Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом
Представлены результаты оценки по методу А международного стандарта ASTM E45 размеров, состава и характера распределения неметаллических включений в литом металле высоколегированной стали типа 316 (AISI) после последовательного кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом в поперечном сеч...
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Современная электрометаллургия |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96524 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом / А.А. Полишко, Л.Б. Медовар, В.Я. Саенко, А.Ю. Туник, С.Н. Степанюк // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 1 (106). — С. 19-21. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96524 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-965242025-02-09T14:21:10Z Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом Evaluation of distribution of nonmetallic inclusions in cast metal of 316 type steel after circumferential electroslag surfacing with liquid metal Полишко, А.А. Медовар, Л.Б. Саенко, В.Я. Туник, А.Ю. Степанюк, С.Н. Электрошлаковая технология Представлены результаты оценки по методу А международного стандарта ASTM E45 размеров, состава и характера распределения неметаллических включений в литом металле высоколегированной стали типа 316 (AISI) после последовательного кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом в поперечном сечении модельного слитка. Presented are the results of assessment of sizes, composition and nature of distribution of nonmetallic inclusions in cast metal of high-alloy steel of 316 type (AISI) after the successive circumferential electroslag surfacing with liquid metal in cross section of a model ingot using the method A of International standard ASTM E45. 2012 Article Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом / А.А. Полишко, Л.Б. Медовар, В.Я. Саенко, А.Ю. Туник, С.Н. Степанюк // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 1 (106). — С. 19-21. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96524 669.187.826 ru Современная электрометаллургия application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электрошлаковая технология Электрошлаковая технология |
| spellingShingle |
Электрошлаковая технология Электрошлаковая технология Полишко, А.А. Медовар, Л.Б. Саенко, В.Я. Туник, А.Ю. Степанюк, С.Н. Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом Современная электрометаллургия |
| description |
Представлены результаты оценки по методу А международного стандарта ASTM E45 размеров, состава и характера распределения неметаллических включений в литом металле высоколегированной стали типа 316 (AISI) после последовательного кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом в поперечном сечении модельного слитка. |
| format |
Article |
| author |
Полишко, А.А. Медовар, Л.Б. Саенко, В.Я. Туник, А.Ю. Степанюк, С.Н. |
| author_facet |
Полишко, А.А. Медовар, Л.Б. Саенко, В.Я. Туник, А.Ю. Степанюк, С.Н. |
| author_sort |
Полишко, А.А. |
| title |
Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом |
| title_short |
Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом |
| title_full |
Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом |
| title_fullStr |
Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом |
| title_full_unstemmed |
Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом |
| title_sort |
оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Электрошлаковая технология |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96524 |
| citation_txt |
Оценка распределения неметаллических включений в литом металле стали типа 316 после кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом / А.А. Полишко, Л.Б. Медовар, В.Я. Саенко, А.Ю. Туник, С.Н. Степанюк // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 1 (106). — С. 19-21. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Современная электрометаллургия |
| work_keys_str_mv |
