Features of Identifying the Primary Structure of Carbon Steels for the Production of Railway Axles

O. I. Babachenko, T. V. Balakhanova, O. A. Safronova, and Zh. A. Dement’eva

Институт чёрной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины, пл. Академика Стародубова, 1, 49050 Днепр, Украина

Получена: 24.08.2022; окончательный вариант - 14.09.2022. Скачать: PDF

Local variations of the chemical composition, that is, compositional inhomogeneities, play an important role in the thermodynamic stability and spatial distribution of phases in multiphase steels. As is already known, the inhomogeneity of the distribution of chemical elements in the structure of structural grade carbon steels is formed mainly during their crystallization, during the hardening of the ingot or continuously cast billet. The limited solubility of alloying elements in the solid state in steel leads to liquation during solidification. During crystallization, the solute is partitioned between the solid and the liquid to enrich or deplete the interdendritic regions. This naturally leads to variations in the composition on a micrometer scale, i.e., microsegregation. The formation of the liquation background (dendritic pattern) is due to the alternate enrichment of elements of individual microzones (segregation) during steel crystallization. The areas of segregation of manganese and silicon even in carbon steels have a strong influence on the morphology and arrangement of phases of the final structure formed in carbon steel products. Diffusion of solid elements during the reheat cycle, particularly aluminium and manganese, is too slow to result in chemical homogenization. As a result, the segregation profiles present after casting remain during all subsequent processes and have a significant impact on the final striated in homogeneity of the microstructure. Thus, the control of microsegregation during hardening in modern steels is crucial for obtaining uniform mechanical properties of the final product, since phase transformations occurring during thermal and/or deformation treatments determine the final microstructure and are reflected by the local distribution of hardness.

Ключевые слова: chemical heterogeneity, microsegregation, macroheterogeneity, carbon steel, railway axle.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v45/i02/0275.html

PACS: 61.66.f, 61.72.y, 81.05.Bx, 81.05.Uw, 81.40.z


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. B. Ennis, E. Jimenez-Melero, R. Mostert, B. Santillana, and P. Lee, Acta Mater., 115: 132 (2016). Crossref
  2. Y. Chang, C. Haase, D. Szeliga, L. Madej, U. Hangen, M. Pietrzyk, and W. Bleck, Mater. Sci. and Eng.: A, 827: 142078 (2021). Crossref
  3. C. Yan, X. Ju, Y. Meng and X. Shi, SN Appl. Sci., 1: 623 (2019). Crossref
  4. М. Беккерт, Х. Клемм, Способы металлографического травления (Москва: Металлургия: 1988).
  5. В. С. Коваленко, Металлографические реактивы (Москва: Металлургия: 1970).
  6. N. E. Tenaglia, R. E. Boeri, A. D. Basso, and J. M. Massone, Int. J. Cast Met. Res., 30:2: 103 (2017). Crossref
  7. A. Basso, I. Toda-Caraballo, D. San Martin, and F. Caballero, J. Mater. Res. and Technol., 9: 3013 (2020). Crossref
  8. C. Celada-Casero, I. Toda-Caraballo, B. Kim, and D. San Martin, Mater. Char-act., 84: 142 (2013). Crossref
  9. O. I. Babachenko ,K. H. D’omina, H. A. Kononenko, R. V. Podolskyi, and O. A. Safronova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol, 43, No. 11: 1537 (2021).
  10. O. I. Babachenko, H. A. Kononenko, R. V. Podolskyi, O. A. Safronova, and A. O. Taranenko, Mater. Sci, 58: 417 (2022). Crossref
  11. Л. П. Герасимова, Ю. П. Гук, Практическая металлография (Москва: Б.и.: 2017).
  12. К. П. Бунин, Я. Н. Малиночка, Ю. Н. Таран, Основы металлографии чугуна (Москва: Металлургия: 1969).
  13. А. Г. Анисович, М. И. Маркевич, Литье и металлургия, 2: 91 (2022). Crossref
  14. Е. В. Панченко, К. В. Попов, Б. И. Кример, П. П. Арсентьев, Я. Д. Хорин, Лаборатория металлографии (Москва: Металлургиздат: 1957).
  15. В. В. Головко, Д. Ю. Єрмоленко, С. М. Степанюк, Автоматичне зварюван-ня, 6: 3 (2020).
  16. В. А. Ильинский, Н. И. Габельченко, Л. В. Костылева, Е. Ю. Карпова, Изве-стия Волгоградского государственного технического университета, 4: 158 (2010).
  17. O. I. Babachenko, K. H. D’omina, H. A. Kononenko, and R. V. Podolskyi, Physi-cal Metallurgy and Heat Treatment of Metals, 4: 17 (2020). Crossref
  18. А. А. Казаков, О. В. Пахомова, Е. И. Казакова, Черные металлы, 9: 15 (2012).
  19. A. B. Sychkov, E. V. Parusov, A. N. Zavalishin, and A. V. Kozlov, J. Chem. Technol. Metall., 53, No. 5: 977 (2018).
  20. S. Isavand, M. Kardan-Halvaei, and A. Assempour, Int.J. Solids Struct., 233: 111205 (2021). Crossref
  21. E. V. Parusov, S. I. Gubenko, A. B. Sychkov, I. N. Chuiko, L. V. Sagura, and A. I. Denisenko, Steel Transl., 48, No. 12: 812 (2018). Crossref
  22. E. V. Parusov, G. D. Sukhomlin, S. I. Gubenko, A. B. Sychkov, A. I. Denisenko, and G. Ya. Kamalova, Steel Transl., 48, No. 7: 472 (2018). Crossref
  23. E. V. Parusov, S. I. Gubenko, A. B. Sychkov, I. N. Chuiko, L. V. Sagura, and G. Ya. Kamalova, Steel Transl., 49, No. 5: 350 (2019). Crossref
  24. Г. В. Левченко, А. Ю. Борисенко, М. С. Завгородний, В. В. Мосьпан, В. В. Моцный, Сталь, 1: 13 (2017).
  25. А. Ю. Борисенко, Розвиток теорії структурної спадковості у вуглецевій криці для енергоефективного виробництва прокату з безперервнолитих за-готовок (Дисертація … канд. техн. наук) (Київ: Фізико-технологічний інсти-тут металів та сплавів НАН України: 2021).
  26. A. Babachenko, R. Podolskyi, K. D’omina, G. Kononenko, and O. Safronova, Modern Problems of Metallurgy, 24: 12 (2021). Crossref
  27. O. I. Babachenko, T. V. Balakhanova, О. А. Safronova, H. A. Kononenko, and K. H. D’omina, Science and Transport Progress, 95: 60 (2021). Crossref
  28. Г. В. Левченко, К. Г. Дьомина, П. Д. Грушко, Металознавство та терміч-на обробка металів, 2: 54 (2005).
  29. А. И. Яценко, В. Е. Хрычиков, Т. С. Хохлова, А. Ю. Борисенко, Н. И. Репина, П. Д. Грушко, Кристаллизация и первичная структура кон-струкционных сталей (Днепропетровск: Журфонд: 2010).
  30. С. А. Салтыков, Стереометрическая металлография (Москва: Металлур-гия: 1970).