Особенности влияния нагрева на газосодержание и свойства высокочистого железа.

Технические науки / 1. Металлургия

Д.т.н. Афанасьев В.К., Долгова С.В., Толстогузов В.Н.,

Ващенко А.Ю., Лейс В.А.

Сибирский государственный индустриальный университет, Россия

Особенности влияния нагрева на газосодержание и свойства высокочистого железа.

Изучалось железо высокой степени чистоты марки 008ЖР производства ОАО «Сибэлектросталь». Это железо имеет следующий химический состав (таблица 1).

Таблица 1 – Химический состав железа 008ЖР (% мас)

С	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Cu	Al
0,008	0,006	0,03	0,005	0,003	0,01	0,03	0,03	0,05
Остальное – железо.

Нагрев образцов проводили в интервале 20-950 °С с выдержкой при каждой температуре 10 ч и охлаждали на воздухе.

Плотность определяли методом гидростатического взвешивания, коэффициент линейного расширения на оптическом дифференциальном дилатометре Шевенара. Содержание водорода, азота и кислорода на вакуумной установке горячей экстракции «Эволограф VH-9» системы Хереуса-Файхтингера.

Здесь приведены результаты влияния нагрева на содержание водорода, азота и кислорода, механические свойства, микроструктуру и линейное расширение высокочистого железа 008ЖР. Нагрев железа позволил выявить два интервала охрупчивания, выражающихся в снижении прочности и пластичности (рисунок 1 и 2). Охрупчивание после нагрева в первом интервале (200-400 °С) происходит за счет новых выделений («субструктуры»), предположительно, образующихся при взаимодействии водорода, азота и кислорода, количество которых после нагрева при 250 °С наибольшее. Из рисунка 3 (б, в) видно, что резко увеличивается травимость шлифов, а внутри многих зерен наблюдаются новые образования. Второй интервал охрупчивания (750-800 °С) обусловлен образованием крупнозернистой микроструктуры (рисунок 3, е-з) за счет увеличения количества азота и кислорода с соответствующим уменьшением водорода (рисунок 4). Показано, что существует определенная связь между данными газоанализатора и гидростатического взвешивания (одного из первых простейших методов определения газонасыщенности металлов и сплавов). Максимальному образованию продуктов взаимодействия водорода, азота и кислорода сопутствует резкое уменьшение плотности (рисунок 5). После растворения этих продуктов (450 °С) плотность увеличивается.

Определено, что коэффициент линейного расширения железа после нагрева в интервале 20 – 1000 °С существенно не изменяется. Последующая обработка, заключавшаяся в нагреве до 1000 °С, кратковременной (τ=3 мин.) выдержке и охлаждении в холодную воду, также не приводит к изменению КЛР.

Сделано заключение, что для существенного изменения процессов расширения необходимо применение новых технологий, предусматривающих изменение количества водорода, азота и кислорода.