Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей
Наведено дані комплексного дослідження впливу вуглецю та титану, які підтверджують покращення ливарних та механічних властивостей хромоалюмінієвих сталей. Запропоновано шляхи підвищення технологічних властивостей жаростійких хромоалюмінієвих сталей....
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2011
|
| Назва видання: | Металл и литье Украины |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104384 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей / І.А. Верес, Г.Є. Федоров, М.М. Ямшинський, В.С. Назаренко, О.В. Соболюк // Металл и литье Украины. — 2011. — № 1. — С. 29-31. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-104384 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1043842016-07-09T03:01:43Z Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей Верес, І.А. Федоров, Г.Є. Ямшинський, М.М. Назаренко, В.С. Соболюк, О.В. Наведено дані комплексного дослідження впливу вуглецю та титану, які підтверджують покращення ливарних та механічних властивостей хромоалюмінієвих сталей. Запропоновано шляхи підвищення технологічних властивостей жаростійких хромоалюмінієвих сталей. Приведены данные комплексного исследования влияния углерода и титана, подтверждающие улучшение литейных и механических свойств хромоалюминиевых сталей. Предложены пути повышения технологических свойств жаропрочных хромоалюминиевых сталей. Results of complex research of carbon and titan influence that confirm improvement of casting and mechanical properties of chrome-aluminium steel are given. The ways of technological properties increase of heat-resistant chrome-aluminium steels were offered. 2011 Article Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей / І.А. Верес, Г.Є. Федоров, М.М. Ямшинський, В.С. Назаренко, О.В. Соболюк // Металл и литье Украины. — 2011. — № 1. — С. 29-31. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104384 621.745.55 uk Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Наведено дані комплексного дослідження впливу вуглецю та титану, які підтверджують покращення ливарних та механічних властивостей хромоалюмінієвих сталей. Запропоновано шляхи підвищення технологічних властивостей жаростійких хромоалюмінієвих сталей. |
| format |
Article |
| author |
Верес, І.А. Федоров, Г.Є. Ямшинський, М.М. Назаренко, В.С. Соболюк, О.В. |
| spellingShingle |
Верес, І.А. Федоров, Г.Є. Ямшинський, М.М. Назаренко, В.С. Соболюк, О.В. Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей Металл и литье Украины |
| author_facet |
Верес, І.А. Федоров, Г.Є. Ямшинський, М.М. Назаренко, В.С. Соболюк, О.В. |
| author_sort |
Верес, І.А. |
| title |
Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей |
| title_short |
Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей |
| title_full |
Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей |
| title_fullStr |
Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей |
| title_full_unstemmed |
Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей |
| title_sort |
комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104384 |
| citation_txt |
Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану на технологічні властивості жаростійких хромоалюмінієвих сталей / І.А. Верес, Г.Є. Федоров, М.М. Ямшинський, В.С. Назаренко, О.В. Соболюк // Металл и литье Украины. — 2011. — № 1. — С. 29-31. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT veresía kompleksnedoslídžennâvplivuvuglecûtatitanunatehnologíčnívlastivostížarostíjkihhromoalûmíníêvihstalej AT fedorovgê kompleksnedoslídžennâvplivuvuglecûtatitanunatehnologíčnívlastivostížarostíjkihhromoalûmíníêvihstalej AT âmšinsʹkijmm kompleksnedoslídžennâvplivuvuglecûtatitanunatehnologíčnívlastivostížarostíjkihhromoalûmíníêvihstalej AT nazarenkovs kompleksnedoslídžennâvplivuvuglecûtatitanunatehnologíčnívlastivostížarostíjkihhromoalûmíníêvihstalej AT sobolûkov kompleksnedoslídžennâvplivuvuglecûtatitanunatehnologíčnívlastivostížarostíjkihhromoalûmíníêvihstalej |
| first_indexed |
2025-07-07T15:16:46Z |
| last_indexed |
2025-07-07T15:16:46Z |
| _version_ |
1837001769415081984 |
| fulltext |
29МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (212) ’2011
УДК 621.745.55
І. А. Верес, Г. Є. Федоров, М. М. Ямшинський, В. С. Назаренко, О. В. Соболюк
Національний технічний університет України «КПІ», Київ
Комплексне дослідження впливу вуглецю та титану
на технологічні властивості жаростійких
хромоалюмінієвих сталей*
Наведено дані комплексного дослідження впливу вуглецю та титану, які підтверджують покращення ливарних та
механічних властивостей хромоалюмінієвих сталей. Запропоновано шляхи підвищення технологічних властиво-
стей жаростійких хромоалюмінієвих сталей.
