О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах

Исследованы химические соединения кислорода в чугунах и сталях с привлечением петрографического, рентгеноспектрального и других методов анализа. Установлено, что в сталях и чугунах кислород образует не только высшие окcиды, но и низшие — субокислы (AlO, Al₂O, SiO, Mg₂O и др.). Наличие субокисной фор...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2018
Автори:	Иванов, В.Г., Пирожкова, В.П., Лунев, В.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2018
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166595
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:	О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах / В.Г. Иванов, В.П. Пирожкова, В.В. Лунев // Металл и литье Украины. — 2018. — № 11-12 (306-307). — С. 29-34. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-166595
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1665952020-02-27T01:27:11Z О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах Иванов, В.Г. Пирожкова, В.П. Лунев, В.В. Исследованы химические соединения кислорода в чугунах и сталях с привлечением петрографического, рентгеноспектрального и других методов анализа. Установлено, что в сталях и чугунах кислород образует не только высшие окcиды, но и низшие — субокислы (AlO, Al₂O, SiO, Mg₂O и др.). Наличие субокисной формы кислорода в чугунах имеет большое значение не только в плане определения общего содержания кислорода, но и что более важно, в формировании морфологии включений графита и структуры металла. Досліджено хімічні сполуки кисню в чавунах і сталях із залученням петрографічного, рентгеноспектрального та інших методів аналізу. Встановлено, що в сталях і чавунах кисень утворює не тільки вищі оксиди, але і нижчі – субоксиди (AlO, Al₂O, SiO, Mg₂O тощо). Наявність субоксидної форми кисню в чавунах має велике значення не тільки в плані визначення загального вмісту кисню, але, що більш важливо, в формуванні морфології включень графіту і структури металу. The chemical compounds of oxygen in cast irons and steels with the involvement of petrographic, X-ray- spectral and other methods of analysis have been studied. It has been established that oxygen forms not only super oxides but also suboxides (AlO, Al₂O, SiO, Mg₂O, etc.) in steels and cast irons. The presence of a suboxide oxygen form in cast irons is of great importance not only in terms of determining the total oxygen content, but more importantly in the formation of the morphology of graphite inclusions and the metal structure. 2018 Article О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах / В.Г. Иванов, В.П. Пирожкова, В.В. Лунев // Металл и литье Украины. — 2018. — № 11-12 (306-307). — С. 29-34. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166595 669.11:546.21 ru 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	Russian
description	Исследованы химические соединения кислорода в чугунах и сталях с привлечением петрографического, рентгеноспектрального и других методов анализа. Установлено, что в сталях и чугунах кислород образует не только высшие окcиды, но и низшие — субокислы (AlO, Al₂O, SiO, Mg₂O и др.). Наличие субокисной формы кислорода в чугунах имеет большое значение не только в плане определения общего содержания кислорода, но и что более важно, в формировании морфологии включений графита и структуры металла.
format	Article
author	Иванов, В.Г. Пирожкова, В.П. Лунев, В.В.
spellingShingle	Иванов, В.Г. Пирожкова, В.П. Лунев, В.В. О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах Металл и литье Украины
author_facet	Иванов, В.Г. Пирожкова, В.П. Лунев, В.В.
author_sort	Иванов, В.Г.
