Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316
Представлены результаты исследования поведения неметаллических включений в литом металле нержавеющей стали AISI типа 316, полученном способом электрошлакового переплава расходуемых электродов (ЭШП) и электрошлакового наплавления с применением жидкого металла (ЭШН ЖМ). Проведен комплексный анализ нем...
Saved in:
| Published in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96810 |
| 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: | Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316 / А.А. Полишко, В.Я. Саенко, С.Н. Степанюк, А.Ю. Туник, И.Н. Клочков // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 1 (114). — С. 10-18. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860269867279581184 |
|---|---|
| author | Полишко, А.А. Саенко, В.Я. Степанюк, С.Н. Туник, А.Ю. Клочков, И.Н. |
| author_facet | Полишко, А.А. Саенко, В.Я. Степанюк, С.Н. Туник, А.Ю. Клочков, И.Н. |
| citation_txt | Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316 / А.А. Полишко, В.Я. Саенко, С.Н. Степанюк, А.Ю. Туник, И.Н. Клочков // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 1 (114). — С. 10-18. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Представлены результаты исследования поведения неметаллических включений в литом металле нержавеющей стали AISI типа 316, полученном способом электрошлакового переплава расходуемых электродов (ЭШП) и электрошлакового наплавления с применением жидкого металла (ЭШН ЖМ). Проведен комплексный анализ неметаллических включений на всех этапах изготовления слитков ЭШП и ЭШН ЖМ Е от передела исходного металла до формирования готовых слитков; металлографические исследования; оценка дисперсности дендритной структуры. Оценен уровень физико-механических свойств литого металла слитков ЭШП и ЭШН ЖМ. Выполнены фрактографические исследования и анализ неметаллических включений на поверхностях изломов образцов после их испытаний на статическое растяжение и ударный изгиб.
The results of investigations are presented concerning the behavior of non-metallic inclusions in cast metal of stainless steel AISI of the type 316 produced using the method of electroslag remelting of consumable electrodes (ESR) and electroslag surfacing with applying liquid metal (ESS LM). Carried out was the complex analysis of non-metallic inclusions at all the stages of manufacture of ESR and ESS LM ingots - from the processing of initial metal up to formation of ready ingots; metallographic investigations; evaluation of dispersion of dendritic structure. The level of physical and mechanical properties of cast metal of ESR and ESS LM ingots of cast metal was evaluated. Fractographic investigations and analysis of non-metallic inclusions at the fracture surfaces and fractures of specimens after their tests on static tension and impact bending were performed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:05:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.117.56
ПОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ
В СТРУКТУРЕ ЛИТОЙ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ
НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ AISI ТИПА 316
А. А. Полишко, В. Я. Саенко, С. Н. Степанюк,
А. Ю. Туник, И. Н. Клочков
Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины.
03680. Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Представлены результаты исследования поведения неметаллических включений в литом металле нержавеющей
стали AISI типа 316, полученном способом электрошлакового переплава расходуемых электродов (ЭШП) и элек-
трошлакового наплавления с применением жидкого металла (ЭШН ЖМ). Проведен комплексный анализ неме-
таллических включений на всех этапах изготовления слитков ЭШП и ЭШН ЖМ – от передела исходного металла
до формирования готовых слитков; металлографические исследования; оценка дисперсности дендритной структуры.
Оценен уровень физико-механических свойств литого металла слитков ЭШП и ЭШН ЖМ. Выполнены фракто-
графические исследования и анализ неметаллических включений на поверхностях изломов образцов после их
испытаний на статическое растяжение и ударный изгиб. Библиогр. 9, табл. 2, ил. 13.
Ключ е вы е с л о в а : неметаллические включения; расходный материал; расходуемый деформированный
электрод; жидкий металл; слиток ЭШП; слиток ЭШН ЖМ; капля металла; проба типа «чашечка»; дендритная
структура; расстояния между вторичными ветвями дендритов; механические свойства; испытания на статичес-
кое растяжение и ударный изгиб; фрактографические исследования
Металлургическое качество металла зависит от тех-
нологии выплавки стали и сплавов, технологий из-
готовления полуфабрикатов, термической обработ-
ки, последующей технологии изготовления элемен-
тов конструкций (сварка, пайка, физико-механи-
ческое воздействие).
Важными критериями качества, влияющими на
структуру и свойства литого и деформированного ме-
талла, являются степень загрязненности конструк-
ционных сталей и сплавов неметаллическими вклю-
чениями, их химический состав и размер [1, 2]. Не-
металлические включения в условиях больших на-
грузок при эксплуатации деталей ответственного
назначения могут служить концентраторами напря-
жений и местами зарождения трещин, что является
недопустимым. Сложность проблемы значительно
усиливается, когда речь идет о крупногабаритных
заготовках таких, например, как корпуса энергети-
ческих реакторов.
В связи с разработкой в ИЭС им. Е. О. Патона
нового технологического процесса получения круп-
ных слитков способом электрошлакового наплавле-
ния жидким металлом (ЭШН ЖМ) [3, 4] следовало
оценить поведение (трансформацию) неметалли-
ческих включений в процессе изготовления слитков
ЭШН ЖМ и ЭШП из нержавеющей стали AISI
типа 316, а также влияние их на металлургическое
качество литого металла.
Для этого потребовалось выполнить комплекс-
ный анализ неметаллических включений на всех
этапах изготовления слитков ЭШП и ЭШН ЖМ;
металлографические исследования; оценку диспер-
сности дендритной структуры путем измерения рас-
стояний между вторичными ветвями дендритов;
оценку уровня физико-механических свойств лито-
го металла слитков ЭШП и ЭШН ЖМ; фрактогра-
фические исследования поверхностей изломов об-
разцов после механических испытаний.
В качестве расходного материала для ЭШП и
ЭШН ЖМ использовали нержавеющую сталь AISI
типа 316. Согласно международному стандарту
ASTM A240/A240M [5] и ASTM A480/ A480M [6]
марочный состав стали следующий, мас. %: ≤0,08 C;
≤2,00 Mn; ≤0,045 Р, ≤0,03 S, ≤1,00 Si; 16,0...18,0 Cr;
10,0...14,0 Ni; 2,00...3,00 Mo. Выплавку слитков
ЭШП и ЭШН ЖМ* проводили по схеме вытяжки
с применением токоподводящих водоохлаждаемых
кристаллизаторов (ТПВК) диаметром соответст-
© А. А. ПОЛИШКО, В. Я. САЕНКО, С. Н. СТЕПАНЮК, А. Ю. ТУНИК, И. Н. КЛОЧКОВ, 2014
*Работу выполняли под руководством Л. Б. Медовара. Также принимали участие Б. Б. Федоровский, Н. Т. Шевченко, В. Л. Пет-
ренко, В. А. Зайцев, В. М. Ярош, В. М. Журавель.
10
венно 350 и 180 мм, а также шлака одного и того
же химического состава, мас. %: 34...40 CaF2; 17...
...21 Al2O3; 11...22 CaO; 14...20 SiO2; 7...11 MgO;
≤2 MnO. Принципиальная схема получения слит-
ков ЭШП и ЭШН ЖМ представлена на рис. 1.
В качестве расходуемого электрода для ЭШП
использовали пакет из шести прутков, изготовлен-
ных из сортового проката (квадрат 80 мм).
Для получения жидкого металла при ЭШН ЖМ
в тигель-ковше ЭШП также проводили переплав
расходуемого электрода в виде пакета прутков
(6 шт.) из сортового проката, квадрат 80 мм, с при-
менением шлака марки АН-295 (ГОСТ 30756—2001)
следующего химического состава, мас. %: 11...
