Аналіз розподілу дефектів та неметалевих включень високоміцної TWIP-сталі Fe-25Mn-12Al-1,5C після електрошлакового переплаву
TWIP steels belong to the list of the most innovative materials of our time due to the combination of a high mechanical characteristics level and low density. The most high-strength alloys usually contain about 25-30 wt. % manganese and about 10 wt. % aluminum. Production of such steels is complicat...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/246 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471991145234432 |
|---|---|
| author | Ворон, М.М. Семенко, А.Ю. Тимошенко, А.М. Шемет, В.Ж. |
| author_facet | Ворон, М.М. Семенко, А.Ю. Тимошенко, А.М. Шемет, В.Ж. |
| author_sort | Ворон, М.М. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-03-24T19:02:09Z |
| description | TWIP steels belong to the list of the most innovative materials of our time due to the combination of a high mechanical characteristics level and low density. The most high-strength alloys usually contain about 25-30 wt. % manganese and about 10 wt. % aluminum. Production of such steels is complicated by the peculiarities of their chemical composition. Due to the high content of manganese and aluminum, they are prone to components liquation by density, have a greater number of shrinkage defects and an increased number of sulfides, nitrides and oxides non-metallic impurities. This determines the use of effective refining methods, which include electroslag remelting (ESR).
The paper shows a comparison of Fe-25Mn-12Al-1.5C alloy structure, type and amount of non-metallic inclusions after induction melting and after refining electroslag remelting. Electron microscopy of the samples and local chemical analysis of the phases showed a large number of non-metallic inclusions — sulfides, phosphides, and oxynitrides. After refining process, it was shown that electroslag remelting contributes to a noticeable decrease of nitrogen and sulfur content, and as the result — it lowers the number of related of non-metallic inclusions. However, it seems to be an insufficiently effective method of refining materials like TWIP-steels.
Relatively large size of the non-metallic inclusions, low phosphides refining ability and the crystallization conditions under which a directionally crystallized structure forms, may be noticed among the disadvantages of the ESR method. It was also established that in crystallizer zones, close to the bottom and walls, metal refines worse than its central volumes. Upper part of the ingot has shrinkage and sub-shrinkage zones enriched with gas-shrinkage defects, so it can be called a problem zone.
In general, it is shown that the ESR method is not capable to solve a problem of refining high-manganese TWIP steels with a high aluminum content to the required extent. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:19Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-246 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:19Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-2462024-03-24T19:02:09Z Analysis of defects and non-metallic inclusions distribution in high-strength TWIP steel Fe-25Mn-12Al-1.5C after electroslag remelting Аналіз розподілу дефектів та неметалевих включень високоміцної TWIP-сталі Fe-25Mn-12Al-1,5C після електрошлакового переплаву Ворон, М.М. Семенко, А.Ю. Тимошенко, А.М. Шемет, В.Ж. TWIP-steels casting refining electroslag remelting non-metallic inclusions impurities defects TWIP-сталі лиття рафінування електрошлаковий переплав неметалеві включення дефекти TWIP steels belong to the list of the most innovative materials of our time due to the combination of a high mechanical characteristics level and low density. The most high-strength alloys usually contain about 25-30 wt. % manganese and about 10 wt. % aluminum. Production of such steels is complicated by the peculiarities of their chemical composition. Due to the high content of manganese and aluminum, they are prone to components liquation by density, have a greater number of shrinkage defects and an increased number of sulfides, nitrides and oxides non-metallic impurities. This determines the use of effective refining methods, which include electroslag remelting (ESR). The paper shows a comparison of Fe-25Mn-12Al-1.5C alloy structure, type and amount of non-metallic inclusions after induction melting and after refining electroslag remelting. Electron microscopy of the samples and local chemical analysis of the phases showed a large number of non-metallic inclusions — sulfides, phosphides, and oxynitrides. After refining process, it was shown that electroslag remelting contributes to a noticeable decrease of nitrogen and sulfur content, and as the result — it lowers the number of related of non-metallic inclusions. However, it seems to be an insufficiently effective method of refining materials like TWIP-steels. Relatively large size of the non-metallic inclusions, low phosphides refining ability and the crystallization conditions under which a directionally crystallized structure forms, may be noticed among the disadvantages of the ESR method. It was also established that in crystallizer zones, close to the bottom and walls, metal refines worse than its central volumes. Upper