title	О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах
title_short	О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах
title_full	О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах
title_fullStr	О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах
title_full_unstemmed	О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах
title_sort	о субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2018
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166595
citation_txt	О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах / В.Г. Иванов, В.П. Пирожкова, В.В. Лунев // Металл и литье Украины. — 2018. — № 11-12 (306-307). — С. 29-34. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT ivanovvg osubokcidnojformekislorodavstalâhičugunah AT pirožkovavp osubokcidnojformekislorodavstalâhičugunah AT lunevvv osubokcidnojformekislorodavstalâhičugunah
first_indexed	2025-07-14T22:17:07Z
last_indexed	2025-07-14T22:17:07Z
_version_	1837662395167670272
fulltext	29ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) таллом, в котором он растворен. Такие соединения предлагается рассматривать [2] в виде субокислов типа МеxО, известных для данного металла. О существовании в жидкой стали комплексов, отвечающих составу МеxО, упомянуто в работе [3]. Установлено, что компоненты стали, обладающие большим сродством к кислороду, чем железо, прояв- ляют заметные поверхностно-активные свойства [3]. Считают также [4], что в зависимости от концентра- ций раскислителя в металле, может образовываться не один, а несколько продуктов раскисления. Причем состав появившихся продуктов раскисления опреде- ляется валентностью элемента раскислителя [4]. Отмечается [5], что в железных расплавах, кисло- род находится не только в атомарном, но и связан- ном состоянии – в виде субокислов. Очень противоречиво также оценивается роль кислорода в чугунах и, в особенности, его влияние на формообразование графитовой фазы. По результатам исследований, проведенных в работе [6], установлено, что основное влияние на зарождение и морфологию графита оказывает со- держание марганца и серы, а также их соотношение. Прямого влияния кислорода на зарождение графита не выявлено [6]. В работе [7] также утверждается, что кислород не оказывает существенного влияния на кристаллиза- цию чугуна и присутствует в расплаве в комбиниро- ванном состоянии: растворенном и в виде оксидов. Так [7], растворенный кислород в немодифицирован- ном чугуне вызывает охлаждающий эффект, а после графитизирующего модифицирования равновесная растворенная часть кислорода облегчает графитиза- цию путем образования дисперсных предваритель- но кристаллизующихся («свежих») неметаллических включений в жидком чугуне. Неметаллическим включениям, в которых при- сутствует кислород, – оксидам, оксисульфидам и др. особая роль отводится во многих работах. По мне- нию авторов [8–13], именно эти соединения явля- ются зародышами графитовых включений. Причем считается даже, что оксидные включения одних эле- ментов могут служить зародышами пластинчатого В ведение. Совершенствование качества наибо- лее распространенных конструкционных матери- алов – сталей и чугунов – остается актуальной задачей материаловедения и литейного произ- водства. Одним из путей повышения физико-меха- нических и эксплуатационных свойств этих матери- алов является рафинирование от вредных примесей и газов. Поэтому современное производство ста- ли уже не обходится без операций дефосфорации, десульфурации, раскисления, дегазации и других внепечных обработок жидкого металла. Некоторые операции находят применение и при производстве чугунов, хотя в значительно меньшем объеме. До- статочно хорошая изученность негативного влияния примесей серы, фосфора, кислорода и других газов на свойства сталей и чугунов позволила значительно повысить показатели качества и эксплуатационной надежности железоуглеродистых изделий. Однако дискуссионным остаются вопросы о форме присут- ствия газов в жидких железоуглеродистых расплавах, что объясняет зачастую неэффективность рафини- рующих обработок или появления различных дефек- тов газового происхождения. Поэтому исследование форм существования газов, и в частности кислорода в расплавах, является актуальным для дальнейшего совершенствования физико-механических и эксплуа- тационных свойств сплавов. Анализ литературных данных и постанов- ка проблемы. В настоящее время в литературе нет единого мнения относительно форм существования кислорода в жидких расплавах. Растворимость кислорода в твердом железе край- не незначительна (до 0,001 % по массе) и на не- сколько порядков возрастает в жидком состоянии. В процессе кристаллизации и охлаждения происходит выделение избыточных фаз – оксидов, которые во многом и определяют комплекс физико-механиче- ских свойств металла. В более ранних публикациях отмечалось, что кис- лород в жидком железе находится не в виде молекул, а в атомарном или ионном состоянии [1]. Согласно представлениям работы [2], кислород, растворенный в металле, связан в химическое соединение с ме- УДК 669.11:546.21 В.