ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ, ТИТАНУ ТА РЗМ НА ОКАЛИНОСТІЙКІСТЬ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51

ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ, ТИТАНУ ТА РЗМ НА ОКАЛИНОСТІЙКІСТЬ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51

The paper investigates the influence of carbon, titanium, and rare earth metals (REMs) on the scale resistance of chromium-aluminum steels used for manufacturing cast components operating under high-temperature conditions. Particular attention is paid to the role of carbon, which forms carbides with...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2025
Hauptverfasser: Ямшинський, М.М., Федоров, Г.Є., Платонов, Є.О.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine 2025
Schlagworte:
хромоалюмінієві сталі
окалиностійкість
титан
вуглець
захисна оксидна плівка
хімічний склад
структура
Online Zugang:https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/292
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Casting Processes

Institution

Casting Processes
id oai:ojs2.localhost:article-292
record_format ojs
institution Casting Processes
baseUrl_str
datestamp_date 2025-11-23T17:52:00Z
collection OJS
language Ukrainian
topic хромоалюмінієві сталі
окалиностійкість
титан
вуглець
захисна оксидна плівка
хімічний склад
структура
spellingShingle хромоалюмінієві сталі
окалиностійкість
титан
вуглець
захисна оксидна плівка
хімічний склад
структура
Ямшинський, М.М.
Федоров, Г.Є.
Платонов, Є.О.
ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ, ТИТАНУ ТА РЗМ НА ОКАЛИНОСТІЙКІСТЬ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51
topic_facet хромоалюмінієві сталі
окалиностійкість
титан
вуглець
захисна оксидна плівка
хімічний склад
структура
chromium-aluminum steels
scale resistance
titanium
carbon
protective oxide film
chemical composition
structure
format Article
author Ямшинський, М.М.
Федоров, Г.Є.
Платонов, Є.О.
author_facet Ямшинський, М.М.
Федоров, Г.Є.
Платонов, Є.О.
author_sort Ямшинський, М.М.
title ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ, ТИТАНУ ТА РЗМ НА ОКАЛИНОСТІЙКІСТЬ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51
title_short ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ, ТИТАНУ ТА РЗМ НА ОКАЛИНОСТІЙКІСТЬ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51
title_full ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ, ТИТАНУ ТА РЗМ НА ОКАЛИНОСТІЙКІСТЬ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51
title_fullStr ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ, ТИТАНУ ТА РЗМ НА ОКАЛИНОСТІЙКІСТЬ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51
title_full_unstemmed ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ, ТИТАНУ ТА РЗМ НА ОКАЛИНОСТІЙКІСТЬ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51
title_sort вплив вуглецю, титану та рзм на окалиностійкість хромоалюмінієвих сталей: procesi littâ, 2025, vol 3 (161), 42-51
title_alt INFLUENCE OF CARBON, TITANIUM, AND RARE EARTH METALS ON THE SCALE RESISTANCE OF CHROMIUM-ALUMINUM STEELS: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51
description The paper investigates the influence of carbon, titanium, and rare earth metals (REMs) on the scale resistance of chromium-aluminum steels used for manufacturing cast components operating under high-temperature conditions. Particular attention is paid to the role of carbon, which forms carbides with chromium, reducing its concentration in the solid solution and impairing the formation of a protective Cr2O3 layer. At the same time, it was found that the addition of titanium helps to mitigate this negative effect due to the formation of TiC carbides, which prevent chromium from bonding into carbides. The studies showed that titanium oxides and spinels participate in the formation of a protective scale with increased adhesion and reduced iron diffusion. The titanium content in the range of 0.2 to 0.5 % was found to be optimal for improving scale resistance at a carbon concentration of 0.25-0.30 %, which ensures chromium retention in the solid solution and promotes the formation of a homogeneous fine-grained structure. Increasing the titanium content above 0.6 % leads to the formation of titanium carbide colonies, which deteriorates structural homogeneity and reduces the special properties of the steel. The effect of REMs on the scale resistance of C0.3Cr30Al2T0.2L steel was analyzed. The addition of ferrocerium in the range of 0.30-0.35 % improves the oxide film’s resistance to spalling and thermal stresses. However, exceeding the REM concentration beyond 0.5 % results in grain coarsening, deterioration of mechanical properties, and increased susceptibility to intergranular corrosion. Scale resistance tests at 1200 and 1300 °C for 500 hours confirmed the reduction of mass losses in specimens with optimal alloying element content. It was established that increasing the temperature impairs the protective properties of the scale, but within the recommended compositions, chromium-aluminum steels maintain high scale resistance, making them suitable for long-term operation.The results obtained make it possible to optimize the chemical composition of steels to enhance their scale resistance without losing processability and mechanical strength, which is a relevant task in the field of high-temperature materials development.
publisher National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine
publishDate 2025
url https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/292
work_keys_str_mv AT âmšinsʹkijmm influenceofcarbontitaniumandrareearthmetalsonthescaleresistanceofchromiumaluminumsteelsprocesilitta2025vol31614251
AT fedorovgê influenceofcarbontitaniumandrareearthmetalsonthescaleresistanceofchromiumaluminumsteelsprocesilitta2025vol31614251
AT platonovêo influenceofcarbontitaniumandrareearthmetalsonthescaleresistanceofchromiumaluminumsteelsprocesilitta2025vol31614251