...17 CaF2; 49...56 Al2O3; 26...31 CaO; 2,5 SiO2;
≤6 MgO. Жидкий металл из тигля-ковша ЭШП в
токоподводящих водоохлаждаемых кристаллизато-
рах заливали порциями с помощью металлических
холодных ковшиков диаметром 75 мм путем перио-
дического зачерпывания жидкого металла, покры-
того слоем шлака, и подачи их сверху через шла-
ковую ванну в кристаллизатор таким образом,
чтобы исключить возможность контакта жидкого
металла с атмосферой. После выливания каждой
порции жидкого металла из ковшика на внутренней
его поверхности остается тонкий слой металличес-
кого гарнисажа, который образуется еще в тигле-
ковше ЭШП в первый момент контакта холодного
металлического ковшика с жидким металлом, по-
крытым толстым слоем шлака. Образовавшаяся на
внутренней поверхности металлического ковшика
металлическая «чашечка» (гарнисаж) легко отде-
лялась в результате термической усадки от ковшика
и использовалась нами как технологическая проба
для оценки степени загрязненности металла неме-
таллическими включениями на этапе получения
жидкой стали в тигле-ковше ЭШП.
Неметаллические включения исследовали на
всех этапах получения готовых слитков ЭШП и
ЭШН ЖМ (рис. 2).
Внешний вид расходуемого электрода, закрис-
таллизовавшейся в шлаке капли жидкого металла
на торце электрода и зафиксированных проб жид-
кого металла типа «чашечка» представлены на
рис. 3.
Исследования продольных макротемплетов, вы-
резанных из слитков ЭШП и ЭШН ЖМ диаметром
350 и 180 мм из нержавеющей стали AISI типа 316
(рис. 4), зафиксировали высокую плотность и од-
нородность литого электрошлакового металла, от-
сутствие каких-либо дефектов.
Исследования неметаллических включений осу-
ществляли с применением электронной микроскопии,
которая позволяет согласно изображениям полиро-
ванной нетравленой поверхности образцов выполнять
автоматическое разделение неметаллических вклю-
чений по морфологическим типам и размерам.
Процедура анализа заключается в следующем.
Идентификация неметаллических включений про-
исходит по яркостным характеристикам в режиме
BEI (изображение в обратных электронах) или SЕI
(изображение во вторичных электронах) при помо-
щи аналитического комплекса, состоящего из ска-
нирующего электронного микроскопа JSM-35CF
фирмы «JEOL» (Япония) и рентгеновского спект-
рометра с дисперсией по энергии рентгеновских
квантов (модель INCA Energy-350 фирмы «Oxford
Instruments», Великобритания).
Характерной особенностью данного микрорент-
геноспектрального анализа является локальность.
Максимальная область возбуждения составляет
2 мкм. Эксперименты проводили при ускоряющем
напряжении 20 кВ, увеличении от 200 до 10000,
Рис. 2. Объекты исследований неметаллических включений при
ЭШП и ЭШН ЖМ
Рис. 1. Схема получения слитков ЭШП (а) и ЭШН ЖМ (б)
11
Рис. 3. Внешний вид расходуемого электрода (пакет сваренных прутков) с оплавленным торцом (а), а также пробы жидкого
металла типа «чашечка» при ЭШН ЖМ (б)
Спектр Si S Cr Mn Ni
1 0,37 7,23 16,61 14,08 10,76
2 0,19 8,39 16,23 17,45 9,76
Рис. 5. Типичные включения сульфида марганца в металле
расходуемого электрода (а) и зоне предплавления (б); режим
ВEI, ×4000
Рис. 4. Макроструктура и распределение твердости НВ на продольных темплетах слитков ЭШП диаметром 350 (а) и ЭШН ЖМ
диаметром 180 мм (б)
12
элементный анализ осуществляли в диапазоне от B
до U. По морфологическим признакам и химичес-
кому составу на основе энергодисперсионного спект-
рального анализа производили автоматическое раз-
деление включений на типы (элементный состав) и
определяли их размеры. Обработку результатов
анализа неметаллических включений выполняли с
помощью специальной программы количественного
распределения фаз и включений (Feature). Все
результаты представлены в массовых процентах.
Неметаллические включения исследовали в ме-
талле исходного расходуемого электрода, закрис-
таллизовавшейся в шлаке капле жидкого металла
на торце электрода, пробе жидкого металла типа
«чашечка», литом металле слитка ЭШП и слитка
ЭШН ЖМ из нержавеющей стали AISI типа 316.
В результате оценки металла исходного расхо-
дуемого деформированного электрода обнаружены
вытянутые строчечные включения сульфида мар-
ганца MnS длиной до 20 мкм. Типичное сульфидное
включение для электрода представлено на рис. 5, а.
