Особливості виявлення первинної структури вуглецевих криць для виробництва залізничних осей

О. І. Бабаченко, Т. В. Балаханова, О. A. Сафронова, Ж. А. Дементьева

Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, пл. Академіка Стародубова, 1, 49050 Дніпро, Україна

Отримано: 24.08.2022; остаточний варіант - 14.09.2022. Завантажити: PDF

Локальні варіації хемічного складу, тобто композиційні неоднорідності, відіграють важливу роль у термодинамічній стійкости й просторовому розподілі фаз у багатофазних крицях. Як вже відомо, неоднорідність розподілу хемічних елементів у структурі вуглецевих криць конструкційного класу утворюється переважно при їх кристалізації, під час твердіння злитка або безперервнолитої заготовки. Обмежена розчинність легувальних елементів у твердому стані в криці призводить до ліквації при затвердінні. Під час кристалізації розчинена речовина розподіляється між твердим тілом і рідиною, щоб збагачувати або виснажувати міждендритні області. Це, природно, призводить до варіацій складу в мікрометровому масштабі тобто мікросеґреґації. Формування лікваційного фону (дендритного малюнка) зумовлено почерговим збагаченням елементів окремих мікрозон (сеґреґацією) під час кристалізації криці. Ділянки сеґреґації Манґану, Силіцію навіть у вуглецевих крицях мають сильний вплив на морфологію і розташування фаз кінцевої структури, сформованих у виробах з вуглецевої криці. Дифузія твердотільних елементів під час циклу повторного нагрівання, зокрема Алюмінію та Манґану, відбувається надто повільно, щоб призвести до хемічної гомогенізації. Як наслідок, профілі сеґреґації, наявні після лиття, залишаються протягом усіх подальших процесів і мають значний вплив на кінцеву смугасту неоднорідність мікроструктури. Таким чином, контроль мікросеґреґації під час твердіння в сучасних крицях має вирішальне значення для одержання однорідних механічних властивостей кінцевого продукту, оскільки фазові перетворення, що відбуваються під час термічної і/або деформаційної обробок, визначають кінцеву мікроструктуру та відбиваються локальним розподілом твердости.

Ключові слова: хемічна неоднорідність, мікросеґреґація, макронеоднорідність, вуглецева криця, залізнична ось.

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

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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).