Формирование вторичных границ в литой стали

Abstract

RU: Цель работы − изучение особенностей формирования вторичных границ в процессе кристаллизации центробежно- литой стали 40Х25Н20С. Методика. Исследована микроструктура трубных заготовок из стали 40Х25Н20С2, полученных на горизонтальных машинах центробежного литья. Особенности образования вторичных зеренных границ в стали 40Х25Н20С2 исследовали в литом состоянии и после отжига при температурах 1 100 и 1 200 оС с выдержкой один и пять час. Проводили металлографические «Неофот−21» и электронномикроскопические исследования JSM−35, «Теsla», ЭМВ−100Б. Результаты. Изменения технологических параметров центробежного литья, приводящие к уменьшению зоны транскристаллизации и увеличению поверхностных зон равноосных кристаллов в структуре, позволяют ослабить склонность к хрупкому межкристаллитному разрушению. В исследуемых отливках возникают горячие трещины кристаллизационного происхождения, а также полигонизационные трещины. Показано, что на образование кристаллизационных трещин существенное влияние оказывает химическая неоднородность, а на образование полигонизационных трещин − субструктурная неоднородность, обуславливаемая формированием вторичных границ. Научная новизна. Обсуждаются основные источники образования вторичных границ в центробежнолитой стали по полигонизационному механизму. Практическая значимость. Полученные результаты позволяют использовать вторичные границы для торможения развития межзеренных трещин.

UK: Мета роботи − вивчення особливостей формування вторинних границь у процесі кристалізації відцентроволитої сталі 40Х25Н20С. Методика. Досліджено мікроструктуру трубних заготовок із сталі 40Х25Н20С2, отриманих на горизонтальних машинах відцентрового лиття. Особливості утворення вторинних зерен границь у сталі 40Х25Н20С2 досліджували в литому стані і після відпалу за температур 1 100 і 1 200 оС з витримкою одну і п'ять годин. Проводили металографічні «Неофот−21» та електронномікроскопічні дослідження JSM−35, «Теsla», ЕМВ−100Б. Результати. Зміни технологічних параметрів відцентрового лиття, що викликають зменшення зони транскристалізаціїі та збільшення поверхневих зон рівновісних кристалів у структурі, дозволяють послабити схильність до крихкого міжкристалітного руйнування. У досліджуваних відливках виникають гарячі тріщини кристалітного походження, а також полігонізаційні тріщини. Показано, що на утворення кристалізаційних тріщин істотно впливає хімічна неоднорідність, а на утворення полігонізаційних тріщин − субструктурна неоднорідність, що зумовлюється формуванням вторинних границь. Наукова новизна. Обговорюються основні джерела утворення вторинних границь у відцентроволитої сталі за полігонізаційним механізмом. Практична значимість. Отримані результати дозволяють використовувати вторинні границі для гальмування розвитку міжзеренних тріщин.

EN: Purpose. Study of the formation of secondary grain boundaries during crystallization in centrifugally-cast billets (steel grade 40Х25Н20С2). Methodology. The microstructure of hollow billets (steel grade 40Х25Н20С2) produced by horizontal centrifugal casting machines was analyzed. Features of secondary grain boundaries in 40Х25Н20С2 steel were examined in the cast state after annealing at temperatures of 1 100°C and 1 200 °C and equalizing for one and five hours. Metallographic “Neophot−21” and electron microscopics JSM−35, «Tesla», EMW−100B studies were conducted. Findings. It was found that changes in technological parameters of centrifugal casting leading to a reduction of the transcrystallization area and increased surface areas of equiaxed crystals in the structure of centrifugal-cast hollow billets (steel grade 40Х25Н20С2) allow reducing susceptibility to brittle intercrystalline fracture. Hot cracks of crystallization origin and polygonizational cracks form in castings. It is shown that formation of crystallization cracks is significantly affected by chemical heterogeneity, while formation of polygonizational cracks is affected by substructural heterogeneity caused by formation of secondary boundaries. A significant means to reduce susceptibility of cast steel to generation of microfraction is to control the scale and nature of chemical and substructural heterogeneity. Originality. We discuss the main sources of polygonizational formation of secondary grain boundaries in centrifugally-cast steel. Practical value. The obtained results allow using the secondary boundaries to inhibit the development of intergranular cracks.