Г. Иванов, канд. техн. наук, доц., ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9216-3493, e-mail: ivanov@zntu.edu.ua В.П. Пирожкова, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3849-8372 В.В. Лунев, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4072-610 Запорожский национальный технический университет, г. Запорожье, Украина О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах Исследованы химические соединения кислорода в чугунах и сталях с привлечением петрографического, рентгеноспектрального и других методов анализа. Установлено, что в сталях и чугунах кислород образует не только высшие окcиды, но и низшие — субокислы (AlO, Al 2 O, SiO, Mg 2 O и др.). Наличие субокисной формы кислорода в чугунах имеет большое значение не только в плане определения общего содержания кислорода, но и что более важно, в формировании морфологии включений графита и структуры металла. Ключевые слова: кислород, сталь, чугун, графит, субокислы. 30 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) только известного стехиометрического состава, но и других возможных форм, а также определить их роль в структурообразовании данных сплавов. Цель и задачи исследования. Целью данной ра- боты было изучить формы, в которых может суще- ствовать кислород в железоуглеродистых сплавах, а также определить его роль в зарождении графитной фазы в чугунах. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: – исследовать химические соединения кислорода в чугунах и сталях с привлечением петрографическо- го, рентгеноспектрального и других методов анализа; – установить влияние окислов пониженной ва- лентности (субокислов) на структурообразование чу- гунов и формирование графитовых включений. Материалы и методы исследования форм кислорода в чугунах. Для исследования форм кис- лорода в сталях и чугунах использовали металлогра- фический, микрорентгеноспектральный, петрографи- ческий, петрологический, масс-спектрометрический и газовый анализы. Металлографический анализ осуществляли с по- мощью микроскопа Zeiss Axiovert 200 MAT (Германия). Микрорентгеноспектральный анализ проводи- ли с помощью электронного растрового микроскопа SUPRA 40 WDS (Karl Zeiss, Германия). Петрографические исследования выполняли в от- раженном свете на микроскопе МБИ-6 и проходящем свете на кристаллооптическом микроскопе МИН-8 с использованием стандартных наборов иммерсион- ных жидкостей. Петрография в комплексе с кристаллооптикой превратилась в новую науку – петрологию, изучаю- щую межвалентное взаимодействие в системах с переходными металлами. Изменение валентности последних может контролироваться пока только пе- трографическим методом. Газовый анализ выполняли на эксхалографе «Бальцерс» методом вакуум-плавления, а также на установках Leco в атмосфере инертных газов. Использовали углеродистые (15Л), электротех- нические (Э3), низколегированные (ШХ15) и др. ста- ли, а также серые и высокопрочные чугуны (СЧ10, ВЧ500-2). Указанные сплавы были получены при ин- дукционной плавке в печах ИСТ-0,06, кроме того, из- учались сплавы после электрошлакового переплава на установке А550У-02. Результаты исследования. Результаты иссле- дований оксидных неметаллических включений в ста- лях, раскисленных алюминием, показаны на рис. 1, 2. Как видно, в сталях, раскисленных или легиро- ванных алюминием, было обнаружено в составе не- металлических включений наличие не только Al2O3, но и низших окислов алюминия – AlO, Al2O, а также твердый раствор Al2O-(AlO)x· Al2O3 переменного не- стехиометрического состава. Особенно много таких включений наблюдалось в металле после электро- шлакового переплава. Химический анализ включений, выделенных элек- тролизом, показал, что сумма окислов, пересчитан- ная на известный окисел Al2O3, превышает 100 %. графита, а других – шаровидного [8]. Образова- ние включений графита на таких включениях может иметь очень сложный механизм. Так, обнаружено [9, 10], что в ядрах неметаллических включений непра- вильной (многогранной) или округлой (шаровидной) формы типа (Mn, X)S присутствует кислород и алю- миний (где X = Fe, Al, O, Ca, Si, Sr, Ti и т. п.). Такие включения, часто покрытые еще и тонким слоем си- ликатов, являются основными центрами образова- ния пластинчатого графита в экспериментально вы- плавленных чугунах. Предложена трехступенчатая модель зарождения графита в серых чугунах [12], где на первом этапе об- разуются мелкие включения оксидов (менее 2 мкм), затем осаждаются более крупные (менее 5 мкм) ком- плексные (Mn, X)S соединения. На заключительном – третьем этапе – графит осаждается по бокам суль- фидов (Mn, X)S, которые имеют низкое кристалло- графическое несоответствие с графитом. Образование оксидов на первом этапе более ин- тенсивно происходит при наличии в чугунах сильных раскислителей – алюминия, кремния, магния и др. [12]. В работе [13] установлено, что кремний раскис- ляет чугуны при более низких температурах, при бо- лее высоких температурах эта функция принадлежит углероду. Активность кислорода также находится в прямой зависимости от формы включений графита (пластинчатой, вермикулярной, шаровидной) [13]. Согласно [14], кислород в графитизированных чугунах существенно влияет на кристаллизацию и свойства чугунов. Установлены прямые зависимости между содержанием кислорода и формой включений графита в чугунах, модифицированных различными лигатурами (Ni-Mg и Fe-Si-Mg) [14]. В работе [15] утверждается, что в расплаве чу- гуна обычно содержатся двойные оксидные пленки (bifilms). Эти силикатные оксидные пленки обеспе- чивают подложку, на которой образуются оксисуль- фиды и зародыши графита. Наличием этих двойных силикатных пленок объясняют все многообразие морфологии графита. Пластинчатый графит растет вдоль пленок, а шаровидный – при разрушении этих пленок, например, при добавке магния. Таким образом, почти во всех рассмотренных ра- ботах установлено непосредственное или опосредо- ванное влияние кислорода, в виде оксидов, на фор- мирование структуры железоуглеродистых распла- вов. Однако единого механизма влияния кислорода на структурообразование не выработано. Наш многолетний опыт показал, что в структу- ре металла присутствуют не только окислы высших валентностей, но и субокислы, а также фазы пере- менного нестехиометрического состава. Однако роль этих соединений в формировании структуры и влиянии на свойства металлических изделий изуче- на недостаточно. Кроме того, как показано в работе [16], субокисная форма кислорода не определяется методом вакуум-плавления, как наиболее распро- страненного метода определения содержания кис- лорода. Поэтому в данной работе особое внимание было уделено исследованию соединений кислорода, которые могут образовываться в чугунах и сталях, не 31ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) Долгое время химики искали ошибки в своих обще- принятых методиках. После применения петрогра- фического метода исследования анодного осадка, пересчет алюминия производили не только на Al2O3, но и Al2O, что устраняло данную неувязку. На рис. 3 показаны силикатные глобули в сталях, легированных кремнием. На рис. 4, 5 показаны выявленные низшие оксиды элементов, присутствующих в чугунах (магния, кремния). Обсуждение результатов исследования. Сравнительные петрографические исследования ча- стиц Al2O3, Al2O и Al2O-(AlO)x· Al2O3 в стали показали, что они не имеют постоянной оптической константы (N). Показатели светопреломления таких частиц ко- леблются в широких пределах и заметно выше, чем у Al2O3 (1,759) и ниже чем у Al2O (2,13). Данные ми- кроренгеноспектрального анализа фиксировали же только наличие алюминия (рис. 1). Масс-спектрометрическими исследованиями уста- новлено в составе таких включений наличие AlO и Al2O (рис. 2). Аналогичные результаты были получены и в ста- лях, легированных кремнием (рис. 3). Результаты пе- трографических исследований подобных включений были опубликованы в предыдущей работе авторов статьи [17]. Где также, в составе неметаллических включений, были обнаружены субокислы кремния SiO и Si2O и твердые растворы типа Si2O-(SiO)x· SiO2 в виде стекловидных глобулей. По данным масс- спектрометрического анализа, в паровой фазе над экстрагированными глобулями обнаружены положи- тельные ионы с массовыми