AT poliškoaa ocenkaraspredeleniânemetalličeskihvklûčenijvlitommetallestalitipa316poslekolʹcevogoélektrošlakovogonaplavleniâžidkimmetallom AT medovarlb ocenkaraspredeleniânemetalličeskihvklûčenijvlitommetallestalitipa316poslekolʹcevogoélektrošlakovogonaplavleniâžidkimmetallom AT saenkovâ ocenkaraspredeleniânemetalličeskihvklûčenijvlitommetallestalitipa316poslekolʹcevogoélektrošlakovogonaplavleniâžidkimmetallom AT tunikaû ocenkaraspredeleniânemetalličeskihvklûčenijvlitommetallestalitipa316poslekolʹcevogoélektrošlakovogonaplavleniâžidkimmetallom AT stepanûksn ocenkaraspredeleniânemetalličeskihvklûčenijvlitommetallestalitipa316poslekolʹcevogoélektrošlakovogonaplavleniâžidkimmetallom AT poliškoaa evaluationofdistributionofnonmetallicinclusionsincastmetalof316typesteelaftercircumferentialelectroslagsurfacingwithliquidmetal AT medovarlb evaluationofdistributionofnonmetallicinclusionsincastmetalof316typesteelaftercircumferentialelectroslagsurfacingwithliquidmetal AT saenkovâ evaluationofdistributionofnonmetallicinclusionsincastmetalof316typesteelaftercircumferentialelectroslagsurfacingwithliquidmetal AT tunikaû evaluationofdistributionofnonmetallicinclusionsincastmetalof316typesteelaftercircumferentialelectroslagsurfacingwithliquidmetal AT stepanûksn evaluationofdistributionofnonmetallicinclusionsincastmetalof316typesteelaftercircumferentialelectroslagsurfacingwithliquidmetal |
| first_indexed |
2025-11-26T20:14:44Z |
| last_indexed |
2025-11-26T20:14:44Z |
| _version_ |
1849885291015307264 |
| fulltext |
УДК 669.187.826
ОЦЕНКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ВКЛЮЧЕНИЙ В ЛИТОМ МЕТАЛЛЕ СТАЛИ ТИПА 316
ПОСЛЕ КОЛЬЦЕВОГО ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО
НАПЛАВЛЕНИЯ ЖИДКИМ МЕТАЛЛОМ
А. А. Полишко, Л. Б. Медовар, В. Я. Саенко,
А. Ю. Туник, С. Н. Степанюк
Представлены результаты оценки по методу А международного стандарта ASTM E45 размеров, состава и характера
распределения неметаллических включений в литом металле высоколегированной стали типа 316 (AISI) после после-
довательного кольцевого электрошлакового наплавления жидким металлом в поперечном сечении модельного слитка.
Presented are the results of assessment of sizes, composition and nature of distribution of nonmetallic inclusions in cast
metal of high-alloy steel of 316 type (AISI) after the successive circumferential electroslag surfacing with liquid metal
in cross section of a model ingot using the method A of International standard ASTM E45.
Ключ е вы е с л о в а : неметаллические включения; коль-
цевое электрошлаковое наплавление жидким металлом с
целью укрупнения слитков; модельный двухслойный слиток;
высоколегированная сталь Сr—Ni—Mo
Одним из важных критериев качества литого ме-
талла, наряду с микроструктурой, является степень
загрязненности неметаллическими включениями
(НВ). С увеличением массы слитка НВ укрупня-
ются, ухудшаются макро- и микроструктуры, что
приводит к снижению свойств литого металла. Для
обеспечения гарантированного качества литого ме-
талла в крупных слитках, которые служат заготов-
ками для деталей ответственного назначения, акту-
альным является формирование однородной высо-
кокачественной структуры.
Для получения крупных слитков с гарантирован-
ной высококачественной структурой предлагается
способ последовательного кольцевого электрошла-
кового наплавления жидким металлом с целью ук-
рупнения слитков [1].
Неметаллические включения любого состава в
зависимости от их размеров в условиях высоких
нагрузок при эксплуатации могут служить концен-
траторами напряжений и местами зарождения тре-
щин, что недопустимо для ответственных деталей,
например вращающихся узлов современных паро-
вых и газовых турбин.
В настоящее время в Украине и странах СНГ
контроль НВ выполняют по ГОСТ 801—78 [2] в
баллах для трех типов включений (оксиды, суль-
фиды, глобули). Соответствующие фотоэталоны
прилагаются к стандарту. Оценка качества дается
по максимальному баллу НВ в шести образцах, а
допустимое значение изменяется в зависимости от
способа выплавки и диаметра поставляемой про-
дукции. Однако в этом стандарте не оговорено,
сколько включений максимального балла может на-
ходиться на контролируемой поверхности образцов.
За рубежом контроль загрязненности НВ в ос-
новном производят по методу А ASTM E45 [3] для
четырех типов включений (оксиды, сульфиды, си-
ликаты, глобули) тонкой и толстой серии (разме-
ров) по IR-шкалам. В каждом образце определяют
максимальный и минимальный баллы конкретного
типа включений и их средний балл.
Существуют количественные методики оценки
НВ, когда контролируют все поля зрения на опре-
деленной площади шлифа и определяют объемный
процент каждого типа включений или их количес-
тво, или средний индекс и т. д., например метод Л2
ГОСТ 1778 [4].
