Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние совместных добавок ванадия и азота на свойства и микроструктуру полуспокойной стали


Влияние совместных добавок ванадия и азота на свойства полуспокойной стали изучали при изменении содержаний в ней: углерода — от 0,05 до 0,21%, а марганца — от 0,42 до 1,46%.

В каждой опытной плавке первой серии азотированный марганец вводили в ковш, а различное количество феррованадия — в изложницы. Содержание азота в опытных плавках составляло 0,014—0,024%, а ванадия в опытных слитках каждой плавки изменялось от 0 до 0,10—0,25% (табл. 110).
Влияние совместных добавок ванадия и азота на свойства и микроструктуру полуспокойной стали

Слитки были прокатаны и идентичных условиях на уголок размером 100х100х12 мм в балку № 20—22.

Повышение содержания азота с 0,004—0,006% до 0,023—0,024% вызывает заметное упрочнение сталей, не содержащей ванадий: каждая 0,01% N повышает в среднем на 4,0 кгс/мм2 временное сопротивление и на 2,1 кгс/мм2 — предел текучести. При этом относительное удлинение уменьшается незначительно (на 0,7%), но заметно снижается ударная вязкость (на 6,6 кгс/см2), а также повышается критическая температура хрупкости и коэффициент чувствительности к механическому старению. При введении каждой 0,01% N в сталь tк1, tк2, C1 и C2 повышаются в среднем на 15 и 20 град, 21 и 36% (абс.) соответственно.

На размер ферритного зерна изменение содержания азота практически не оказывает влияния.


Изменение свойств исследованных сталей с увеличением содержания ванадия имеет такой же характер, как у аналогичных сталей с обычным содержанием азота (рис. 108, 110), по абсолютные значения ряда свойств имеют другой уровень (рис. 110, 111). С увеличением содержания ванадия до 0,18% происходит значительное повышение прочностных свойств стали наряду с некоторым снижением пластичности. При дальнейшем повышении содержании ванадия увеличение прочности невелико.

При увеличении содержании азота с 0,004—0,006% До 0,014—0,017% и 0,023—0,024% упрочняющий эффект 0,01% V (до 0,11%) в малоуглеродистой полуспокойной горячекатаной стали возрастает примерно в 1,5 и 2 раза соответственно (табл. 111).

Как и в стали с обычным содержанием азота, эффективность ванадия как упрочнителя существенно возрастает при повышении содержания углерода и марганца в ней. Критическая температура хрупкости tк1 и tк2.

мало изменяется при повышении содержания ванадия в исследуемых сталях до 0,20% (см. 110, 111). При большем содержании ванадия наблюдается повышение указанной характеристики.

Увеличение содержания азота в стали обусловило повышенную чувствительность ее к механическому старению, которая сохраняется в стали с содержанием 0,014—0,017% N до 0,06—0,07% V, а при 0,023—0,24% N — до 0,08% V. При увеличении содержания ванадия сверх указанных значений (до 0,20%) коэффициент чувствительности к механическому старению (C1 и C2) резко снижается.

При проведении в промышленных условиях серии плавок полуспокойной стали различного состава (табл. 112), микролегированной ванадием (0,07—0,13%) и азотом (0,016—0,023%), было достигнуто повышение временного сопротивления и предела текучести на 1—2,1 кгс/мм2 и 1,1—2,4 кгс/мм2 на 0,01 % V (в аналогичных сталях с обычным содержанием азота 0,6—1,15 и 0,5— 1,4 кгс/мм2 соответственно).

Ударная вязкость (при +20° С) полуспокойной стали при микролегировании ванадием и азотом, как правило, ниже, чем стали базового состава, а критическая температура (tк1 и tк2) — выше. Более высокая чувствительность к механическому старению (C1 и C2) по сравнению со сталями базового состава наблюдается при содержании ванадия до 0,08% (см. табл. 112). В сталях с более высоким содержанием ванадия, когда, видимо, обеспечивается более полное связывание азота в твердом растворе, значения C1 и C2 ниже, чем в сталях базового состава.

Температура конца прокатки мало влияет на характер изменения свойств полуспокойной стали при совместном микролегировании ванадием и азотом.

Введение ванадия и азота в горячекатаную сталь всех составов приводит к измельчению действительного зерна феррита на 0,5—1,5 балла; количество и строение перлита в структуре стали при этом не изменяется. При совместном вводе ванадия и азота мпкротвердость феррита увеличивается в большей степени, чем при микролегировании одним ванадием (рис. 108 и 110). Загрязненность стали неметаллическими включениями при вводе азота и ванадия не изменяется.

Нормализация при 950° С исследуемых сталей вызвала заметное их разупрочнение. Понижение временного сопротивления и предела текучести составило 29—63 и 32—56% соответственно от величины упрочнения, достигнутою при введении ванадия совместно с азотом в горячекатаный металл (табл. 112, 113 и рис. 111, 112). Однако значительно повысилась хладостойкость опытных сталей: критическая температура хрупкости tк1 и tк2 снизилась на 27—62 и 57 град и более и находилась на уровне — (54—96) и —(17—88)°С соответственно. Нормализованные стали характеризуются низкой чувствительностью к механическому старению (С1 и C2 составляют соответственно 0—28 и 0—20% ).

Микроструктура полуспокойной стали 18Г2АФпс в горячекатаном и нормализованном состоянии — феррито-перлитная (рис. 113). В горячекатаном состоянии размер действительного зерна составляет 8—10 баллов, после нормализации 11—13 баллов.

По макроструктуре слиток стали 18Г2АФпс (рис. 114) идентичен слитку углеродистой полуспокойной стали, полученному в аналогичных условиях (см. рис. 79): усадочная раковина протяженностью 20%, считая от верхнего горца, надежно изолирована от атмосферы пузыристым металлическим «мостом» толщиной 150 мм; по всей высоте слитка у поверхности расположены подкорковые пузыри длиной 2—5 мм; в головной части на протяжении 120 мм от верха пузыри имеют вид сотовых (ширина зоны 25—45 мм). В плоскости разреза слитка наблюдается внеосевая («усы») и слабо выраженная осевая (V-образная) сегрегация.

Данные о распределении ликвирующих элементов в плоскости плиты представлены на рис. 115, а результаты определения степени развития химической неоднородности — ниже:

Коэффициент вариации и область рассеивания в указанном слитке для ванадия составили 4,7 и 22%, а азота — 8,6 и 70% соответственно.

Характер распределения элементов в плоскости плиты из слитка стали 18Г2АФпс такой же, как для углеродистых полуспокойных сталей с обычным и повышенным содержанием марганца. Максимальное содержание примесей находится на уровне 15—30% от верхнего торца; в верхней части слитка содержание примесей несколько выше, а в нижней части — ниже среднего. Максимальная степень развития химической неоднородности в исследованном слитке невелика и находится на том же уровне, как для углеродистых полуспокойных сталей с повышенным содержанием марганца.

Исследования показали, что имеющиеся в слитках низколегированной полуспокойной стали с ванадием, а также с ванадием и азотом макропустоты завариваются уже в промежуточном профиле, а готовый прокат имеет такую же макроструктуру, как и соответствующий прокат из спокойной стали.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: