ПОЛІПШЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМАРГАНЦЕВОЇ СТАЛІ ЛЕГУВАННЯМ ВАНАДІЄМ: Procesi littâ, 2025, Vol 4 (162), 22-31
The effect of vanadium alloying of austenitic high-manganese steel 110G13L on the formation of the structure and quality of castings, metal density, state of non-metallic inclusions and mechanical properties was investigated. The effect of heat treatment of castings on the mechanical properties of h...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/297 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Casting Processes |
Репозитарії
Casting Processes| id |
oai:ojs2.localhost:article-297 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Casting Processes |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-12-06T13:19:42Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
високомарганцева сталь ванадій термічна обробка мікроструктура неметалеві включення механічні властивості |
| spellingShingle |
високомарганцева сталь ванадій термічна обробка мікроструктура неметалеві включення механічні властивості Кудін, В.В. Сажнєв, В.М. Парахнєвич, Є.М. Єфременко, В.Г. Кармазін, М.О. Шалдін, О.М. ПОЛІПШЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМАРГАНЦЕВОЇ СТАЛІ ЛЕГУВАННЯМ ВАНАДІЄМ: Procesi littâ, 2025, Vol 4 (162), 22-31 |
| topic_facet |
високомарганцева сталь ванадій термічна обробка мікроструктура неметалеві включення механічні властивості high-manganese steel vanadium heat treatment microstructure non-metallic inclusions mechanical properties |
| format |
Article |
| author |
Кудін, В.В. Сажнєв, В.М. Парахнєвич, Є.М. Єфременко, В.Г. Кармазін, М.О. Шалдін, О.М. |
| author_facet |
Кудін, В.В. Сажнєв, В.М. Парахнєвич, Є.М. Єфременко, В.Г. Кармазін, М.О. Шалдін, О.М. |
| author_sort |
Кудін, В.В. |
| title |
ПОЛІПШЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМАРГАНЦЕВОЇ СТАЛІ ЛЕГУВАННЯМ ВАНАДІЄМ: Procesi littâ, 2025, Vol 4 (162), 22-31 |
| title_short |
ПОЛІПШЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМАРГАНЦЕВОЇ СТАЛІ ЛЕГУВАННЯМ ВАНАДІЄМ: Procesi littâ, 2025, Vol 4 (162), 22-31 |
| title_full |
ПОЛІПШЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМАРГАНЦЕВОЇ СТАЛІ ЛЕГУВАННЯМ ВАНАДІЄМ: Procesi littâ, 2025, Vol 4 (162), 22-31 |
| title_fullStr |
ПОЛІПШЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМАРГАНЦЕВОЇ СТАЛІ ЛЕГУВАННЯМ ВАНАДІЄМ: Procesi littâ, 2025, Vol 4 (162), 22-31 |
| title_full_unstemmed |
ПОЛІПШЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМАРГАНЦЕВОЇ СТАЛІ ЛЕГУВАННЯМ ВАНАДІЄМ: Procesi littâ, 2025, Vol 4 (162), 22-31 |
| title_sort |
поліпшення структури та механічних властивостей високомарганцевої сталі легуванням ванадієм: procesi littâ, 2025, vol 4 (162), 22-31 |
| title_alt |
IMPROVEMENT OF THE STRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF HIGH-MANGASNIC STEEL BY ALLOYING WITH VANADIUM: Procesi littâ, 2025, Vol 4 (162), 22-31 |
| description |
The effect of vanadium alloying of austenitic high-manganese steel 110G13L on the formation of the structure and quality of castings, metal density, state of non-metallic inclusions and mechanical properties was investigated. The effect of heat treatment of castings on the mechanical properties of high-manganese steel with vanadium is described, taking into account the features and duration of the quenching treatment. It was established that in the steel, in addition to the main carbide and phosphide phases, additional phases enriched with vanadium are formed. The analysis showed that 70-80% of vanadium is in solid solution and only 7-8% in carbides, which causes the strengthening of austenite. Vanadium alloying contributed to grain refinement due to the formation of nitrides and carbonitrides, which served as grain nuclei and formed a fine-grained structure of austenite. Due to this, the intercrystalline voids decreased and the density of the steel increased. The effect of vanadium alloying on the index of contamination of high-manganese steel with non-metallic inclusions (oxysulfides, silicates, nitrides, carbonitrides, oxides, spinel) was studied. It was established that to improve the mechanical properties, the holding time at a temperature of 1050ºС should be increased by 25-30%, which contributes to the grinding