В зоне предплавления на расстоянии около 2 мм от
торца поверхности электрода обнаружены их деле-
ние и сфероидизация, образование цепочек глобу-
лей размером 13 мкм (рис. 5, б). Размер включений
в цепочках составляет от 0,24 до 7,0 мкм.
На торце расходуемого электрода в металле за-
кристаллизовавшейся капли после остановки про-
цесса ЭШП обнаружены включения сульфида мар-
ганца MnS правильной глобулярной формы разме-
ром от 0,5 до 1,5 мкм. Выявлены двухфазные вклю-
чения AlO—MnS размером до 1 мкм, не обнаружен-
ные в металле расходуемого электрода. Это свиде-
тельствует о взаимодействии металла со шлаком
уже на уровне плавления электрода (рис. 6, а).
В металле проб типа «чашечка» также преобла-
дают включения сульфида марганца правильной
глобулярной формы размером до 1,5 мкм, обнару-
жены включения оксида алюминия AlO размером
до 2 мкм. Выявлены единичные двухфазные вклю-
чения AlO—MnS размером до 2,3 мкм (рис. 6, б).
Высокая дисперсность включений в металле за-
кристаллизовавшейся капли и проб типа «чашечка»
позволила нам провести их автоматическую иден-
тификацию по химическому составу в виде диаг-
рамм относительного содержания включений AlO—
MnS и гистограмм количественного распределения
по размеру в металле капли (рис. 7, I) и пробах
типа «чашечка» (рис. 7, II).
В литом металле слитка ЭШП обнаружены
включения сульфида марганца размером до
5,4 мкм, оксида алюминия до 5,2 мкм и двухфазные
включения AlO—MnS до 7 мкм (рис. 8, а).
В литом металле слитка ЭШН ЖМ выявлены
включения сульфида марганца среднего размера
(до 3 мкм), оксида алюминия и двухфазные вклю-
чения AlO—MnS до 2,9 мкм (рис. 8, б).
Морфология характерного двухфазного вклю-
чения AlO—MnS как для металла слитка ЭШП, так
и для слитка ЭШН ЖМ представлена на рис. 9.
Установлено, что средний линейный размер
включений в металле электрода составляет 9,4 мкм,
в закристаллизовавшейся капле, за счет их деления,
почти на порядок меньше – 1,2 мкм, а в слитке
ЭШП примерно в четыре раза больше – 4,7 мкм,
чем в капле. В металле пробы «чашечка» средний
размер неметаллических включений составляет
1,8 мкм, что также на порядок ниже, чем в металле
исходного расходуемого электрода, но чуть круп-
нее, чем в металле капли. В металле слитка ЭШН
Спектр O Si S Cr Mn Ni
1 9,43 1,99 5,96 18,73 17,56 6,72
2 5,11 1,11 2,79 19,54 9,41 9,09
3 0,00 0,00 0,00 15,89 1,25 12,42
Спектр O Al Si S Cr Mn Ni
1 15,47 14,48 0,14 8,58 10,93 13,33 5,92
2 0,00 0,00 0,45 7,13 16,37 11,57 12,22
3 0,55 0,10 0,34 0,37 16,15 1,37 12,68
Рис. 6. Включения в капле металла (а) и «чашечке» (б); режим ВEI, ×4000
13
Спектр O Al Cr Mo
1 47,29 39,29 2,75 2,17
2 50,73 47,11 0,86 0,00
Спектр O Al Si S Cr Mn Ni
1 5,58 1,93 0,00 31,18 3,76 47,10 0,38
2 41,14 35,62 0,00 0,12 3,49 0,22 1,44
3 0,00 0,00 0,65 1,08 17,74 1,39 10,26
Рис. 8. Включения оксида алюминия и сульфида марганца в металле ЭШП (а) и ЭШН ЖМ (б); режим SEI, ×4000
Рис. 7. Диаграммы относительного содержания включений AlO—MnS (а) и гистограммы количественного распределения А их по
размеру d в металле капли (I) и пробы типа «чашечки» (б) (II)
14
ЖМ крупнее, чем в металле пробы «чашечка»
(2,8 мкм), но почти в два раза мельче, чем в слитке
ЭШП. Возможно, это связано с меньшим объемом
металла, который одновременно кристаллизуется
при ЭШН ЖМ, чем при ЭШП, т. е., вероятно, за
счет уменьшения объемов ванны жидкого металла
можно управлять размерами включений.