AT âmšinsʹkijmm vplivvuglecûtitanutarzmnaokalinostíjkístʹhromoalûmíníêvihstalejprocesilitta2025vol31614251
AT fedorovgê vplivvuglecûtitanutarzmnaokalinostíjkístʹhromoalûmíníêvihstalejprocesilitta2025vol31614251
AT platonovêo vplivvuglecûtitanutarzmnaokalinostíjkístʹhromoalûmíníêvihstalejprocesilitta2025vol31614251
first_indexed 2025-12-17T12:07:50Z
last_indexed 2025-12-17T12:07:50Z
_version_ 1851757187670474752
spelling oai:ojs2.localhost:article-2922025-11-23T17:52:00Z INFLUENCE OF CARBON, TITANIUM, AND RARE EARTH METALS ON THE SCALE RESISTANCE OF CHROMIUM-ALUMINUM STEELS: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51 ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ, ТИТАНУ ТА РЗМ НА ОКАЛИНОСТІЙКІСТЬ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51 Ямшинський, М.М. Федоров, Г.Є. Платонов, Є.О. хромоалюмінієві сталі окалиностійкість титан вуглець захисна оксидна плівка хімічний склад структура chromium-aluminum steels scale resistance titanium carbon protective oxide film chemical composition structure The paper investigates the influence of carbon, titanium, and rare earth metals (REMs) on the scale resistance of chromium-aluminum steels used for manufacturing cast components operating under high-temperature conditions. Particular attention is paid to the role of carbon, which forms carbides with chromium, reducing its concentration in the solid solution and impairing the formation of a protective Cr2O3 layer. At the same time, it was found that the addition of titanium helps to mitigate this negative effect due to the formation of TiC carbides, which prevent chromium from bonding into carbides. The studies showed that titanium oxides and spinels participate in the formation of a protective scale with increased adhesion and reduced iron diffusion. The titanium content in the range of 0.2 to 0.5 % was found to be optimal for improving scale resistance at a carbon concentration of 0.25-0.30 %, which ensures chromium retention in the solid solution and promotes the formation of a homogeneous fine-grained structure. Increasing the titanium content above 0.6 % leads to the formation of titanium carbide colonies, which deteriorates structural homogeneity and reduces the special properties of the steel. The effect of REMs on the scale resistance of C0.3Cr30Al2T0.2L steel was analyzed. The addition of ferrocerium in the range of 0.30-0.35 % improves the oxide film’s resistance to spalling and thermal stresses. However, exceeding the REM concentration beyond 0.5 % results in grain coarsening, deterioration of mechanical properties, and increased susceptibility to intergranular corrosion. Scale resistance tests at 1200 and 1300 °C for 500 hours confirmed the reduction of mass losses in specimens with optimal alloying element content. It was established that increasing the temperature impairs the protective properties of the scale, but within the recommended compositions, chromium-aluminum steels maintain high scale resistance, making them suitable for long-term operation.The results obtained make it possible to optimize the chemical composition of steels to enhance their scale resistance without losing processability and mechanical strength, which is a relevant task in the field of high-temperature materials development. У роботі досліджено вплив вуглецю, титану та рідкісноземельних металів (РЗМ) на окалиностійкість хромоалюмінієвих сталей, які застосовуються для виготовлення литих деталей, що працюють в умовах високих температур. Основну увагу приділено ролі вуглецю, який, утворює карбіди з хромом, знижує концентрацію останнього в твердому розчині та погіршує формування захисного шару Cr2O3. Водночас встановлено, що введення титану дозволяє зменшити цей негативний ефект завдяки утворенню карбідів TiC, які перешкоджають зв’язуванню хрому в карбіди. Дослідження показали, що оксиди титану та шпінелі беруть участь у формуванні захисної окалини з підвищеною адгезією та зниженою дифузією заліза. Оптимальним для підвищення окалиностійкості виявився вміст титану у межах від 0,2 до 0,5 % при концентрації вуглецю 0,25–0,30 %, що забезпечує збереження хрому в твердому розчині та сприяє утворенню однорідної дрібнозернистої структури. Підвищення вмісту титану понад 0,6 % супроводжується формуванням колоній карбідів титану, що погіршує структурну однорідність та знижує спеціальні властивості сталі. Проаналізовано вплив РЗМ на окалиностійкість сталі 30Х30Ю2ТЛ. Введення фероцерію у межах 0,30–0,35 % покращує стійкість оксидної плівки до відшаровування та термічних напружень. Водночас перевищення концентрації РЗМ на понад 0,5 % призводить до укрупнення зерна, погіршення механічних властивостей та підвищення чутливості до міжкристалевої корозії. Дослідження окалиностійкості при температурах 1200 та 1300 °С протягом 500 год підтвердили зниження масових втрат зразків при оптимальному вмісті легувальних елементів. Установлено, що зростання температури погіршує захисні властивості окалини, проте в межах рекомендованих складів хромоалюмінієві сталі зберігають високу окалиностійкість, що робить їх придатними для довготривалої експлуатації. Отримані результати дозволяють оптимізувати хімічний склад сталей для підвищення їх окалиностійкості без втрати технологічності та механічної міцності, що є актуальним завданням у галузі розробки високотемпературних матеріалів.  National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine 2025-08-26 Article Article application/pdf https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/292 10.15407/plit2025.03.042 Casting processes; Casting processes №3 (161) 2025; 42-51 Процеси лиття; Процеси лиття №3 (161) 2025; 42-51 2707-1626 0235-5884 uk https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/292/292 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0

Ähnliche Einträge