DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-379-396

Ковзель Максим Анатолійович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-5720-1186

Бабаченко Олександр Іванович, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-7501-4173. E-mail: office.isi@nas.gov.ua

Парусов Едуард Володимирович, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-4560-2043

Чуйко Ігор Миколайович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-4753-614X

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

ПРО ФОРМУВАННЯ ПЕРВИННОЇ СТРУКТУРИ ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ ЕКОНОМНОЛЕГОВАНИХ ХРОМОМАРГАНЦЕВИХ СПЛАВІВ У ЛИТОМУ СТАНІ

Анотація. Метою роботи є дослідження особливостей впливу хімічного складу на формування первинної структури та властивостей хромомарганцевих сплавів. Прошивні оправки належать до змінного інструменту гарячого деформування, експлуатаційні характеристики якого впливають на продуктивність трубопрокатних станів і якість готових виробів. Витрати інструменту гарячого деформування є складовою частиною собівартості металопродукції, тому інтерес до підвищення їхньої експлуатаційної стійкості постійно зростає. Розроблення раціонального компонентного складу сплавів ґрунтується на уявленнях про особливості перебігу структурно-фазових перетворень при кристалізації, термічному обробленні, а також під впливом високих температур й навантажень під час експлуатації. Для розроблення ефективного режиму остаточного термічного оброблення зносостійких виробів слід мати уявлення стосовно якості литого матеріалу та його первинної структури, зокрема за рахунок визначення динаміки зміни показників, формування яких обумовлено лікваційними явищами. Мета роботи – дослідження особливостей впливу хімічного складу на формування первинної структури та властивостей хромомарганцевих сплавів. Досліджено особливості формування литої структури, фазового складу та властивостей економнолегованих хромомарганцевих сплавів, що призначені для виготовлення прошивних оправок. За результатами випробувань на зношування тертям встановлено, що хромомарганцеві сплави володіють більш високою зносостійкістю у порівнянні з чавуном марки 300Х32Н3ФЛ і сплавом «нікорин» (36,0–38,0 % Cr; 57,0–59,0 % Ni). За результатами рентгеноспектрального аналізу встановлено, що в структурі дослідних сплавів найбільші значення коефіцієнтів ліквації є характерними для Ni, V та Cu. Із підвищенням вмісту С, Mn, Cr і Ni ступінь легованості матриці й карбідів зростає, що обумовлює зростання зносостійкості хромомарганцевих сплавів. Одержані результати із високою ймовірністю дозволяють стверджувати, що подальше розроблення ефективних режимів остаточного термічного оброблення запропонованих хромомарганцевих сплавів забезпечить підвищення експлуатаційної стійкості прошивних оправок трубопрокатних станів при одночасному зменшенні матеріальних витрат на їхнє виготовлення.

Ключові слова: хромомарганцеві сплави, лита структура, хімічна неоднорідність, зносостійкість.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-379-396

Посилання для цитування: Ковзель М. А., Бабаченко О. І., Парусов Е. В., Чуйко І. М., Олійник Е. В. Про формування первинної структури та властивостей економнолегованих хромомарганцевих сплавів у литому стані. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 379-396. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-379-396

