Розмір шрифту:
ВПЛИВ ШВИДКОСТІ ОХОЛОДЖЕННЯ ПРИ ЗАТВЕРДІННІ БЕЗПЕРЕРВНОЛИТОЇ ЗАГОТОВКИ НА ОСОБЛИВОСТІ ДЕНДРИТНОЇ СТРУКТУРИ ВУГЛЕЦЕВОЇ СТАЛІ МАРКИ EA1N
Остання редакція: 2021-05-19
Тези доповіді
Виконано аналіз процесу утворення литої структури вуглецевої сталі марки EA1N (EN 13261:2009 + A1:2010 (Е)) після завершення її кристалізації при зміні в широкому діапазоні швидкості охолодження металу під час затвердіння безперервнолитої заготовки (БЛЗ) діаметром 470 мм.
Показано вплив швидкості охолодження при затвердінні БЛЗ Ø 470 мм на параметри хімічної неоднорідності розподілу кремнію і марганцю в мікроструктурі вуглецевої сталі.
Визначено, що вплив швидкості охолодження металу при затвердінні аналізованої заготовки на розмір дендритних кристалів описується обернено пропорційною залежністю: у = 510,85 х-0,156. При зміні швидкості охолодження металу при затвердінні від 106 до 1 ℃/хв розмір дендритів в напрямку від поверхневих до серединних шарів БЛЗ Ø 470 мм збільшується в ~ 8 разів, а щільність дендритної структури вуглецевої сталі марки EA1N зменшується в 64 рази. При цьому характер її залежності від інтенсивності тепловідведення є зворотним характером зміни розміру дендритів.
Встановлено, що варіацією швидкості охолодження в інтервалі 1–106 ℃/хв можна досягти суттєвої зміни середнього розміру і щільності дендритних кристалів при збереженні сталості об’ємної частки лікваційних (сегрегаційних) ділянок кремнію та марганцю ~ 23 % у вуглецевій сталі (~ 0,4 % мас. С).
Результати мікрорентгеноспектрального аналізу зразків БЛЗ Ø 470 мм з вуглецевої сталі марки EA1N показали, що максимальний вміст кремнію та марганцю характерний для колишніх просторів між дендритними гілками I-го порядку, мінімальний їх вміст – для колишніх дендритних гілок. При цьому кількість даних елементів в мікроб’ємах сталі, які є колишніми просторами між дендритними гілками II-го порядку, в середньому на 50 % більше, ніж в колишніх дендритних гілках.
Визначено, що в усьому дослідженому інтервалі швидкостей охолодження 1 – 106 ℃/хв коефіцієнти дендритної ліквації КдI та КдII і кремнію, і марганцю змінюються незначно і становлять 1,8-1,9 і 1,5 для КдI та КдII відповідно. При цьому значення коефіцієнтів КдI та КдII для обох елементів практично постійні і в перліті, і у фериті. Доведено, що і кремній, і марганець мають високу дифузійну рухливість тільки при достатньо високих температурах, коли сталь знаходиться в твердо-рідкому стані.
На підставі результатів мікрорентгеноспектрального аналізу встановлено, що неоднорідність розподілу хімічних елементів, яка утворюється в результаті дендритної ліквації кремнію та марганцю, є первинною і постійною складовою мікроструктури вуглецевої сталі.
Показано вплив швидкості охолодження при затвердінні БЛЗ Ø 470 мм на параметри хімічної неоднорідності розподілу кремнію і марганцю в мікроструктурі вуглецевої сталі.
Визначено, що вплив швидкості охолодження металу при затвердінні аналізованої заготовки на розмір дендритних кристалів описується обернено пропорційною залежністю: у = 510,85 х-0,156. При зміні швидкості охолодження металу при затвердінні від 106 до 1 ℃/хв розмір дендритів в напрямку від поверхневих до серединних шарів БЛЗ Ø 470 мм збільшується в ~ 8 разів, а щільність дендритної структури вуглецевої сталі марки EA1N зменшується в 64 рази. При цьому характер її залежності від інтенсивності тепловідведення є зворотним характером зміни розміру дендритів.
Встановлено, що варіацією швидкості охолодження в інтервалі 1–106 ℃/хв можна досягти суттєвої зміни середнього розміру і щільності дендритних кристалів при збереженні сталості об’ємної частки лікваційних (сегрегаційних) ділянок кремнію та марганцю ~ 23 % у вуглецевій сталі (~ 0,4 % мас. С).
Результати мікрорентгеноспектрального аналізу зразків БЛЗ Ø 470 мм з вуглецевої сталі марки EA1N показали, що максимальний вміст кремнію та марганцю характерний для колишніх просторів між дендритними гілками I-го порядку, мінімальний їх вміст – для колишніх дендритних гілок. При цьому кількість даних елементів в мікроб’ємах сталі, які є колишніми просторами між дендритними гілками II-го порядку, в середньому на 50 % більше, ніж в колишніх дендритних гілках.
Визначено, що в усьому дослідженому інтервалі швидкостей охолодження 1 – 106 ℃/хв коефіцієнти дендритної ліквації КдI та КдII і кремнію, і марганцю змінюються незначно і становлять 1,8-1,9 і 1,5 для КдI та КдII відповідно. При цьому значення коефіцієнтів КдI та КдII для обох елементів практично постійні і в перліті, і у фериті. Доведено, що і кремній, і марганець мають високу дифузійну рухливість тільки при достатньо високих температурах, коли сталь знаходиться в твердо-рідкому стані.
На підставі результатів мікрорентгеноспектрального аналізу встановлено, що неоднорідність розподілу хімічних елементів, яка утворюється в результаті дендритної ліквації кремнію та марганцю, є первинною і постійною складовою мікроструктури вуглецевої сталі.
Full Text:
PDF