Металлографические исследования проводили на
образцах металла исходного расходуемого электрода,
закристаллизовавшейся в шлаке капли жидкого ме-
талла на торце электрода, пробы жидкого металла
типа «чашечка», литого металла слитков ЭШП и
ЭШН ЖМ из нержавеющей стали AISI типа 316.
Структуры исследовали на травленых шлифах (элек-
тролитическое травление в растворе хромовой кисло-
ты H2CrO4 с применением металлографического
микроскопа «Неофот-32», оснащенного приставкой
для цифрового фотографирования.
Традиционно для количественного описания
дендритной структуры используют параметр в виде
расстояния между дендритами, зависящего от ско-
рости охлаждения. Важным критерием качества
литого металла является дисперсность дендритной
структуры, показателем которой считают расстоя-
ние между вторичными ветвями дендритов [7]. Рас-
стояние между ветвями дендритов литого металла
слитков, закристаллизовавшейся капли и зафикси-
рованных проб типа «чашечка» оценивали в резуль-
тате металлографических исследований с примене-
нием компьютерной программы Tescan.
В металле исходного расходуемого электрода
выявлена характерная для деформированного ме-
Рис. 9. Морфология двухфазного включения AlO—MnS (концентрационные карты распределения элементов): а – электронное
изображение; б – кислород; в – алюминий; г – сера; д – марганец; е – железо; ×1000
Рис. 10. Cтруктура зоны предплавления и закристаллизовавшейся капли металла на торце электрода (а); микроструктуры исходного
(деформированного) расходуемого электрода ЭШП (б) и закристаллизовавшейся капли металла (в)
15
талла строчечная структура, которая в зоне пред-
плавления переходит в закристаллизовавшейся капле
жидкого металла на торце электрода в ярко выражен-
ную дендритную структуру (рис. 10). В результате
исследований установлено, что расстояние между
вторичными ветвями дендритов в закристаллизовав-
шейся капле метала составляет 8...25 мкм.
В металле стенки зафиксированной технологи-
ческой пробы жидкого металла типа «чашечка» при
ЭШН ЖМ хорошо различимы светлые оси денд-
ритов и темное междендритное пространство. Обна-
ружена разориентированная дендритная структура
(рис. 11). Расстояния между вторичными ветвями
дендритов в металле пробы типа «чашечка» состав-
ляет 9...35 мкм.
Микроструктура характерных участков образ-
цов металла слитков ЭШП и ЭШН ЖМ представ-
лена на рис. 12. Исследования показали, что рас-
стояние между вторичными ветвями дендритов в
слитке ЭШП составляет 96...152, а в слитке ЭШН
ЖМ – 67...95 мкм.
В результате проведенных исследований полу-
чены следующие результаты (табл. 1).
Механические испытания литого металла слит-
ков ЭШП и ЭШН ЖМ выполняли в соответствии
с требованиями ГОСТ 1497—84 на сервогидравли-
ческой испытательной машине MTS 318.25 (США)
с максимальным усилием 250 кН на кратковремен-
ное растяжение. Результаты обрабатывались при
Рис. 11. Структура металла зафиксированной пробы типа «чашечка» при ЭШН ЖМ (а) и ее микроструктура (б)
Рис. 12. Микроструктура литого металла слитков ЭШП (а) и ЭШН ЖМ (б)
Т а б л и ц а 1 . Взаимосвязь размеров неметаллических
включений и дисперсности дендритной структуры
Объект исследований
Расстояние
между
вторичными
ветвями
дендритов, мкм
Размер
неметаллических
включений, мкм
Исходный (деформирован-
ный) расходуемый электрод
— 2,2...20,0
16,0
Зона предплавления расхо-
дуемого электрода
— 0,2...13
4
Капля металла, закристал-
лизовавшаяся на торце
электрода в шлаке
7...25
17
0,3...1,3
1,2
Порция жидкого металла,
зафиксированная на пробах
типа «чашечка» из тигель-
ковша при ЭШН ЖМ
9...35
22
0,4...2,5
1,8
Слиток ЭШП 33...152
126
1,9...8,5
5,0
Слиток ЭШН ЖМ 28...95
84
1,5...5,6
3
Примечание. В числителе приведен разбег значений, в зна-
менателе – среднее значение результатов примерно 100 из-
мерений.
