Сидоренко Д.С., Наумик В.В

(ЗНТУ, г.Запорожье)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ НА ОБРАЗОВАНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ И ОСОБЕННОСТИ МИКРОСТРУКТУРЫ ЛИТОЙ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

Модифицирование щелочноземельными элементами получило широкое распространение в большой металлургии. Однако в условиях рыночных отношений сформировались малые предприятия, в которых для производства  небольших отливок используются индукционные печи малой ёмкости.

Технологические особенности плавки стали в таких печах изучены недостаточно полно. В данной работе уточнены особенности раскисления и модифицирования литой углеродистой стали в печах малой ёмкости. В качестве объекта исследования выбрали распространённую марку среднеуглеродистой стали 20Л. Опытный металл плавили в 60 кг индукционной печи. Конечное раскисление проводили по трём вариантам : SiCa (вариант №1) , SiBa (вариант №2) и Al (вариант №3). Согласно термодинамическим и термокинетическим расчётам первичные включения в опытных вариантах должны были  быть представлены корундом и комплексными оксисульфидами , содержащими Ca и Ba. При выплавке и кристаллизации небольших объёмов металла  создаются неблагоприятные условия для удаления первичных включений. Определяющим фактором при этом является плотность включений.

Из опытного металла изготовили образцы для механических испытаний и металлографические шлифы. Особенности модифицирования оказали существенное влияние на микроструктуру стали. Сталь раскисленная Al характеризовалась неравномерным распределением остроугольной перлитной составляющей. Модифицирование SiBa привело к измельчению эвтектических скоплений перлита. Оптимальным является вариант№1, где включения перлита распределены наиболее равномерно.

Исследовали природу,  содержание и распределение неметаллических включений. В стали раскисленной Al обнаружили скопления включений первичных  корунда, которые не успели удалиться из расплавленного металла.

При раскислении стали SiCa и SiBa включения имели глобулярную форму. Анализ результатов механических испытаний показал, что наивысший уровень ударной вязкости (1,59 МДж/м²) был зафиксирован для стали модифицированным SiCa. Другие варианты показали более низкий уровень (0,83 МДж/м² ). По показателям прочности оптимальным является вариант №1 (модифицирование SiCa ).

На основании анализов результатов исследований можно сделать вывод,  что стали раскисленные Al , первичные включения глинозёма не полностью удаляются из расплава и образуют скопления неблагоприятно влияющие на механические свойства. В качестве оптимального раскислителя можно рекомендовать SiCa , способствующий глобуляризации неметаллических включений и улучшению микроструктуры.