CC BY
7УДК 621.745
Нырков Н.П.
магистр кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева
(Россия, г. Москва)
Шувалов Д.А.
магистр кафедры инновационных материалов и защиты от Российского химико-технологического университета им. Д.И
(Россия, г. Москва)
Цевкова В.А.
магистр кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева
(Россия, г. Москва)
КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ СТАЛИ 07Х16Н6М-Ш ПОСЛЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕПЛАВКИ
Аннотация: в данной статье приведены данные исследования по тщательному анализу физико-химических характеристик коррозионностойкой стали марки 07Х16Н6М-Ш после процесса переплавки. Проведена оценка микроструктуры и оценка соответствия параметров установленному ТУ.
Ключевые слова: 07Х16Н6М-Ш, переплавка, сталь, коррозионностойкий, повторное использование.
На сегодняшний день производство изделий и полуфабрикатов из стали является очень сложным и наукоемким технологическим процессом, состоящим из большого количества стадий [1]. Существуют и различные подходы к получению конечных изделий от выплавки и обработки расплавов в жидком состоянии, до придания
коррозии . Менделеева
финальных параметров в процессе термообработки. Комплекс этих различных факторов оказывает влияние на формирование конечной структуры и свойства стали. Оптимизация параметров процесса позволяет без увеличения капитальных затрат и изменения технологии производства получать продукт соответствующий ТУ [2].
Однако при повторной плавке стального лома физико-химические параметры полученного продукта будут ухудшаться. Для одних композиций незначительно, для других фатально, вплоть до разрушения микроструктуры сплава, выделения чистых компонентов в виде твердого раствора и потере прочностных характеристик на 30-40%.
По причине высокой стоимости некоторых коррозионностойких марок стали и сложности их состава, важной научной задачей стоит определение целесообразности переплавки тех или иных композиций. Важна оценка возможности повторного использования, с минимизацией возможного ущерба и ограничению рисков, связанных с применением вторичного продукта [3].
В данной работе приведены данные для оценки плавок из коррозионной стали марки 07Х16Н6М-Ш.
Методика эксперимента
Металл стали типа 07Х16Н6М-Ш изначально был получен на установке полунепрерывной разливки стали в электроды 0200 мм и переплавлялся на установке электрошлакового переплава в кристаллизаторе диаметром 0 700 мм.
Была проведена подготовка четырех плавок, 01, 02, 03, 04.
От каждой плавки было отделено по одному слитку весом от 2650 кг до 3180 кг.
Ковка слитков производилась на прессе 400 т.с.
Исследование качества стали
Образцы для исследования качества стали всех четырех плавок отбирались из-под головной части слитка 0 700 мм, а затем перековывались на образцы 090 мм.
Образцы для исследования, а также образцы, испытанные по режиму ТУ14-1-2902-80 вырезались из середины радиуса образца 090 мм.
Качественный и количественный состав плавок, полученных в ходе исследований, приведен в таблице 1.
Таблица 1.
№ плавки Диаметр мм Содержание элементов, %%
С 81 Мп 8 Р Сг N1 Мо
01 0 700 0,08 0,26 0,37 0,010 0,020 15,56 6,54 0,44
02 0 700 0,08 0,22 0,37 0,014 0,025 15,5 6,14 0,60
03 0 700 0,09 0,21 0,22 0,015 0,017 16,05 6,17 0,51
04 0 700 0,075 0,23 0,28 0,013 0,026 16,27 6,64 0,57
Требуемое 0,05 Н.б. Н.б. Н.б. Н.б. 15,5 5,0 0,3
содержание 0,09 0,4 0,8 0,020 0,035 17,5 8,0 0,6
элементов %
Из таблицы видно, что содержание основных металлических компонентов и углерода соответствует требуемым нормам. К тому же включения вредных неметаллических элементов, а именно Б1, Б и Р находятся значительно ниже критических концентраций. Все это должно благоприятно сказаться на физико-химических параметрах переплавленной стали [4].
Механические свойства испытывались из 090 мм.
a) после стандартной термообработки по ТУ 14-1-2902-80
b) после специальной термообработки, а именно:
Закалка в заготовке 090 мм*75 мм с температуры 1020°С, охлаждение в проточной холодной воде при температуре 9-10°С, затем вырезка заготовок под образцы и изготовление чистовых контрольных образцов, далее в чистовых образцах обработка холодом в кристаллизаторе при температуре (-80°С) в течение 2-х часов, выгрузка из криостата на воздух и затем старение при температуре 250°С-1 час, воздух при 380°С-1 час, охлаждение на воздухе.
Данные испытаний ОТК после термообработки по ТУ 14-1-2902-80 и после специальной термообработки приведены в таблице 2.
149
Таблица 2.
№ Механические свойства Режим термообработки
плавк Ов, О0,2 55,% Ф ан,
и кг/мм2 ,кг/мм2 кг/см2
01 135,7 120,4 14,0 69,0 14,4 975°С+(-70°С),2ч. +425°С,
134,3 119,4 14,8 61,9 13,8 1ч.
139,4 113,7 17,2 54,3 15,8 Закалка 0 90мм с
140,5 112,1 21,6 62,8 19,5 Т=1020°С, в проточную воду +(-80°С), 2ч.+250°С, 1ч.
135,3 117,8 19,6 69,1 18,3 Закалка 0 90мм с
137,4 118,3 18,0 69,0 16,8 Т=1020°С, в проточную воду +(-80°С), 2ч.+380°С,1ч.
02 136,0 119,8 16,4 63,8 13,8 975°С+(-70°С),2ч. +425°С,
133,7 117,6 14,8 63,9 14,0 1ч.
