Влияние цветных металлов на структурное качество заготовок из высоколегированной низкоуглеродистой стали 20X2H4A, полученных методом центробежного электрошлакового переплава

Проблема образования трещин и условия их зарождения в литой металлопродукции изучена в мировой практике, но механизм этого процесса еще не выяснен настолько, чтобы его можно было применить в производстве. Горячие трещины – один из самых распространенных и наиболее убыточных пороков стальных отливок, приводящих к значительному удорожанию стоимости изделий. Образование горячих трещин в стальных отливках зависит от многих факторов, к числу которых относятся химический состав стали, наличие в нем неметаллических включений и газов, условия раскисления и затвердевания стали и др. Поэтому особое внимание в реальных условиях производства необходимо уделять металлургической стороне вопроса. В литературе по металлургии нет количественного показателя чистоты стали, которая подразделяется на химическую, определяемую химическим анализом, и металлографическую, определяемую по содержанию неметаллических включений. Если влияние общей чистоты стали на характеристики разрушения изучено достаточно подробно, то данные об индивидуальном влиянии примесей весьма неполные.

По многим показателям чистая сталь имеет явные преимущества по сравнению с содержащей вредные примеси. Это относится ко всем механическим свойствам, связанным с разрушением, или к процессам, происходящим на границе зерен. Кардинальным способом получения более чистой стали, в том числе и по примесям цветных металлов, является применение чистой первородной шихты.

В статье рассмотрены вопросы актуальной проблемы образования трещин после химико-термической обработки в материале солнечных шестерен второго ряда карьерных самосвалов БЕЛАЗ, полученных методом центробежного электрошлакового переплава (ЦЭШП) проката стали 20Х2Н4А, возможного влияния малых концентраций цветных металлов (Pb, Zn, Sn, Sb, Bi, As, Se) на развитие наружных и внутренних трещин в отливках и на структурную неоднородность стали после ЦЭШП.

Рассмотренные результаты позволили сделать выводы о влиянии цветных металлов на образование трещин в отливках и установить их предельные количественные характеристики. На основе полученных результатов предложены мероприятия по минимизации воздействия малых количеств цветных металлов на образование трещин в отливках.

1. Рыжиков А. А. Теоретические основы литейного производства / А. А. Рыжиков. М.; Свердловск: ГНТИ Машиностроительной литературы, 1961. 444 с.

2. Нехендзи Ю. А. Стальное литье / Ю. А. Нехендзи. М.: Металлургиздат, 1948.

3. Горшков А. А. Сб. «УОНИТОЛ» / А. А. Горшков. М.; Свердловск: Машгиз, 1950.

4. Василевский П. Ф. Технология стального литья/ П. Ф. Василевский. М.: Машиностроение, 1974. 408 с.

5. Трубицин Н. А. Влияние состава стали на образование горячих трещин в отливках / Н. А. Трубицин, П. Н. Бидуля // Литейное производство. 1958. № 6. С. 22–26.

6. Чаус А. С. Модифицирующий эффект висмута в литых быстрорежущих сталях / А. С. Чаус // Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. 2000. № 2. С. 10–17.

7. Исаев О. Б. Создание комплексной технологии улучшения внутреннего строения непрерывнолитого сляба из низколегированных сталей: автореф. дис. … д-р техн. наук. М., 2010. 43 с.

8. Исаев О. Б. Влияние углерода и малых концентраций примесей цветных металлов на качество непрерывнолитой заготовки / О. Б. Исаев // Металлург. 2009. № 9. С. 68–72.

9. Гуляев А. П. Чистая сталь / А. П Гуляев. М.: Металлургия, 1975. 184 с.

10. Морозенко С. Г. Влияние меди на свойства стали Р6М5/ С. Г. Морозенко, Б. Э. Натанов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1990. № 5. С. 42–45.

11. Медовар Б. И. Металлургия электрошлакового процесса/ Б. И. Медовар А. К. Цыкуленко, В. Л. Шевцов и др. Киев: Наукова думка, 1986. 248 с.

12. Сорокин В. Г. Марочник сталей и сплавов / В. Г. Сорокин, А. В. Волосникова и др. М.: Машиностроение, 1989. 640 с.

13. Артоболевский И. И. Политехнический словарь / И. И. Артоболевский. М.: Советская энциклопедия, 1976. 608 с.

14. Металлографический реактив для выявления границ действительного зерна стали: пат. 14748 Респ. Беларусь, МПК С 23F 1/28 (2006.01) / А. Л. Валько, С. П. Руденко, А. А. Шипко и др.; заявитель ГНУ «Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси». № а 20100154; заявл. 04.02.2010; опубл. 30.08.2011. // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэл. уласнасцi. 2012. № 4.

15. Папковский П. И. О возможной причине образования трещин в деталях, полученных центробежным электрошлаковым переплавом / П. И. Папковский, А. Л. Валько, С. Г. Сандомирский, Д. О. Войтович // Актуальные вопросы машиноведения: сб. науч. тр. 2019. Вып. 8. С. 333–335.