Влияние модифицирования наночастицами тугоплавких соединений на механические свойства отливок из стали 25 Л Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.74:669

Р.Г. Миннеханов, Г.Н. Митраков, *Г.Н. Миннеханов,

Омский государственный технический университет, г. Омск *ООО «Супермодификатор сплавов» (ООО «СМС»), г. Омск

ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦАМИ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОТЛИВОК ИЗ СТАЛИ 25 Л

Аннотация: В данной статье, рассмотрены исследования авторов по влиянию модифицирования стали наночастицами на ее служебные свойства. Приведены результаты промышленной апробации технологии модифицирования стали наночастицами при производстве деталей трубопроводной арматуры. Показано, что технология модифицирования стали наночастицами может заменить легирование стали дорогостоящими элементами.

395

Ключевые слова: Модифицирование, наночастицы, углеродистая сталь, хладостой-кость.

Известно [1], что для повышения хладостойкости сплавов их легируют редкими элементами: молибден, никель, марганец и т.д., что резко увеличивает себестоимость отливок и как следствие стоимость готовой продукции.

Эффект аналогичный легированию может быть достигнут путем модифицирования стали наночастицами.

Для исследования влияния модифицирования наночастицами на хладостойкость среднеуглеродистой стали, выплавляемой в дуговой печи, были проведены опытные плавки в промышленных условиях на предприятии ОАО «КБТМ»:

- из среднеуглеродистой стали 25 Л ГОСТ 977-95 без модифицирования;

- из среднеуглеродистой стали 25 Л с присадкой модифицирующего комплекса с наночастицами.

Выплавку стали 25 Л проводили в электродуговой печи ДС 6Н1 емкостью 6 тн, с кислой футеровкой, по действующей технологической инструкции на промышленном предприятии ОАО «КБТМ» (АГП 102.252111.00533) на выплавку углеродистых и низколегированных марок стали.

Металл в печи перегревали до 1650-1670 0С. После проведения восстановительного режима и раскисления стали скачивали шлак и расплав выпускаем в стопорный ковш. Окончательное раскисление выполняли алюминием, путем закрепления чушки на штангу стопорного ковша. Температура металла в ковше составила 1630-1650 0С. При заливке опок и специальных проб температура металла составляла (1620±5) 0С.

Опытная промышленная плавка с введением модификатора «НМК-ХЛ/1А» проводилась по карте опыта и действующей технологической инструкции со следующим дополнением: во время выпуска металла из печи в ковш под струей металла производилась присадка модифицирующего комплекса «НМК-ХЛ/1А» с наночастицами в количестве 2,3 кг на 1 тонну жидкой стали.

Образцы заготовок были предварительно термообработаны по режиму «улучшение» (нормализация с высоким отпуском).

Анализ механических свойств образцов отлитых по промышленной технологии и после модифицирования представлен в таблице № 1.

Анализ полученных результатов показал, что относительный прирост механических свойств серийной и опытных плавок для относительного удлинения (5) составляет 37,7 %, относительного сужения (у) 15,1 %, при снижении предела прочности на 15,1% и при незначительном снижении предела текучести (ф). Ударная вязкость КСи при комнатной темпера-

туре за счет модифицирования «МК» увеличивается до 12,533 МДж/м2 , что соответствует приросту свойств на 75,1%. Испытания образцов при -60 0С показали прирост значения ударной вязкости КСи на 85,8% - до значения 6,43 МДж/м2 .

В сравнении с ГОСТом 21357-87 имеем, что полученный уровень мех. свойств соответствует свойствам конструкционных легированных сталей типа 30ГСЛ, 30 ХГНМЛ и др.

396

Таблица №1

Влияние модифицирования на механические свойства среднеуглеродистой стали

№ Вид плавки Механические свойства Ударная вязкость КСи, МДж/м2

Временное сопротивление, ^в, МПа Предел текучести ф, Мпа Относительное удлинения, 5 % Относительное сужение у, % Т=200С 0 6 Д о°

1 Серийная 598 456 22 45,6 7,50 3,60

2 плавка 611 462 22 44,0 7,50 3,20

3 612 442 22 46,0 6,50 3,20

Сред 607 453 22 45,2 7,16 3,46

1 Опытная 524 462 30 52 12,20 6,50

2 плавка 524 462 30 52 13,20 6,40

3 520 450 31 52 12,20 6,40

Ср. 521,3 458 30,3 52 12,53,3 6,43

4 530 412 27 52,1 14,60 5,30

5 527 407 29 57,2 10,20 5,20

6 530 410 27 54 10,20 5,30

Ср. 529 409,6 27,6 54,4 11,66 5,26

Таким образом, можно сделать вывод, что модифицирование среднеуглеродистой стали наночастицами позволяет повысить ее хладостойкость до уровня легированных сталей.

Библиографический список

1. Шульте, Ю.А. Хладостойкие стали /Ю.А. Шульте - М.: Металлургия, 1979. - 224 с.