Вплив попереднього оксидування на механічні властивості феритної сталі за умови впливу кисневмісного свинцевого розплаву

Abstract

Вивчено вплив режимів попереднього дифузійного оксидування на механічні властивості феритної сталі SUН409L (система Fe-11Cr) у розплаві кисневмісного свинцю (10⁻⁶…10⁻⁷ мас.%) у температурному інтервалі 400…600 оС. Встановлено, що в результаті оксидування в інтервалі температур 600…800 °С протягом 24…150 год формується оксидна плівка (1…4 мкм), товщина і склад якої залежать від температури і тривалості оксидування. Зокрема, ріст температури веде до еволюції фазового складу плівки від магнетиту до хромвмісної шпінелі та острівкового утворення оксиду хрому Cr₂O₃, а також до збільшення розмірів зерен. Оксидування призводить до зниження межі міцності та пластичності сталі, причому ступінь погіршення механічних властивостей співвідноситься з ростом розміру зерна. У свинцевому середовищі міцність оксидованих зразків зменшується в порівнянні з вакуумом, причому найбільше для оксидування, яке веде до максимального росту розмірів зерна. У той же час наявність оксидного шару, який обмежує прямий контакт розплаву з поверхнею, запобігає окрихчуванню сталі в свинці, яке проявляється в інтервалі 400…450 °С. В результаті пластичність сталі після попереднього оксидування зберігається практично такою ж як у вакуумі. Як і у вакуумі, вищу пластичність у свинці зберігає оксидування, яке мінімально змінює розмір зерна сталі (600 і 800 °С протягом 24 год).

Изучено влияние режимов предварительного диффузионного оксидирования на механические свойства ферритной стали SUН409L (система Fe-11Cr) в расплаве кислородсодержащего свинца (10⁻⁶…10⁻⁷ мас.%) при температурах 400...600 °С. Установлено, что в результате оксидирования в интервале температур 600...800 оС в течение 24...150 ч формируется оксидная пленка (1...4 мкм), толщина и состав которой зависят от температуры и продолжительности оксидирования. В частности, рост температуры приводит к эволюции фазового состава пленки от магнетита к хромсодержащей шпинели и островкового образования оксида хрома Cr₂O₃, а также к увеличению размеров зерен. Оксидирование приводит к снижению предела прочности и пластичности стали, степень которого соотносится с ростом размеров зерен. В свинцовой среде прочность оксидированных образцов по сравнению с вакуумом уменьшается, причем больше для оксидирования, которое ведет к максимальному росту размера зерна. В то же время наличие оксидного слоя, ограничивающего прямой контакт расплава с поверхностью, предотвращает охрупчивание стали, которое проявляется в интервале 400...450 °С. Высшая пластичность стали в свинце сохраняется после предварительного оксидирования, минимально изменяющего размер зерна стали (600 и 800 °С в течение 24 ч).

The influence of preliminary diffusion oxidation on mechanical properties of ferritic steel SUH409L (Fe-11Cr) in oxygen containing lead melt (10⁻⁶…10⁻⁷ wt.%) in temperature range 400...600 °C has been studied. Oxidation in the temperature range 600...800 °C for 24...150 h results the formation of oxide films (1...4 μm). The thickness and composition of films depends on temperature and duration of oxidation. In particular, the increase in temperature leads to the increase in grain size of steel and the evolution of oxide’s phase composition from magnetite to chromium-containing spinel and discontinuous formation of chromium oxide Cr₂O₃. The oxidation leads to decrease tensile strength and ductility of steel that correlates with increasing grain size. In lead the strength of pre-oxidized samples reduces. It manifests itself more significant for oxidation which leads to the maximum growth of grain sizes. It was evidence of that the presence of oxide layer limits direct contact between metal and lead that consequently prevents steel embrittlement. The oxidation which minimally affects on the grain sizes of steel (600 and 800 °C within 24 hours) provides the minimal losses in plasticity in lead.