В настоящей работе использовали два метода:
качественный (в баллах) и количественный конт-
роль НВ (ASTM E45 метод А и ГОСТ 1778 метод Л2).
Цель настоящей работы заключается в оценке
размеров, состава и характера распределения НВ
литого металла высоколегированной стали типа 316
(AISI) после последовательного кольцевого ЭШНУ
ЖМ в поперечном сечении модельного слитка.
В качестве исходного материала использовали вы-
соколегированную сталь Cr—Ni—Mo типа 316 (AISI),
содержание элементов в которой следующее, мас. %:
© А. А. ПОЛИШКО, Л. Б. МЕДОВАР, В. Я. САЕНКО, А. Ю. ТУНИК, С. Н. СТЕПАНЮК, 2012
19
≤ 0,08 C; 2,0 Mn; 2,0 Mo; 1,0 Si; 17,0 Cr; 12,0 Ni;
остальное Fe; до 0,03 S; P до 0,045. Для контроля
загрязненности НВ выбрали метод А международ-
ного стандарта ASTM E45, а для сравнения исполь-
зовали методику по ГОСТ 1778, метод Л2.
Оценку размеров, состава и характера распреде-
ления НВ проводили на металле модельного двух-
слойного слитка диаметром 110…180 мм из высоко-
легированной стали Сr—Ni—Mo типа 316, получен-
ного в ходе натурных экспериментов в лаборатор-
ных условиях кольцевым электрошлаковым нап-
лавлением жидким металлом с целью укрупнения
слитка. Анализ НВ выполняли в поперечном сечении
на образцах, вырезанных из характерных зон модель-
ного слитка согласно рис. 1, б в точках 1-6.
Характер распределения НВ оценивали с
помощью оптической микроскопии на метал-
лографическом микроскопе «Неофот-323»,
оснащенном приставкой для цифрового фо-
тографирования на нетравленых образцах. В
поле окуляра зафиксировали незначительное
количество включений – от 1 до 6 шт. (рис. 2).
При этом в точках 3-6 в наплавленном слое
обнаружено значительно меньшее количес-
тво включений в поле окуляра, по сравне-
нию с точками 1-3 в центральном слитке
(рис. 2).
Для оценки размеров и состава неметал-
лических включений в поперечном сечении
модельного слитка использовали метод A
международного стандарта ASTM E45, ко-
торый позволяет по изображениям нетрав-
леной поверхности образцов проводить ав-
томатическое разделение НВ по морфоло-
гическим типам, а также определять их
серии и баллы.
Процедура анализа заключалась в следующем.
Сначала производили выделение НВ по яркостным
характеристикам в режиме BEI (изображение во
вторичных электронах) при помощи аналитическо-
го комплекса, состоящего из сканирующего элект-
ронного микроскопа JSM-35CF фирмы «JEOL»
(Япония) и рентгеновского спектрометра с диспер-
сией по энергии рентгеновских квантов (модель
INCA Energy-350 фирмы «Oxford Instruments»,
(Великобритания). Эксперименты выполняли при
ускоряющем напряжении 20 кВ, увеличении от 200
до 4000, элементный анализ осуществляли в диапа-
зоне от B до U. По морфологическим признакам и
химическому составу на основе энергодисперсион-
Рис. 1. Макроструктура поперечного темплета модельного двухслойного
слитка после ЭШНУ ЖМ (316+316) (а) и точки анализа НВ (б): 1 –
осевая часть центрального слитка; 2 – середина радиуса центрального слит-
ка; 3 – зона сплавления со стороны центрального слитка; 4 – зона сплав-
ления со стороны наплавленного слоя; 5 – середина наплавленного слоя;
6 – край наплавленного слоя; штриховой линией показана линия сплав-
ления наплавленного слоя с центральным слитком
Рис. 2. Характер распределения НВ на нетравленых образцах (обозначения поз. 1—6 см. на рис. 1)
20
ного спектрального анализа производили разделе-
ние НВ на типы, определяли их размеры.