частицами, отвечающи- ми SiO и Si2O. Наглядным примером нестехиометрического со- става стекловидных глобулей является непостоян- ство оптических свойств: изменение прозрачности, окраски и, соответственно, величины показателя светопреломления, характеризующего физико-хими- ческую природу вещества (рис. 3). Измерение вели- чины показателя светопреломления осуществляется с помощью микроскопа. Приведенные данные вы- являются пока только петрографическими исследо- ваниями, причем точность оптической константы (N) определяется до третьего знака после запятой. Так в сталях коэффициент светопреломления (N) кремнесодержащих глобулей колебался в пределах 1,460–1,650. Данные химического анализа, как и в предыдущих включениях, показали сумму окислов выше 100 %, Спектры характеристического рентгеновского из- лучения оксидных включений алюминия, выделенных из стали ШХ15: I – интенсивность характеристического излу- чения; l – длина волны рентгеновского излучения Масс-спектрограмма включений, выделенных из стали ШХ15 Глобулярные включения в сталях, легированных кремнием (Э3) Моноокись кремния в сером чугуне (серое) Субоксид магния в высокопрочном чугуне Рис. 1. Рис. 2. Рис. 3. Рис. 4. Рис. 5. 32 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) 1. Явойский В.И. Теория процессов производства стали. – М.: Металлургиздат, 1967. – 792 c. 2. Куликов И.С. Раскисление металлов. – М.: Металлургия, 1975. – 504 с. 3. Криночкин Э.В., Курочкин К.Т., Умрихин П.В. Поверхностные свойства некоторых компонентов расплавленного железа и кинетика процессов с их участием // Взаимодействие металлов и газов в сталеплавильных процессах. Научные труды МИСиС. – Металлургия. – 1973. – № 79. – С. 31. 4. Самарин А.М. Физико-химические основы раскисления стали. – Изд-во АН СССР, 1956. – 164 c. 5. Воронов В.А., Никитин Б.М., Добродин В.В., Пятница Н.В. К вопросу выбора оптимальных концентраций раскисли- телей при выплавке сплавов на основе железа // Сб. Металлургические методы повышения качества стали. – М.: Металлургия, 1979. – С. 154–160. 6. Sommerfeld A., Tonn B. Nucleation of graphite in cast iron melts depending on manganese, sulphur and oxygen // International Journal of Cast Metals Research. – 2008. – Vol. 21. – № 1-4. – P. 23–26. 7. Ten E.B. Oxygen State Forms in Cast Iron and their Effect on Graphite Crystallization // Key Engineering Materials. – Trans. Tech. Publications. – 2011. – Vol. 457. – P. 43–47. 8. Skaland T. Nucleation mechanisms in ductile iron // Proceedings of the AFS Cast Iron Inoculation Conference, Illinois, 2005. – P. 13–30. 9. Riposan I., Chisamera M., Stan S., White D. Complex (Mn, X) S compounds-major sites for graphite nucleation in grey cast iron // China Foundry. – 2009. – № 6 (4). – P. 352–358. ЛИТЕРАТУРА что тоже свидетельствует о наличие в их составе су- бокислов кремния. Многочисленные исследования неметаллических включений стали различной выплавки показали, что наибольшее количество субокислов наблюдалось в электрошлаковом металле. Практически все или по- давляющее большинство включений имели субокис- ную природу. Стекловидные глобули имели серую окраску различной интенсивности и обладали пере- менными показателями светопреломления. Харак- терным явлением было то, что в таком металле на- блюдался очень низкий кислород. Исходя из приведенных данных, можно также объяснить существующие разногласия относительно кислорода в чугунах. В структуре серого чугуна были обнаружены ча- стички моноокиси кремния (рис. 4), ассоциирующие- ся с пластинками графита, а также мелкие глобули – твердые растворы нестехиометрического состава. Характерным является то, что она образуется в про- цессе взаимодействия кремния с окисью углерода по реакции: Si + CO = SiO + C. Установлено, что скорость протекания такой ре- акции связана с изменениями температуры и физи- ко-химических свойств расплава чугуна. Кроме того, скорость протекания реакции взаимодействия крем- ния с окисью углерода напрямую связана с образова- нием морфологии пластинчатого графита (крупные, средние, мелкие). Таким образом, моноокись кремния является ос- новной поверхностно-активной формой кислорода в жидком чугуне и основным формообразующим со- единением (субокислом) графита в сером чугуне. Исследования структуры высокопрочного чугу- на выявили наличие субокиси магния Mg2O (рис. 5) и фаз переменного нестехиометрического состава: магния, железа и других элементов. Более того, полученные данные