16
помощи программного обеспечения TestWorks4
фирмы «MTS». Погрешность полученных резуль-
татов составляла ±0,5 %, а согласно ГОСТ 1497—84
допускается до 1 %. Испытания на ударный изгиб
проводили в соответствии с требованиями ГОСТ
9454—78 на образцах с концентратором (острый над-
рез) посередине одним ударом маятникового копра
на маятниковом пневматическом копре типа 2130-
КМ-03 с номинальной потенциальной энергией
маятника 300 Дж при температуре 20 °C. Резуль-
таты испытаний приведены в табл. 2.
По всем показателям свойства литого металла
ЭШП и ЭШН ЖМ соответствуют требованиям,
предъявляемым к деформируемому металлу соглас-
но «Metals Handbook 9th edition» (American Society
for Metals) [8].
В результате макро- и микрофрактографических
исследований (рис. 13) поверхностей изломов об-
разцов литого металла слитков ЭШП и ЭШН ЖМ
после испытаний на статическое растяжение и удар-
ный изгиб установлено, что они волокнистые, со
следами боковой утяжки. На изломах присутствуют
мелкие фасетки, ямки и вырывы, на боковых гранях
образовались скосы с шелковистой поверхностью.
В целом фрактографический анализ показал вязкий
характер разрушения [9].
Рис. 13. Макрофрактограммы (I) и фрактограммы (II) поверхностей изломов образцов после статического растяжения (а, в) и
испытаний на ударный изгиб (б, г)
Спектр S Cr Mn Fe Ni
1 35,01 9,09 45,00 9,68 1,23
2 23,25 11,97 43,61 18,88 2,30
Спектр S Cr Mn Fe Ni
1 36,51 6,56 48,63 7,30 1,01
Т а б л и ц а 2 . Механические свойства литого металла
ЭШП и ЭШН ЖМ (приведены средние значения)
Объект исследований σв σт δ ψ KCV
+20
,
Дж/см
2
МПа %
Слиток ЭШП 433 194 43 56 197
Слиток ЭШН ЖМ 474 191 49 52 268
17
Выводы
1. Установлено, что в металле слитков ЭШП и
ЭШН ЖМ размер неметаллических включений сос-
тавляет соответственно 1,9...8,5 и 1,5...5,6 мкм (в
среднем 5 и 3 мкм), по своему химическому составу
они идентичны и представлены в основном оксида-
ми алюминия и сульфидами марганца. Выявлены
также двухфазные включения – оксид алюминия-
сульфид марганца.
2. В исходном деформированном металле сред-
ний размер неметаллических включений (преиму-
щественно сульфидов марганца) составляет 16 мкм,
при этом максимальный размер сульфидных стро-
чек достигает 20 мкм.
3. При ЭШП в металле расходуемого электрода
по мере приближения его к плавильной шлаковой
зоне происходит дробление и растворение сульфид-
ных строчек, в зоне предплавления их средний раз-
мер составляет 4,0 мкм, а в закристаллизовавшейся
капле металла на оплавленном торце электрода
ЭШП они трансформируются до среднего размера
1,3 мкм. В металле закристаллизовавшейся пробы
типа «чашечка», отобранного из металлического
расплава тигля-ковша ЭШП, средний размер неме-
таллических включений равняется 1,8 мкм. При
этом в металле как капли, так и пробы «чашечка»
выявлены двухфазные неметаллические включения
оксид алюминия—сульфид марганца.