Обработку результатов анализа неметалличес-
ких включений осуществляли с помощью специаль-
ной программы количественного распределения
фаз и включений (Feature).
Анализу подвергали следующие типы НВ: суль-
фиды A, оксиды алюминия B, силикаты C, оксиды
глобулярные D и включения смешаного типа АВ.
Согласно международному стандарту АSTM E45
обнаружены включения типа А и незначительное
количество (16 %) включений типа В. Кроме того,
зафиксированы включения смешаного типа АВ
(таблица).
Средний линейный размер НВ для центрального
слитка составлял 2,36… 3,82, а для наплавленного
слоя – 1,67… 2,8 мкм.
Для сравнения проведена оценка и определены
ориентировочные группы включений согласно
ГОСТ 1778, метод Л2. Отмечено незначительное
изменение (измельчение) размеров включений по
направлению от центра исходного слитка к краю
наплавленного слоя.
Таким образом, показано практически равно-
мерное распределение НВ в поперечном сечении
модельного слитка из высоколегированной стали
типа 316. Все типы НВ имеют «тонкую» серию.
Установлено, что средний линейный размер НВ для
центрального слитка составляет 2,36… 3,82 мкм, а
для наплавленного слоя – 1,67… 2,8 мкм. Обна-
ружен незначительный разброс размеров включе-
ний в исследуемых зонах: в центральной части ис-
ходного слитка – 4,31… 4,55, зоне сплавления –
2,36… 2,95 и наплавленном слое – 1,67… 2,8 мкм.
В целом максимальный размер НВ в литом металле
модельного слитка после кольцевого электрошла-
кового наплавления жидким металлом с целью ук-
рупнения слитков из высоколегированной стали типа
316 диаметром 180 мм не превышал 4,55 мкм. Для
сравнения использовали слитки диаметром 120 мм
из стали ШХ 15 [5]. Максимальный размер НВ после
электрошлакового переплава не превышал 20 мкм.
1. Новый технологический процесс получения сверхкрупных сталь-
ных слитков способом ЭШН ЖМ / Б. Е. Патон, Л. Б. Медо-
вар, В. Я. Саенко и др. // Современ. электрометаллур-
гия. – 2007. – № 1. – С. 3—7.
2. ГОСТ 801—78. Сталь подшипниковая. Технические усло-
вия. – М.: Изд-во стандартов, 1979. – 23 с.
3. ASTM E45—05. Стандартные методы испытаний для опре-
деления содержаний включений в стали. – New-Jork:
American Society for Testing and Materials, 2005. – 48 р.
4. ГОСТ 1778—70. Сталь. Металлографические методы опре-
деления неметаллических включений. – М.: Гос. комитет
стандартов, 1970. – 35 с.
5. Электрошлаковый металл / Под ред. Б. Е. Патона,
Б. И. Медовара. – Киев: Наук. думка, 1981. – 680 с.
Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев
Поступила 29.11.2011
Анализ НВ в двухслойном модельном слитке из высоколе-
гированной стали типа 316
Место исследования Тип Балл
Коли-
чество,
шт. (%)
Сред-
ний раз-
мер, мкм
Группы
включений
согласно
ГОСТ 1778
(метод Л2)
Центр слитка
(точка 1)
А 0,5 10 (59) 4,55 3
АВ 7 (41) 4,31
Середина радиуса
слитка (точка 2)
А < 0,5 6 (29) 3,77 3
АВ 1,0 15 (71) 3,82 2
Край слитка зона
сплавления (точка 3)
А < 0,5 9 (45) 2,36 2
АВ 0,5 11 (55) 2,38
Зона сплавления
в наплавленном
слое (точка 4)
А < 0,5 8 (47) 2,95 2
АВ 0,5 9 (53) 2,46
Середина наплав-
ленного слоя
(точка 5)
А < 0,5 10 (52) 2,56 2
В 3 (16) 2,80
АВ 6 (32) 2,46
Край наплавленно-
го слоя (точка 6)
А < 0,5 17 (61) 1,67 1
АВ 0,5 11 (39) 1,88
Пр и м е ч а н и е . Согласно АSTM E45 для всех типов вклю-
чений определена «тонкая» серия.
21
|