part of the ingot has shrinkage and sub-shrinkage zones enriched with gas-shrinkage defects, so it can be called a problem zone. In general, it is shown that the ESR method is not capable to solve a problem of refining high-manganese TWIP steels with a high aluminum content to the required extent. TWIP-сталі відносяться до переліку найбільш інноваційних матеріалів сучасності завдяки поєднанню високого рівня механічних характеристик та низької густини. До найбільш високоміцних належать сплави, які містять близько 25—30 %мас. марганцю та біля 10 %мас. алюмінію. Одержання таких сталей ускладнюється особливостями їх хімічного складу. Через високий вміст марганцю та алюмінію вони схильні до ліквації компонентів за густиною, мають більшу кількість усадкових дефектів та підвищену кількість сульфідних, нітридних та оксидних неметалевих включень. Це обумовлює застосування ефективних способів рафінування, до яких відноситься електрошлаковий переплав (ЕШП). В роботі показано порівняння структури, типу та кількості неметалевих включень литого сплаву Fe-25Mn-12Al-1,5C індукційної виплавки та після рафінуючого електрошлакового переплаву. Електронна мікроскопія зразків та локальний хімічний аналіз фаз показали наявність великої кількості неметалевих включень — сульфідів, фосфідів та оксинітридів. Після проведення рафінуючого переплаву було встановлено, що електрошлаковий переплав сприяє помітному зменшенню вмісту азоту і сірки в складі неметалевих включень, проте в цілому він виявився недостатньо ефективним способом рафінування досліджуваних матеріалів. Серед недоліків способу ЕШП можна відзначити достатньо великі розміри самих неметалевих включень, слабку здатність до рафінування від фосфідних домішок та умови кристалізації, за яких формується направлено закристалізована структура. Також було встановлено, що в зонах наближених до дна і стінок кристалізатора, метал ЕШП рафінується гірше, ніж його центральні об’єми. Проблемною зоною можна назвати верхню частину злитка, усадкову та підусадкову зони, збагачені газоусадковими дефектами. Загалом показано, що метод ЕШП не здатен необхідною мірою вирішити проблему рафінування високомарганцевих TWIP-сталей з високим вмістом алюмінію. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2024-03-08 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/246 10.15407/steelcast2023.04.06 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 31 No. 4 (2023): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 31 № 4 (2023): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/246/245 Авторське право (c) 2024 Метал та лиття України |
| spellingShingle | TWIP-сталі лиття рафінування електрошлаковий переплав неметалеві включення дефекти Ворон, М.М. Семенко, А.Ю. Тимошенко, А.М. Шемет, В.Ж. Аналіз розподілу дефектів та неметалевих включень високоміцної TWIP-сталі Fe-25Mn-12Al-1,5C після електрошлакового переплаву |
| title | Аналіз розподілу дефектів та неметалевих включень високоміцної TWIP-сталі Fe-25Mn-12Al-1,5C після електрошлакового переплаву |
| title_alt | Analysis of defects and non-metallic inclusions distribution in high-strength TWIP steel Fe-25Mn-12Al-1.5C after electroslag remelting |
| title_full | Аналіз розподілу дефектів та неметалевих включень високоміцної TWIP-сталі Fe-25Mn-12Al-1,5C після електрошлакового переплаву |
| title_fullStr | Аналіз розподілу дефектів та неметалевих включень високоміцної TWIP-сталі Fe-25Mn-12Al-1,5C після електрошлакового переплаву |
| title_full_unstemmed | Аналіз розподілу дефектів та неметалевих включень високоміцної TWIP-сталі Fe-25Mn-12Al-1,5C після електрошлакового переплаву |
| title_short | Аналіз розподілу дефектів та неметалевих включень високоміцної TWIP-сталі Fe-25Mn-12Al-1,5C після електрошлакового переплаву |
| title_sort | аналіз розподілу дефектів та неметалевих включень високоміцної twip-сталі fe-25mn-12al-1,5c після електрошлакового переплаву |
| topic | TWIP-сталі лиття рафінування електрошлаковий переплав неметалеві включення дефекти |
| topic_facet | TWIP-steels casting refining electroslag remelting non-metallic inclusions impurities defects TWIP-сталі лиття рафінування електрошлаковий переплав неметалеві включення дефекти |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/246 |
| work_keys_str_mv | AT voronmm analysisofdefectsandnonmetallicinclusionsdistributioninhighstrengthtwipsteelfe25mn12al15cafterelectroslagremelting AT semenkoaû analysisofdefectsandnonmetallicinclusionsdistributioninhighstrengthtwipsteelfe25mn12al15cafterelectroslagremelting AT timošenkoam analysisofdefectsandnonmetallicinclusionsdistributioninhighstrengthtwipsteelfe25mn12al15cafterelectroslagremelting AT šemetvž analysisofdefectsandnonmetallicinclusionsdistributioninhighstrengthtwipsteelfe25mn12al15cafterelectroslagremelting AT voronmm analízrozpodíludefektívtanemetalevihvklûčenʹvisokomícnoítwipstalífe25mn12al15cpíslâelektrošlakovogopereplavu AT semenkoaû analízrozpodíludefektívtanemetalevihvklûčenʹvisokomícnoítwipstalífe25mn12al15cpíslâelektrošlakovogopereplavu AT timošenkoam analízrozpodíludefektívtanemetalevihvklûčenʹvisokomícnoítwipstalífe25mn12al15cpíslâelektrošlakovogopereplavu AT šemetvž analízrozpodíludefektívtanemetalevihvklûčenʹvisokomícnoítwipstalífe25mn12al15cpíslâelektrošlakovogopereplavu |