138,5 112,2 18,8 62,1 16,3 Закалка 0 90мм с
137,9 111,7 19,2 56,9 13,8 Т=1020°С, в проточную воду +(-80°С), 2ч.+250°С, 1ч.
131,9 114,1 19,6 61,6 14,5 Закалка 0 90мм с
134,3 112,9 22,8 68,3 14,5 Т=1020°С, в проточную воду +(-80°С), 2ч.+380°С,1ч.
03 135,6 122,5 16,4 63,8 13,8 975°С+(-70°С),2ч. +425°С,
134,8 121,3 14,8 63,9 14,0 1ч.
136,9 112,7 18,8 62,1 16,3 Закалка 0 90мм с
136,4 111,7 19,2 56,9 13,8 Т=1020°С, в проточную воду +(-80°С), 2ч.+250°С, 1ч. в х.
134,0 114,1 19,6 61,6 14,5 Закалка 0 90мм с
134,0 112,9 22,8 68,3 14,5 Т=1020°С, в проточную воду +(-80°С), 2ч.+380°С,1ч.
04 133.7 134.8 116,2 119,7 23,2 23,2 73,0 73,0 18,3 18,3 975°С+(-70°С),2ч. +425°С, 1ч. в х.
137,0 117,7 20,4 61,7 23,5 Закалка 0 90мм с Т=1020°С, в проточную воду +(-80°С), 2ч.+250°С, 1ч. в х.
128,8 129,4 66,0 67,7 30,4 31,6 63.8 56.9 22,8 28,3 Закалка 0 90мм с Т=1020°С, в проточную воду +(-80°С), 2ч.+380°С,1ч. в х.
Требов Не менее
ания по ТУ14-1290280 110 90 12 50 7 975-1000°С, в +(-80°С), 2ч. +350-425°С, 1ч. в х.
Контрольные испытания по ТУ 14-1-2902-80 полностью соответствуют требованиям ТУ. Обработка холодом этих образцов производилась вручную, в смеси жидкого азота со спиртом. Однако во время обработки холодом образцов последней партии 04 была нарушена технология, что, по-видимому, не дало возможности «проморозиться» до температуры (-80°С) по всему сечению, этим можно объяснить относительно низкий условный предел текучести а0,2 [2].
Оценивалась также микроструктура перекованных заготовок 090 мм (табл. 3), которая полностью отвечает требованиям ГОСТ 10243-75.
Таблица 3.
№ № В баллах
плавк обр. Ц.п. Т.п. О.п.л. Кр.п.л Л.кв. Подкор Межкрист.трещин
и к.пуз. ы
01 б/н 0 0 0 0 0 0 0
б/н 0 0 0 0 0 0 0
02 б/н 0 0 0 0 0 0 0
б/н 0 0 0 0 0 0 0
03 б/н 0 0 0 0 0 0 0
б/н 0 0 0 0 0 0 0
04 б/н 0 0 0 0 0 0 0
б/н 0 0 0 0 0 0 0
Особое значение придавалось оценке микроструктуры стали на наличие в ней карбидной сетки и дельта-феррита. Испытанные после специальной термообработки образцы на ударную вязкость были отобраны и из них изготовлены в продольном направлении волокна шлифы.
Оценка микроструктуры производилась по эталонам, разработанным на травленых в 10%-ом водном растворе щавелевой кислоты.
Таблица 4.
№ № п.п. № плавки Режим т/о Оценка микроструктуры на наличие карбидной сетки х500
1 04 1 II Карбидной сетки нет, много остаточной У Карбидной сетки нет, много остаточной У
2 05 1 II Карбидной сетки нет, много остаточной У Карбидной сетки нет, много остаточной У
3 06 1 II Карбидной сетки нет, много остаточной У Карбидной сетки нет, много остаточной У
4 07 1 II Карбидной сетки нет Карбидной сетки нет
Микроструктура представляет собой мартенсит с участками остаточного аустенита, иногда большими отдельными карбидами по полю шлифа. Карбидная
сетка по границам зерен в стали плавок 01, 02, 03, 04 отсутствует, также в этих плавках не обнаружено 5-феррита.
Выводы
• Исследованы механические свойства выплавленного металла на образцах, вырезанных из 0 90мм и Н70 мм. Механические свойства всех 4-х плавок, исследованных на стандартных образцах, полностью удовлетворяют требованиям ТУ 14-1-2902-80.
• Микроструктура 4-х плавок исследовалась на ударных образцах и она полностью удовлетворяет требованиям допустимых эталонов микроструктуры на карбидной сетке и 5-ферриту.
• Применение стали марки 07Х16Н6М-Ш целесообразно после разовой переплавки и соблюдении написанных выше условий. Изделия, полученные таким образом, гарантированно будут выполнять свою функцию в соответствии с ТУ для данного сплава.
Список литературы:
Гуляев А.П. Металловедение. - М: Металлургия, 1986. - 646 с.
Большаков В.И., Береза О.Ю., Харченко В.И. Прикладное материаловедение. - Д., 1999. - 350 с.
Шаповалова О.М., Носова Т.В, Васильев С.Ю. Взаимное влияние компонентов на свойства конструкционных сталей, обработанных технологическими добавками из отходов // Строительство, материаловедение. - Д.: ПГАСИА, 1997. - С.95. Шаповалова О.М., Иванченко Т.И., Маркова И.А. Внедрение сырьевых композитов из конверсионных отходов для обработки сталей и сплавов // Конверсия и экология. -Лесное. 1997. - С.109-110.