4. Определена взаимосвязь размеров неметалли-
ческих включений в литом металле нержавеющей
стали AISI типа 316 и дисперсности дендритной
структуры, определяемой расстояниями между вто-
ричными ветвями дендритов.
5. Установлено, что литой металл слитков ЭШП
и ЭШН ЖМ диаметрами 350 и 180 мм по прочност-
ным характеристикам находится на одном уровне
и соответствует требованиям к деформированному
металлу «Metals Handbook 9th ed.» (Аmerican So-
ciety for Metals). При этом показано, что ударная
вязкость KCV+20 литого металл ЭШН ЖМ состав-
ляет 268, а для слитка ЭШП – 197 Дж/см2. Более
высокие показатели ударной вязкости, очевидно,
связаны с большей дисперсностью дендритной
структуры металла ЭШН ЖМ.
6. Фрактографические исследования поверхно-
сти изломов образцов после испытаний свидетель-
ствуют о вязком характере разрушения литого ме-
тала ЭШП и ЭШН ЖМ нержавеющей стали AISI
типа 316.
1. Патон Б. Е., Медовар Б. И., Цыкуленко А. К. Метал-
лургическое качество металла как основа его физико-
механических и технологических свойств // Пробл.
спец. электрометаллургии. – 1989. – № 2. – С. 3—8.
2. Медовар Б. И., Емельяненко Ю. Г., Тихонов В. А. Ис-
следование процессов рафинирования при ЭШП электро-
дов большого сечения // Рафинирующие переплавы –
Киев: Наук. думка, 1974. – С. 3—5.
3. Новый технологический процесс получения сверхкрупных
стальных слитков способом ЭШН ЖМ / Б. Е. Патон,
Л. Б. Медовар, В. Я. Саенко и др. // Современ. элект-
рометаллургия. – 2007. – № 1. – С. 3—7.
4. Пат. 94333 Україна, МПК В 22 Д 19/16; С 22 В 9/18.
Спосіб виготовлення великотоннажного металевого злив-
ка / Л. Б. Медовар, Г. П. Стовпченко, В. Я. Саєнко та
ін. – Опубл. 26.04.2011; Бюл. № 8.
5. ASTM A240/A240M. Specification for heat-resisting chro-
mium and chromium-nickel stainless steel plate, sheet, and
strip for pressure vessels. – New-York: American Society
for Testing and Materials, 2003. – 14 р.
6. ASTM A480/ A480M. General requirements for flat-rolled
stainless and heat-resisting steel plate, sheet, and strip. –
New-York: American Society for Testing and Materials,
2003. – 26 р.
7. Флемингс М. Процессы затвердевания / Пер. с англ. под
ред. А. А. Жукова и Б. В. Рабиновича. – М.: Мир,
1977. – 424 с.
8. Metals Handbook 9th Edition. V. 3. Properties and selecti-
onstainless steels, tool materials, and special purpose me-
tals. – New-York: American Society for Metals, 1980. –
882 p.
9. Феллоуза Дж. Фрактография и атлас фрактограмм:
Справ. изд. / Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1982. –
488 с.
The results of investigations are presented concerning the behavior of non-metallic inclusions in cast metal of stainless
steel AISI of the type 316 produced using the method of electroslag remelting of consumable electrodes (ESR) and
electroslag surfacing with applying liquid metal (ESS LM). Carried out was the complex analysis of non-metallic
inclusions at all the stages of manufacture of ESR and ESS LM ingots - from the processing of initial metal up to
formation of ready ingots; metallographic investigations; evaluation of dispersion of dendritic structure. The level of
physical and mechanical properties of cast metal of ESR and ESS LM ingots of cast metal was evaluated. Fractographic
investigations and analysis of non-metallic inclusions at the fracture surfaces and fractures of specimens after their tests
on static tension and impact bending were performed. Ref. 9, Tables 2, Figures 13.