Перелік посилань

1. Ковзель М. А., Парусов Е. В. Про стійкість до абразивного зношування хромомарганцевих сплавів у різних середовищах. Інформаційні технології в металургії та машинобудуванні – ІТММ’2022 : матер. міжнар. наук.-техн. конф., м. Дніпро, 18 травня 2022 р. Дніпро : Український державний університет науки і технологій, 2022. С. 35–39. DOI: 34185/1991-7848.itmm.2022.01.006.
2. Ковзель М. А., Парусов Е. В., Снігура І. Р., Кукса О. В. Визначення раціональних композицій хімічного складу економнолегованих зносостійких сплавів на основі заліза. Наука і металургія : матеріали всеукраїнської науково-технічної конференції, м. Дніпро, 22–24 листопада 2022 р. Дніпро : ІЧМ НАНУ, 2022. С. 53–54. DOI: 10.52150/2522-9117-2022-conferens.
3. Парусов В. В., Сычков А. Б., Парусов Э. В. Теоретические и технологические основы производства высокоэффективных видов катанки: монография. Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2012. 376 с.
4. Sychkov B., Parusov E. V., Zavalishin A. N., and Kozlov A. V. Inherent Effect of the Crystal Structure of Continuous Cast Steel Billets On the Formation of Structure of High Carbon Wire Rod In Coils. Journal of Chemical Technology & Metallurgy. 2018. Vol. 53. Iss. 5. P. 977–985.
5. Ершов Г. С., Позняк Л. А. Микронеоднородность металлов и сплавов: монография. Москва : Металлургия, 1985. 214 с.
6. Голиков И. Н., Масленков С. Б. Дендритная ликвация в сталях и сплавах: монография. Москва: Металлургия, 1977. 224 с.
7. Смирнов А. Н., Глазков А. Я., Пилюшенко В. Л. Теория и практика непрерывного литья заготовок: монография. Донецк : ООО «Лебедь», 2000. 371 с.
8. Евтеев Д. П., Колыбалов И. Н. Непрерывное литье стали: монография. Москва : Металлургия, 1984. 200 с.
9. Бабаченко О. І., Дьоміна К. Г., Кононенко Г. А., Подольський Р. В. Аналіз впливу деформаційного пророблення безперервнолитих заготовок на макро- і мікроструктуру конструкційних сталей (огляд). Металознавство та термічна обробка металів. 2020. № 4 (91). С. 17–29. DOI: 10.30838/J.PMHTM.2413.241120.17.687
10. Сухомлин В. И., Борисенко А. Ю., Кононенко А. А., Бабаченко А. И., Яценко А. И., Чухлеб В. Л., Ткач В. Н., Тараненко А. А., Кузьмичев Е. М. Схемы и механизмы формирования феррито-перлитной структуры колесных сталей после кристаллизации, термической обработки и горячей пластической деформации. Металознавство та термічна обробка металів. 2010. № С. 62–75.
11. Бабаченко А. И., Кныш А. В., Кононенко А. А., Дементьева Ж. А., Шпак Е. А., Клиновая О. Ф. Анализ макро- и микроструктур железнодорожных колес, изготовленных из доступных способов производства. Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. научн. труд. Днепропетровск: ПГАСА. 2015. Вып. 80. С. 27–32.
12. Борисенко А. Ю. Формирование структурных зон в стальных отливках. Металознавство та термічна обробка металів. 2014. № 2 (65). С. 39–50.
13. Левченко Г. В., Балаханова Т. В., Борисенко А. Ю., Мосьпан В. В., Антонов Ю. Г., Мединский Г. А. Наследственное влияние дендритной структуры на размер зерна непрерывнолитых заготовок из среднеуглеродистой стали. Металл и литье Украины. 2017. № 11–12. С. 25–33.
14. БабаченкоО.І., ДьомінаК.Г., КононенкоГ.А., ДементьєваЖ.А., ПодольськийР.В., СафроноваО.А. Вплив швидкості охолодження безперервнолитої заготовки, що твердне, на параметри дендритної структури вуглецевої сталі з 0,54% C. Металофізика та новітні технології. 2021. № 11 (43). С. 1537–1551. DOI: 10.15407/mfint.43.11.1537.
15. БабаченкоО.І., ДьомінаК.Г., КононенкоГ.А., ПодольськийР.В., СафроноваО.А. Вплив швидкості охолодження при затвердінні безперервно-литої заготовки на характеристики дендритної структури вуглецевої сталі марки ОС. Металознавство та обробка металів. 2021. № С. 9–19. DOI: 10.15407/mom2021.01.009.
16. Куцова В. З., Животович А. В., Ковзель М. А., Кравченко А. В. Структура и фазовый состав жаропрочного хромоникелевого сплава «никорим». Металлофизика и новейшие технологии. 2008. Вып. 30. С. 235–243.
17. Kutsova Z., Kovzel M. A., Grebeneva A. V., and Myrgorodskaya A. S. Structure, Phases and Alloying Elements Distribution of Nikorim (High-Temperature Strength Ni-Cr Alloy) In Its Cast Form. Metallurgical and Mining Industry. 2012. Vol. 4. No. 1. P. 40–44.
18. Бобро Ю. Г. Легированные чугуны: монография. Москва : Металлургия, 1976. 287 с.
19. Ковзель М. А., Бабаченко О. І., Парусов Е. В., Парусов О. В. Особливості розподілу легувальних елементів за структурними складовими нових хромомарганцевих сплавів у литому стані. Наука і металургія : матеріали всеукраїнської науково-технічної конференції, м. Дніпро, 22–24 листопада 2022 р. Дніпро : ІЧМ НАНУ, 2022. С. 51–52. DOI: 10.52150/2522-9117-2022-conferens.
20. Kutsova Z., Kovzel M. A., Grebeneva A. V., Shvets P. Yu., Zyska A., and Koczurkiewicz B. Structure and Mechanical Properties of Chrome-Manganese Cast Irons in the Cast State. New technologies and achievements in metallurgy, material engineering and production engineering. A collective monograph. Czestochowa. 2016. No. 56. P. 147–153.