ПОЛІПШЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОМАРГАНЦЕВОЇ СТАЛІ ЛЕГУВАННЯМ ВАНАДІЄМ

Анотація

Досліджено вплив легування ванадієм аустенітної високомарганцевої сталі 110Г13Л на формування структури та якість виливків, щільність металу, стан неметалевих включень та механічні властивості. Описано вплив термічного оброблення виливків на механічні властивості високомарганцевої сталі із ванадієм з урахуванням особливостей і тривалості витримки при гартуванні. Встановлено, що в сталі, крім основних карбідних та фосфідних фаз, формуються додаткові фази, збагачені ванадієм. Аналіз показав, що 70–80 % ванадію міститься в твердому розчині і лише 7–8% — в карбідах, що зумовлює зміцнення аустеніту. Легування ванадієм сприяло подрібненню зерен за рахунок утворення нітридів та карбонітридів, які
слугували зародками зерен та формували дрібнозернисту структуру аустеніту. Завдяки цьому зменшувалась міжкристалічна порожнистість та підвищувалась щільність сталі. Досліджено вплив легування ванадієм на індекс забрудненості високомарганцевої сталі неметалевими включеннями (оксисульфідами, силікатами, нітридами, карбонітридами, оксидами, шпінеллю). Встановлено, що для поліпшення механічних властивостей тривалість витримки при температурі 1050 ºС необхідно збільшити на 25–30 %, що сприяє подрібненню карбідів ванадію. Легування ванадієм та оптимальний режим термічної обробки виливків дозволили суттєво підвищити міцність, пластичність та ударну вʼязкість сталі. При вмісті ванадію 0,15–0,30 % було отримано найвищі механічні характеристики виливків, при цьому приріст межі міцності, ударної в’язкості, відносного подовження і звуження склав 5 %, 70 %, та 45–50 %, відповідно. Подальше збільшення кількості ванадію призводило до погіршення механічних властивостей. Легування ванадієм також підвищувало механічні характеристики високомарганцевої сталі з високим вмістом фосфору (до 0,12 %) за рахунок утворення дрібнодисперсних включень карбонітридів ванадію, які були додатковими центрами кристалізації та подрібнювали аустенітне зерно. Протяжність границь зерен зростала і включення фосфідної евтектики розподілялися на більшій довжині, завдяки чому відбувалося очищення границь зерен, що сприяло підвищенню міцності та енергоємності руйнування виливків.