показали, что субокись магния является основным соединением, формирующим шаровидную форму графитовым включениям в чугунах. Процесс формирования ша- ровидной формы графита (крупные, средние, мел- кие, правильные, разорванные и т. д.) взаимосвязан с физико-химическими процессами в жидком чугуне. В частности, со скоростью протекания реакции взаи- модействия магния с окисью углерода: 2Mg + CO = Mg2O + C. Наличие субокисной формы кислорода в железо- углеродистых расплавах имеет большое значение не только в плане определения общего содержания кис- лорода, но и, что более важно, в формировании мор- фологии включений графита и структуры металла. Выводы Исследованы химические соединения кислорода в чугунах и сталях с привлечением петрографическо- го, рентгеноспектрального и других методов анализа. Установлено, что в сталях и чугунах кислород обра- зует не только высшие оксиды, но и низшие – субо- кислы. В сталях, легированных алюминием и крем- нием, особенно после электрошлакового переплава, где наблюдается наименьшее содержание кислоро- да, обнаружены субокислы: AlO, Al2O, SiO. В графи- тизированных чугунах, где также вследствие высо- кого содержания элементов с высоким сродством к кислороду (кремния, марганца, магния) наблюдается дефицит кислорода, обнаружены субокислы кремния SiO (в серых чугунах) и магния Mg2O (в высокопроч- ных чугунах). Установлено, что окислы пониженной валент- ности (субокислы) являются основным формообра- зующим соединением графитовых включений в чу- гунах. Моноокись кремния (SiO) является основной поверхностно-активной формой кислорода в жидком чугуне и основным формообразующим соединением пластинчатого графита в сером чугуне. Субокисел магния (Mg2O) формирует шаровидную форму вклю- чений графита в чугунах. (1) (2) 33ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) 1. Yavoiskii, V.I. (1967). Theory of steel production processes. Moscow: Metallurgizdat, 792 p. [in Russian]. 2. Kulikov, I.S. (1975). Deoxidation of metals. Moscow: Metallurgiia, 504 p. [in Russian]. 3. Krinochkin, E.V., Kurochkin, K.T., Umrikhin, P.V. (1973). Surface properties of some components of molten iron and the kinetics of the processes with their participation. Vzaimodeistvie metallov i gazov v staleplavil’nykh protsessakh. Nauchnye trudy MISiS. The interaction of metals and gases in steelmaking processes. Scientific works of the MISiS, no. 79, p. 31 [in Russian]. 4. Samarin, A.M. (1956). Physico-chemical basis of steel deoxidation. Izd-vo AN SSSR, 164 p. [in Russian]. 5. Voronov, V.A., Nikitin, B.M., Dobrodin, V.V., Piatnitsa, N.V. (1979). On the question of choosing the optimal concentration of deoxidizers in the smelting of iron-based alloys. Sb. Metallurgicheskie metody povysheniia kachestva stali. Metallurgical methods for improving the quality of steel. Moscow: Metallurgiia, pp. 154–160 [in Russian]. 6. Sommerfeld, A., Tonn, B. (2008). Nucleation of graphite in cast iron melts depending on manganese, sulphur and oxygen. International Journal of Cast Metals Research, Vol. 21, no. 1–4, pp. 23–26 [in English]. 7. Ten, E.B. (2011). Oxygen State Forms in Cast Iron and their Effect on Graphite Crystallization. Key Engineering Materials, Vol. 457, pp. 43–47. Trans Tech Publications [in English]. 8. Skaland, T. (2005). Nucleation mechanisms in ductile iron. Proceedings of the AFS Cast Iron Inoculation Conference, Schaumburg, Illinois, pp. 13–30 [in English]. 9. Riposan, I., Chisamera, M., Stan, S., White, D. (2009). Complex (Mn, X) S compounds-major sites for graphite nucleation in grey cast iron. China Foundry, no. 6 (4), pp. 352–358 [in English]. 10. Sommerfeld, A., Tonn, B. (2009). Theory of graphite nucleation in lamellar graphite cast iron. International Journal of Metalcasting, no. 3 (4), pp. 39–47 [in English]. 11. Valle, N., Theuwissen, K., Sertucha, J., Lacaze, J. (2012). Effect of various dopant elements on primary graphite growth. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol. 27, no. 1, pp. 12–26 [in English]. 12. Riposan, I., Chisamera, M., Stan, S., Hartung, C., White, D. (2010). Three-stage model for nucleation of graphite in grey cast iron. Materials Science and Technology, no. 26 (12), pp. 1439–1447 [in English]. 13. Elbel, T., Senberger, J., Zadera, A., Hampl, J. (2008). Behaviour of oxygen in cast irons. Archives of Materials Science and Engineering, Vol. 33, no. 2, pp. 111–116 [in English]. 