K e y w o r d s : non-metallic inclusions; consumable material; consumable deformed electrode; liquid metal; ESR
ingot;ESS LM ingot; drop of metal; sample of the «cup» type; dendritic structure; distances between secondary branches
of dendrites; mechanical properties; tests on static tension and impact bending; fractographic investigations
Поступила 17.12.2013
18
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96810 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:05:30Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Полишко, А.А. Саенко, В.Я. Степанюк, С.Н. Туник, А.Ю. Клочков, И.Н. 2016-03-20T19:14:10Z 2016-03-20T19:14:10Z 2014 Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316 / А.А. Полишко, В.Я. Саенко, С.Н. Степанюк, А.Ю. Туник, И.Н. Клочков // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 1 (114). — С. 10-18. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96810 669.117.56 Представлены результаты исследования поведения неметаллических включений в литом металле нержавеющей стали AISI типа 316, полученном способом электрошлакового переплава расходуемых электродов (ЭШП) и электрошлакового наплавления с применением жидкого металла (ЭШН ЖМ). Проведен комплексный анализ неметаллических включений на всех этапах изготовления слитков ЭШП и ЭШН ЖМ Е от передела исходного металла до формирования готовых слитков; металлографические исследования; оценка дисперсности дендритной структуры. Оценен уровень физико-механических свойств литого металла слитков ЭШП и ЭШН ЖМ. Выполнены фрактографические исследования и анализ неметаллических включений на поверхностях изломов образцов после их испытаний на статическое растяжение и ударный изгиб. The results of investigations are presented concerning the behavior of non-metallic inclusions in cast metal of stainless steel AISI of the type 316 produced using the method of electroslag remelting of consumable electrodes (ESR) and electroslag surfacing with applying liquid metal (ESS LM). Carried out was the complex analysis of non-metallic inclusions at all the stages of manufacture of ESR and ESS LM ingots - from the processing of initial metal up to formation of ready ingots; metallographic investigations; evaluation of dispersion of dendritic structure. The level of physical and mechanical properties of cast metal of ESR and ESS LM ingots of cast metal was evaluated. Fractographic investigations and analysis of non-metallic inclusions at the fracture surfaces and fractures of specimens after their tests on static tension and impact bending were performed. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электрошлаковая технология Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316 Behavior of non-metallic inclusions in structure of cast electroslag stainless steel of AISI of 316 type Article published earlier |
| spellingShingle | Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316 Полишко, А.А. Саенко, В.Я. Степанюк, С.Н. Туник, А.Ю. Клочков, И.Н. Электрошлаковая технология |
| title | Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316 |
| title_alt | Behavior of non-metallic inclusions in structure of cast electroslag stainless steel of AISI of 316 type |
| title_full | Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316 |
| title_fullStr | Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316 |
| title_full_unstemmed | Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316 |
| title_short | Поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали AISI типа 316 |
| title_sort | поведение неметаллических включений в структуре литой электрошлаковой нержавеющей стали aisi типа 316 |
| topic | Электрошлаковая технология |
| topic_facet | Электрошлаковая технология |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96810 |
| work_keys_str_mv | AT poliškoaa povedenienemetalličeskihvklûčeniivstrukturelitoiélektrošlakovoineržaveûŝeistaliaisitipa316 AT saenkovâ povedenienemetalličeskihvklûčeniivstrukturelitoiélektrošlakovoineržaveûŝeistaliaisitipa316 AT stepanûksn povedenienemetalličeskihvklûčeniivstrukturelitoiélektrošlakovoineržaveûŝeistaliaisitipa316 AT tunikaû povedenienemetalličeskihvklûčeniivstrukturelitoiélektrošlakovoineržaveûŝeistaliaisitipa316 AT kločkovin povedenienemetalličeskihvklûčeniivstrukturelitoiélektrošlakovoineržaveûŝeistaliaisitipa316 AT poliškoaa behaviorofnonmetallicinclusionsinstructureofcastelectroslagstainlesssteelofaisiof316type AT saenkovâ behaviorofnonmetallicinclusionsinstructureofcastelectroslagstainlesssteelofaisiof316type AT stepanûksn behaviorofnonmetallicinclusionsinstructureofcastelectroslagstainlesssteelofaisiof316type AT tunikaû behaviorofnonmetallicinclusionsinstructureofcastelectroslagstainlesssteelofaisiof316type AT kločkovin behaviorofnonmetallicinclusionsinstructureofcastelectroslagstainlesssteelofaisiof316type |