Ключові слова: жаростійка сталь, жаростійкість, легування, хромоалюмінієва сталь, ливарні властивості
Ж
аростійкі сплави, які використовують для виго-
товлення деталей, що працюють в умовах ви-
соких температур та агресивних середовищ,
мають недоліки [1-3] (містять у своєму складі
дорогі та дефіцитні елементи, мають незадовільні
ливарні властивості та експлуатаційні характери-
стики), тому вони повинні відповідати таким вимо-
гам: мати високі температури плавлення, високі
окалиностійкість, термостійкість і ростостійкість; ма-
ти задовільні ливарні властивості; бути недорогими і
недефіцитними.
Відомо, що замінювачами дорогих хромонікелевих
сталей і сплавів можуть бути сталі з хромом та
алюмінієм [4, 5] після визначення співвідношення
елементів у їх складі та оптимізації технологічних
процесів виплавлення сплавів і виготовлення із них
якісних виливків.
Покращення властивостей високолегованих ста-
лей можна досягти додатковим обробленням їх тита-
ном, молібденом, ванадієм тощо [6]. Серед цих еле-
ментів найдешевший – титан, який вводять у сталі у
вигляді феротитану. Оскільки титан є активним кар-
бідоутворювальним елементом, теоретичний і прак-
тичний інтерес представляє визначення оптималь-
ного співвідношення в хромоалюмінієвих сталях ву-
глецю і титану з метою підвищення характеристик
міцності при збереженні ливарних та експлуатацій-
них властивостей.
Встановлено, що практична рідкотекучість хро-
моалюмінієвих сталей зростає при вмісті вуглецю
до 0,4 % внаслідок підвищення температурного ін-
тервалу рідкого стану. Додавання 0,35 % Ti також під-
вищує цей показник, що обумовлено його високою
розкиснювальною здатністю та зниженням темпера-
тури початку кристалізації сталей. Подальше збіль-
шення його вмісту знижує рідкотекучість внаслідок
утворення великої кількості оксидних плівок (рис.1, а).
Лінійна усадка у хромоалюмінієвих сталях змен-
шується з підвищенням вмісту вуглецю, але додаван-
ня титану (%) дещо її збільшує: у низьковуглецевих
сталях максимальне значення усадки досягається
при 0,35, середньовуглецевих – 0,25, високовугле-
цевих – 0,15 (рис. 1, б). Підвищення лінійної усадки
здійснюється внаслідок дегазації розплаву титаном
та утворення високотемпературних сполук – окси-
дів, нітридів та карбідів, які є додатковими центрами
кристалізації.
Вуглець зменшує тріщиностійкість хромоалюміні-
євих сталей через подрібнення первинного зерна,
але додавання титану (%, у низьковуглецеві сталі –
до 0,35, середньовуглецеві – до 0,25 та високовугле-
цеві – до 0,15) знижує тріщиностійкість сталей шля-
хом збільшення лінійної усадки (рис. 1, в).
Сталь може набути високих механічних власти-
востей внаслідок утворення залізом твердих розчи-
нів, тобто легованого фериту або аустеніту та дис-
персійного тверднення. Проте наявність на межах
зерен шкідливих домішок суттєво знижує процеси
зміцнення, і вони стають неефективними або навіть
шкідливими.
Зміна концентрації вуглецю від 0,10 % до 0,79 по-
дрібнює первинне зерно хромоалюмінієвої сталі з
180 мкм до 40-45, при цьому спостерігається збіль-
шення кількості та розмірів карбідів, які розташову-
ються на межах та всередині зерен (рис. 2).