14. Hampl, J., Elbel, T. (2010). On modelling of the effect of oxygen on graphite morphology and properties of modified cast irons. Archives of foundry engineering, Vol. 10, no. 4, pp. 55–60 [in English]. 15. Campbell, J. (2009). A hypothesis for cast iron microstructures. Metallurgical and materials transactions B, Vol. 40, no. 6, pp. 786–801 [in English]. 16. Lunev, V.V., Pirozhkova, V.P., Grishchenko, S.G. (2006). Non-metallic inclusions in steels, cast irons and ferroalloys. Zaporozh’e: Dneprovskii metallurg, 384 p. [in Russian]. 17. Ivanov, V., Pirozhkova, V., Lunеv, V. (2017). Silicon effect on the formation of graphite inclusions in gray cast iron. Eastern- European Journal of Enterprise Technologies, no. 4 (12), pp. 26–30 [in English]. REFERENCES Поступила 01.11.2018 Received 01.11.2018 10. Sommerfeld A., Tonn B. Theory of graphite nucleation in lamellar graphite cast iron // International Journal of Metalcasting. – 2009. – № 3 (4). – Р. 39–47. 11. Valle N., Theuwissen K., Sertucha J., Lacaze J. Effect of various dopant elements on primary graphite growth // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2012. – Vol. 27. – № 1. – Р. 12–26. 12. Riposan I., Chisamera M., Stan S. et al. Three-stage model for nucleation of graphite in grey cast iron // Materials Science and Technology. – 2010. – № 26 (12). – Р. 1439–1447. 13. Elbel T., Senberger J., Zadera A., Hampl J. Behaviour of oxygen in cast irons // Archives of Materials Science and Engineering. – 2008. – Vol. 33. – № 2. – P. 111–116. 14. Hampl J., Elbel T. On modelling of the effect of oxygen on graphite morphology and properties of modified cast irons // Archives of foundry engineering. – 2010. – Vol. 10. – № 4. – P. 55–60. 15. Campbell J. A hypothesis for cast iron microstructures // Metallurgical and materials transactions B. – 2009. – Vol. 40. – № 6. – P. 786–801. 16. Лунев В.В., Пирожкова В.П., Грищенко С.Г. Неметаллические включения в сталях, чугунах и ферросплавах. – Запо- рожье: Днепровский металлург, 2006. – 384 с. 17. Ivanov V., Pirozhkova V., Lunev V. Silicon effect on the formation of graphite inclusions in gray cast iron // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2017. – № 4 (12). – P. 26–30. 34 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) Summary The chemical compounds of oxygen in cast irons and steels with the involvement of petrographic, X-ray- spectral and other methods of analysis have been studied. It has been established that oxygen forms not only super oxides but also suboxides (AlO, Al 2 O, SiO, Mg 2 O, etc.) in steels and cast irons. The presence of a suboxide oxygen form in cast irons is of great importance not only in terms of determining the total oxygen content, but more importantly in the formation of the morphology of graphite inclusions and the metal structure. Oxygen, steel, cast iron, graphite, suboxides.Keywords V.G. Ivanov, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9216-3493, e-mail: ivanov@zntu.edu.ua; V.P. Pirozhkova, Candidate of Engineering Sciences, Senior Researcher, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3849-8372; V.V. Lunev, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Head of Department, ORCID: https://orcid. org/0000-0002-4072-6100 Zaporizhzhia National Technical University, Zaporizhzhia, Ukraine About suboxide form of oxygen in steels and cast irons Анотація В.Г. Іванов, канд. техн. наук, доц., ORCID: https://orcid.org/0000-0002- 9216-3493, e-mail: ivanov@zntu.edu.ua; В.П. Пирожкова, канд. техн. наук, ст. наук. співр., ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3849-8372; В.В. Луньов, д-р техн. наук, проф., зав. кафедри, ORCID: https://orcid. org/0000-0002-4072-6100 Запорізький національний технічний університет, м. Запоріжжя, Україна Про субоксидну форму кисню в сталях та чавунах Досліджено хімічні сполуки кисню в чавунах і сталях із залученням петрографічного, рентгеноспектрального та інших методів аналізу. Встановлено, що в сталях і чавунах кисень утворює не тільки вищі оксиди, але і нижчі – субоксиди (AlO, Al 2 O, SiO, Mg 2 O тощо). Наявність субоксидної форми кисню в чавунах має велике значення не тільки в плані визначення загального вмісту кисню, але, що більш важливо, в формуванні морфології включень графіту і структури металу. Ключові слова Кисень, сталь, чавун, графіт, субоксиди.

О субокcидной форме кислорода в сталях и чугунах

Репозитарії

Схожі ресурси