of vanadium carbides. Vanadium alloying and the optimal heat treatment regime of castings allowed to significantly increase the strength, ductility and impact toughness of steel. At a vanadium content of 0.15-0.30%, the highest mechanical characteristics of castings were obtained, while the increase in the tensile strength, impact toughness, relative elongation and narrowing was 5%, 70%, and 45-50%, respectively. Further increase in the amount of vanadium led to a deterioration in mechanical properties. Vanadium alloying also increased the mechanical characteristics of high-manganese steel with a high phosphorus content (up to 0.12%) due to the formation of finely dispersed inclusions of vanadium carbonitrides, which were additional crystallization centers and crushed the austenite grain. The length of the grain boundaries increased and the inclusions of the phosphide eutectic were distributed over a longer length, due to which the grain boundaries were cleaned, which contributed to an increase in the strength and energy intensity of the fracture of the castings. |
| 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/297 |
| work_keys_str_mv |
AT kudínvv improvementofthestructureandmechanicalpropertiesofhighmangasnicsteelbyalloyingwithvanadiumprocesilitta2025vol41622231 AT sažnêvvm improvementofthestructureandmechanicalpropertiesofhighmangasnicsteelbyalloyingwithvanadiumprocesilitta2025vol41622231 AT parahnêvičêm improvementofthestructureandmechanicalpropertiesofhighmangasnicsteelbyalloyingwithvanadiumprocesilitta2025vol41622231 AT êfremenkovg improvementofthestructureandmechanicalpropertiesofhighmangasnicsteelbyalloyingwithvanadiumprocesilitta2025vol41622231 AT karmazínmo improvementofthestructureandmechanicalpropertiesofhighmangasnicsteelbyalloyingwithvanadiumprocesilitta2025vol41622231 AT šaldínom improvementofthestructureandmechanicalpropertiesofhighmangasnicsteelbyalloyingwithvanadiumprocesilitta2025vol41622231 AT kudínvv polípšennâstrukturitamehaníčnihvlastivostejvisokomargancevoístalíleguvannâmvanadíêmprocesilitta2025vol41622231 AT sažnêvvm polípšennâstrukturitamehaníčnihvlastivostejvisokomargancevoístalíleguvannâmvanadíêmprocesilitta2025vol41622231 AT parahnêvičêm polípšennâstrukturitamehaníčnihvlastivostejvisokomargancevoístalíleguvannâmvanadíêmprocesilitta2025vol41622231 AT êfremenkovg polípšennâstrukturitamehaníčnihvlastivostejvisokomargancevoístalíleguvannâmvanadíêmprocesilitta2025vol41622231 AT karmazínmo polípšennâstrukturitamehaníčnihvlastivostejvisokomargancevoístalíleguvannâmvanadíêmprocesilitta2025vol41622231 AT šaldínom polípšennâstrukturitamehaníčnihvlastivostejvisokomargancevoístalíleguvannâmvanadíêmprocesilitta2025vol41622231 |
| first_indexed |
2025-09-24T17:41:15Z |
| last_indexed |
2025-12-17T12:07:52Z |
| _version_ |
1851774500775919616 |
| spelling |
oai:ojs2.localhost:article-2972025-12-06T13:19:42Z IMPROVEMENT OF THE STRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF HIGH-MANGASNIC STEEL BY ALLOYING WITH VANADIUM: Procesi littâ, 2025, Vol 4 (162), 22-31 ПОЛІПШЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМАРГАНЦЕВОЇ СТАЛІ ЛЕГУВАННЯМ ВАНАДІЄМ: Procesi littâ, 2025, Vol 4 (162), 22-31 Кудін, В.В. Сажнєв, В.М. Парахнєвич, Є.М. Єфременко, В.Г. Кармазін, М.О. Шалдін, О.М. високомарганцева сталь ванадій термічна обробка мікроструктура неметалеві включення механічні властивості high-manganese steel vanadium heat treatment microstructure non-metallic inclusions mechanical properties The effect of vanadium alloying of austenitic high-manganese steel 110G13L on the formation of the structure and quality of castings, metal density, state of non-metallic inclusions and mechanical properties was investigated. The effect of heat treatment of castings on the mechanical properties of high-manganese steel with vanadium is described, taking into account the features and duration of the quenching treatment. It was established that in the steel, in addition to the main carbide and phosphide phases, additional phases enriched with vanadium are formed. The analysis showed that 70-80% of vanadium is in solid solution and only 7-8% in carbides, which causes the strengthening of austenite. Vanadium alloying contributed to grain refinement due to the formation