах особливостей впливу
електромагнітної дії малої питомої потужності на механічні властивості
литої і термічно обробленої маловуглецевої сталі
Анотація
Ключові слова
залізо-вуглецевий розплав, малопотужний електромагнітний вплив, механічні властивості
сталі, литий стан, нормалізація
Semykin S. I., Golub T. S.
Laboratory research of effect feature electromagnetic influence of low specific
power on casted and heat treated low-carbon steel mechanical properties
Summary
Laboratory research concerned of application of low power (1-10 W/kg) electromagnetic influence method on liquid
crystallizable iron-carbon melt with 0.3 % maintenance of carbon is conducted. Possibility of increase of durability of the
cast metal was exposed with the maintenance of level of mechanical properties after normalization that probably conditioned
with forming of more fine-grained dispersible structure.
iron-carbon melt, low-powered electromagnetic influence, mechanical properties of steel, cast
state, normalizationKeywords
Поступила 25.04.14
|