Невеликі присадки титану (до 0,15 %) збільшують
кількість неметалевих вкраплень (переважно окси-
дів), які він утворює внаслідок розкиснення розплаву
і які залишаються в металі (рис. 3, б) та знижують ме-
ханічні властивості.
Подальше підвищення вмісту титану призводить
до появи в структурі металу дрібних кутастих карбо-
нітридів, які розташовуються переважно всередині
зерен. Карбонітриди титану є додатковим центрами
кристалізації, що і сприяє зменшенню розмірів зер-
на з 82 мкм до 48. Проте присадки титану в сталь
більше 0,6 % вуглецю зумовлюють появу в структу-
рі значної кількості неметалевих вкраплень і тому є
небажаними (рис. 3, д, е).
Підвищення вмісту вуглецю робить сталі міцні-
шими. Максимальне значення тимчасового опору
розриванню в усіх досліджених сталях спостерігається
* По материалам VI Международной научно-практической конференции «Литье-2010», состоявшейся 21-23 апреля 2010 г.
в Запорожье
30 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (212) ’2011
при вмісті вуглецю близько 0,4 % (рис. 4, а). Подальше
підвищення вмісту вуглецю в хромоалюмінієвій сталі
знижує міцність внаслідок збільшення кількості та не-
рівномірного розташування карбідів (рис. 2, г).
Збільшення в хромоалюмінієвих сталях вмісту ву-
глецю і титану сприяє зростанню твердості (рис. 4, б)
внаслідок пропорційного збільшення в структурі ме-
талу кількості карбідів різного складу та карбонітри-
дів, які мають значно вищу твердість, ніж легований
хромом та алюмінієм ферит.
Підвищення в хромоалюмінієвих сталях вміс-
ту вуглецю і титану сприяє зростанню твердо-
сті (рис. 4, б) внаслідок пропорційного збільшення в
структурі металу кількості карбідів різного складу та
карбонітридів, які мають значно вищу твердість, ніж
легований хромом та алюмінієм ферит.
Зміна вмісту вуглецю в хромоалюмінієвій сталі
(у %) від 0,08 до 0,8 сприяє зростанню мікротвердості
на 20-25, а зміна вмісту титану до 1,4 – на 30-35.
Отже, на підставі детального аналізу результа-
тів досліджень щодо впливу вмісту вуглецю та ти-
тану на технологічні властивості хромоалюмініє-
вої сталі можна зробити висновок, що найкращий
комплекс ливарних та механічних характеристик має
середньовуглецева сталь із вмістом 0,30-0,40 % С та
0,3-0,6 % Ti. Проте ці межі необхідно корегувати за-
лежно від технологічних особливостей литої деталі
та умов її експлуатації.
Наприклад, якщо вироби використовують для ро-
боти при підвищених навантаженнях, тоді вміст титану
повинен бути на рівні 0,5-0,6 %; для виготовлення ве-
ликогабаритних тонкостінних виливків з мінімальною
усадкою сталь повинна мати до 0,5 % С та 0,6 % Ti.
а б
в г
Мікроструктура хромоалюмінієвої сталі, легованої тита-
ном (%: 0,3 Ті; 30,2 Cr; 1,5 Al) залежно від вмісту в ній вуглецю, %:
0,10 (а); 0,19 (б); 0,41 (в); 0,79 (г); ×100
Рис. 2.
Мікроструктура хромоалюмінієвої сталі (%: 0,4 С; 30,0 Cr;
1,5 Al) залежно від вмісту в ній титану, %: без Ті (а); 0,13 (б); 0,26 (в);
0,52 (г); 0,68 (д); 1,36 (е); ×100
Рис. 3.
а б
в г
д е
Вплив титану на рідкотекучість (а), лінійну усадку (б) та
тріщиностійкість (в) хромоалюмінієвої сталі, у % (30,2 Cr; 1,5 Al):
1 – 0,08 С; 2 – 0,4 С; 3 – 0,8 С
Рис. 1.
0 0,4 0,8 1,2 1,6
200
300
400
500
600
700
Р і д
к о т е к у ч і с т ь ,
м м
1
2
3
а
Р
ід
ко
те
ку
чі
ст
ь,
м
м
Вміст Ті, %
0 0,4 0,8 1,2 1,6
0
0,4
0,8
1,2
1,6
П л о щ а т
р і щ и н и , с
м
1
2
3
2
в
П
ло
щ
а
тр
іщ
ин
и,
с
м
2
0 0,4 0,8 1,2 1,6
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
Л і н і й н а у с а д к а ,
% 1
2
3
б
Лі
ні
йн
а
ус
ад
ка
, %
31МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (212) ’2011
Висновки
Таким чином, комплексне дослідження впливу ву-
глецю і титану на технологічні властивості жаростій-
кої хромоалюмінієвої сталі дало можливість рекомен-
дувати покращений варіант ливарного матеріалу для
Верес И. А., Федоров Г. Е., Ямшинский М. М., Назаренко В. С., Соболюк О. В.
Комплексное исследование влияния углерода и титана
на технологические свойства жаростойких хромоалюминиевых сталей
Аннотация
Приведены данные комплексного исследования влияния углерода и титана, подтверждающие улучшение литейных
и механических свойств хромоалюминиевых сталей. Предложены пути повышения технологических свойств жаро-
прочных хромоалюминиевых сталей.
Ключевые слова
жаростойкая сталь, жаростойкость, легирование, хромоалюминиевая сталь, литейные
свойства
1. Францевич И. Н. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов. – Киев: Гостехиздат, 1963. – 323 с.
2. Щедров К. П., Гакман Э. П. Жаростойкие материалы. – М.; Л.: Машиностроение, 1965. – 166 с.
3. Гудремон Э. Специальные стали. – М.: Металлургия, 1966. – 736 с.
4. Эмингер З., Вебер К. Производство отливок из специальных сталей. – М.: Машгиз, 1960. – 141 с.
5. Гольдштейн М. И., Грачев С. В., Векслер Ю. Г. Специальные стали. – М.: МИСиС, 1999. – 480 с.
6. Гаврилюк В. П., Марковский Е. А. Литые железохромистые сплавы. – Киев: Процессы литья, 2001. – 260 с.
ЛИТЕРАТУРА
Рис. 4. Вплив титану на міцність (а) та твердість (б) хромоалюмінієвої сталі (%: 30,2 Cr; 1,5 Al) із кількістю вуглецю, %: 1 – 0,08; 2 – 0,4; 3 – 0,8
Вміст титану, %
0 0,4 0,8 1,2 1,6
Вміст титану, %
160
200
240
280
Т в е р д і с т ь ,
Н В
1
2 3
б
Тв
ер
ді
ст
ь,
Н
В
0 0,4 0,8 1,2 1,6
200
300
400
500
Т и м ч а с о в и й о
п і р р
о з р
и в а н н ю ,
М П а
1
2
3
а
Ти
м
ча
со
ви
й
оп
ір
р
оз
ри
ва
нн
ю
, М
П
а
Вміст титану, %
Veres I., Fedorov G., Yamshinskiy M., Nazarenko V., Soboluk O.
Complex research of carbon and titan influence on technological properties
of heat-resistant chrome-aluminum steels
Summary
Results of complex research of carbon and titan influence that confirm improvement of casting and mechanical properties
of chrome-aluminium steel are given. The ways of technological properties increase of heat-resistant chrome-aluminium
steels were offered.
Поступила 06.09.10
Keywords heat resistant steel, heat resistance, alloying, chrome-auminium steel, casting properties
виробництва виливків, які працюють в умовах висо-
ких температур і агресивних середовищ – хромоалю-
мінієву сталь, леговану титаном, такого складу, %:
С = 0,30-0,40; Cr = 28-32; Al = 1,2-2,0; Ті = 0,25-0,60;
Si < 1,0; Mn < 0,8; P < 0,025; S < 0,025.
|