of nitrides and carbonitrides, which served as grain nuclei and formed a fine-grained structure of austenite. Due to this, the intercrystalline voids decreased and the density of the steel increased. The effect of vanadium alloying on the index of contamination of high-manganese steel with non-metallic inclusions (oxysulfides, silicates, nitrides, carbonitrides, oxides, spinel) was studied. It was established that to improve the mechanical properties, the holding time at a temperature of 1050ºС should be increased by 25-30%, which contributes to the grinding of vanadium carbides. Vanadium alloying and the optimal heat treatment regime of castings allowed to significantly increase the strength, ductility and impact toughness of steel. At a vanadium content of 0.15-0.30%, the highest mechanical characteristics of castings were obtained, while the increase in the tensile strength, impact toughness, relative elongation and narrowing was 5%, 70%, and 45-50%, respectively. Further increase in the amount of vanadium led to a deterioration in mechanical properties. Vanadium alloying also increased the mechanical characteristics of high-manganese steel with a high phosphorus content (up to 0.12%) due to the formation of finely dispersed inclusions of vanadium carbonitrides, which were additional crystallization centers and crushed the austenite grain. The length of the grain boundaries increased and the inclusions of the phosphide eutectic were distributed over a longer length, due to which the grain boundaries were cleaned, which contributed to an increase in the strength and energy intensity of the fracture of the castings. Досліджено вплив легування ванадієм аустенітної високомарганцевої сталі 110Г13Л на формування структури та якість виливків, щільність металу, стан неметалевих включень та механічні властивості. Описано вплив термічного оброблення виливків на механічні властивості високомарганцевої сталі із ванадієм з урахуванням особливостей і тривалості витримки при гартуванні. Встановлено, що в сталі, крім основних карбідних та фосфідних фаз, формуються додаткові фази, збагачені ванадієм. Аналіз показав, що 70–80 % ванадію міститься в твердому розчині і лише 7–8% — в карбідах, що зумовлює зміцнення аустеніту. Легування ванадієм сприяло подрібненню зерен за рахунок утворення нітридів та карбонітридів, якіслугували зародками зерен та формували дрібнозернисту структуру аустеніту. Завдяки цьому зменшувалась міжкристалічна порожнистість та підвищувалась щільність сталі. Досліджено вплив легування ванадієм на індекс забрудненості високомарганцевої сталі неметалевими включеннями (оксисульфідами, силікатами, нітридами, карбонітридами, оксидами, шпінеллю). Встановлено, що для поліпшення механічних властивостей тривалість витримки при температурі 1050 ºС необхідно збільшити на 25–30 %, що сприяє подрібненню карбідів ванадію. Легування ванадієм та оптимальний режим термічної обробки виливків дозволили суттєво підвищити міцність, пластичність та ударну вʼязкість сталі. При вмісті ванадію 0,15–0,30 % було отримано найвищі механічні характеристики виливків, при цьому приріст межі міцності, ударної в’язкості, відносного подовження і звуження склав 5 %, 70 %, та 45–50 %, відповідно. Подальше збільшення кількості ванадію призводило до погіршення механічних властивостей. Легування ванадієм також підвищувало механічні характеристики високомарганцевої сталі з високим вмістом фосфору (до 0,12 %) за рахунок утворення дрібнодисперсних включень карбонітридів ванадію, які були додатковими центрами кристалізації та подрібнювали аустенітне зерно. Протяжність границь зерен зростала і включення фосфідної евтектики розподілялися на більшій довжині, завдяки чому відбувалося очищення границь зерен, що сприяло підвищенню міцності та енергоємності руйнування виливків. National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine 2025-12-05 Article Article application/pdf https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/297 10.15407/plit2025.04.022 Casting processes; Casting processes №4 (162) 2025; 22-31 Процеси лиття; Процеси лиття №4 (162) 2025; 22-31 2707-1626 0235-5884 uk https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/297/300 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |