Влияние нанопорошковых инокуляторов на структуру и свойства литого металла высокопрочных низколегированных сталей

Abstract

Представлены результаты исследований литой структуры высокопрочной низколегированной стали 14ХГНДЦ, в металлический расплав которой вводили нанопорошковые частицы инокуляторов различных соединений — оксидов, карбидов и нитридов (TiC, TiN, SiC, VC, NbC, TiO₂, Al₂O₃, MgO, ZrO₂). Для исследований использовали физическую модель, в которой металл предварительно расплавлялся плазмой электрической дуги, горящей в защитных газах Ar + CO₂. Исследования показали эффективность применения инокуляторов оксидов титана TiO₂ и циркония ZrO₂, что дало возможность обеспечить высокие значения временного сопротивления (708 и 621 МПа) и ударной вязкости KCV–₂₀ (60 и 72,9 Дж/см²) металла слитка в результате формирования бейнитных или игольчатых структур. Благодаря установке имитации термических циклов Gleeble 3800 стало возможным уточнение методики определения температур фазовых превращений с использованием метода цветовой маски и установление взаимосвязи между температурными интервалами бейнитного и мартенситного превращения, количеством структурных составляющих и типом применяемого иннокулятора.

The paper presents the results of studying cast structure of high-strength low-alloyed steel 14KhGNDTs, at addition of nanopowder particles of inoculators of different compounds, namely oxides, carbides and nitrides (TiC, TiN, SiC, VC, NbC, TiO₂, Al₂O₃, MgO, ZrO₂) to its metal melt. Investigations were performed on a physical model, in which the metal was premelted by plasma of electric arc running in Ar + CO₂ shielding gases. Investigations showed the effectiveness of application of inoculators of titanium (TiO2) and zirconium (ZrO₂) oxides, that provided high values of ultimate strength (708 and 621 MPa) and impact toughness KCV–₂₀ (60 and 72.9 J/cm²) of ingot metal, as a result of formation of bainite and acicular structures. Gleeble 3800 system for thermal cycle simulation enables optimization of the procedure of determination of phase transformation temperatures with application of colour masking method and correlating the temperature ranges of bainite and martensite transformation, quantity of structural components and type of applied inoculator.