DOI: 10.52150/2522-9117-2023-37-476-489

Поворотня Ірина Романівна, к.т.н., н.с, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна.

Подольський Ростислав Вячеславович, Ph. D. (Tech.), н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-0288-0641. E-mail: rostislavpodolskij@gmail.com

Сафронова Олена Анатоліївна, м.н.с., аспірант, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-4032-4275. E-mail: safronovaaa77@gmail.com

Олійник Едуард Вадимович, аспірант, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-3366-3746

АНАЛІЗ ВПЛИВУ ВМІСТУ ТА СПІВВІДНОШЕННЯ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ НА ФАЗОВИЙ СКЛАД ТА ТВЕРДІСТЬ ВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ РІЗНОГО СКЛАДУ

Анотація. Ресурс осі залежить від багатьох показників, які визначають її службові характеристики. Це –хімічний склад сталі, структурний стан, рівень показників міцності, пластичності, в’язкості та ін. Однак найважливішим технічним показником працездатності осі є її втомна міцність. Для забезпечення високої надійності осей необхідно формувати однорідну структуру та досягати оптимальної чистоти металу, уникаючи формування грубих неметалевих включень та їх скупчень. Відомо, що ліквація в більшості випадків утворюється під час кристалізації (твердіння злитка або безперервнолитої заготовки БЛЗ). Спадковий вплив особливостей первинного структуроутворення БЛЗ і факторів, що їх визначають, на кінцеву мікроструктуру і комплекс властивостей готової металопродукції недостатньо вивчені. Мета: дослідження впливу хімічного складу вуглецевих сталей з різним вмістом та співвідношенням базових хімічних елементів на особливості формування мікроструктури вуглецевої сталі та її твердості. В рамках даної роботи виплавлено дослідні злитки вуглецевих сталей різного хімічного складу. Зразки піддавали гарячій пластичній деформації і термічній обробці. Гаряча пластична деформація проведена методом осаджування при температурі 1260˚С на 50%. Наступна термічна обробка складалась з нормалізації від 850˚С. За результатами металографічного дослідження було розраховано кількісне співвідношення перліту та фериту у дослідних зразках у литому стані, після гарячої пластичної деформації та після наступної термічної обробки. Методом Бринеля визначали твердість дослідних сталей в різному стані. Фазовий склад оцінювали за допомогою програмного забезпечення ImageJ. Підтверджено основоположну роль вуглецю у формуванні кількості перлітної складової і твердості. Встановлений фрагментарний вплив вмісту марганцю на кількість перліту у дослідних зразках після термічної обробки, який збільшується зі зростанням вмісту цього елементу. Виявлено тісний зв’язок ванадію з кількістю перлітної складової у стані після гарячої пластичної деформації та частково після гарячої пластичної деформації з наступною термічною обробкою. Алюміній також має фрагментарний вплив – з ростом вмісту цього елементу частково зменшується кількість перліту, а для іншої частини плавок дослідних сталей навпаки – зростає частка перліту з ростом вмісту алюмінію.

Ключові слова: залізничні осі, національний стандарт, хімічний склад, механічні властивості.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-476-489

Посилання для цитування: Аналіз впливу вмісту та співвідношення хімічних елементів на фазовий склад та твердість вуглецевих сталей різного складу / І. Р. Поворотня, Р. В. Подольський, О. А. Сафронова, Е. В. Олійник // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2023. Вип. 37. С. 476-489. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-476-489

Перелік посилань

Левченко Г. В., Грицай Т. В. Формирование структуры железнодорожных осей, изготовленных из непрерывнолитых заготовок различного сечения. Фундаментальные и прикладные проблемы чёрной металлургии. 2012. № 26. С. 218-227.
Парусов В. В., Сычков А. Б., Парусов Э. В. Теоретические и технологические основы производства высокоэффективных видов катанки : монография. Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2012. 376 с.
Влияние деформированного состояния заготовок на однородность микроструктуры железнодорожных осей / Г. В. Левченко, Е. Г. Дёмина, С. А. Воробей, Е. Е. Нефедьева, И. Д. Буга, Ю. Г. Антонов, Г. А. Мединский // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2010. № 3. С. 70-75.
Качество арматурного проката для анкерного крепления горных выработок / Г. В. Левченко, С. А. Воробей, Е. Г. Дёмина, А. В. Кекух, И. А. Гунькин, В. В. Винаградов // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2005. № 5. С. 29-33.
Влияние режимов деформации слитка осевой стали на повышение ударной вязкости железнодорожных осей / Е. Г. Дёмина, С. А. Здоровец, В. И. Сухомлин, Ж. З. Чехута // Фундаментальные и прикладные проблемы чёрной металлургии. 2010. № 21. С. 227-237.
Трансформация дендритной структуры при производстве железнодорожных осей / Г. В. Левченко, С. В. Ершов, Е. Г. Дёмина, Г. А. Мединский, Г. Б. Иванов // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2008. № 2. С. 74-76.
Левченко Г. В. (рук.); Воробей С. А. (исполн.) и др. Изучение закономерностей формирования диспергированной структуры стали в процессе деформационно-термической обработки проката больших сечений [Текст]: отчёт о НИР / Институт чёрной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины; Днепропетровск, 2011. 191 с. № ГР 0109U002448
Нефедьєва О. Є. Закономірності впливу температурно-деформаційних параметрів обробки сталі на формування рівномірної дрібнозернистої структури залізничних осей: дис. кандидата техн. наук: 05.16.01. Дніпропетровськ, 2013. 123с.
Паршин В. М., Козачок Е. А., Корниенко А. И. Особенности литой структуры непрерывнолитых слитков прямоугольного сечения. Известия вузов. Чёрная металлургия. 1987. № 11. С. 43-47.
Левченко Г. В., Грицай Т. В., Нефедьєва О. Є. Особливості формування структури трубних заготовок, виготовлених зі злитка та безперервнолитого металу. Металознавство та обробка металів. 2011. № 2. С. 12-18.
Левченко Г. В., Дёмина Е. Г., Кныш А. В. Влияние содержания кремния на формирование структуры волокнистого композита в арматурном прокате. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2009. № 1. С. 83-87.
Обеспечение качества железнодорожных осей, изготовленных из непрерывнолитых заготовок различного сечения / Г. В. Левченко, Т. В. Балаханова, Е. Е. Нефедьева, В. В. Мосьпан, Ю. Г. Антонов, Г. А. Мединский // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2016. № 9. С. 29-33.
Колосов М. И., Строганов А. И., Смирнов Ю. Д. Качество слитка спокойной стали. Москва : Металлургия, 1973. 408 с.
Atomic and nanoscale chemical and structural changes in quenched and tempered 4340 steel / A. J. Clarke, M. Miller, R. Field, D. Coughlin, P. Gibbs, K. D. Clarke, D. Alexander, K. Powers, A. P. Papin, G. Krauss // Acta Materialia. 2014. № 77. Р. 17–27.
Высоковский С. И., Гуглин Η.Н., Левин Л. С., Маресев М. И., Филорикьян Б. К. О путях повышения противоснарядной стойкости катаной стальной брони для танков. Вопросы оборонной техники. Серия ХХ. Выпуск 63. 1976 г. URL: http://btvt.info/5library/vop_1976_btk1.htm (Дата звернення 01.10.2023)
Макаров Г. Г., Ракимжанов Н. Е., Колмогоров М. А., Королёв П. А. Броневые стали для советских танков. 100 лет отечественному танкостроению. состояние и развитие бронетанкового вооружения и техники. 2020. С. 106-110.