Сучасна електрометалургія, 2025, №03

2025 №03 (03)

2025 №03 (05)

---

Сучасна електрометалургія, 2025, #3, 51-58 pages

Причини руйнування сталі Fe–25Mn–10Al–1Si–2Ni–2Cr–1,4C–0,1V в процесі гарячої пластичної деформації після електрошлакового переплаву литого електрода з підвищеним вмістом неметалевих включень

М.М. Ворон¹, А.М. Тимошенко¹, А.Ю. Семенко¹, Ю.П. Скоробагатько¹, О.М. Смірнов¹, С.Л. Шваб²

¹ФТІМС НАН України. 03680, м. Київ, бульв. Академіка Вернадського, 34/1. E-mail: mykhailo.m.voron@gmail.com
²ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: serg.schwab@gmail.com

Реферат
В роботі описано причини зростаючої актуальності досліджень, пов’язаних зі сталями, що мають низьку густину та містять велику кількість марганцю та алюмінію. Показано важливість і перспективність удосконалення технологічних процесів виплавки таких сталей, які залишаються доволі складними і дорогими. Найбільш економічно вигідним способом виплавки сталей Fe–Mn–Al–C є відкрита індукційна плавка з використанням в якості шихтових матеріалів відходів і чистих компонентів звичайної якості. Такий технологічний процес характеризується наявністю в литому металі великої кількості неметалевих включень, тому його доцільно проводити в комплексі з рафінуючим переплавом, зокрема, електрошлаковим. Для перевірки ефективності запропонованого рішення було проведено виплавку сталі Fe–25Mn–10Al–1Si–2Ni–2Cr–1,4C–0,1V та проведено її електрошлаковий переплав. Дослідження інтегрального та локального хімічного складу і мікроструктури вихідного зразка сталі в литому стані та після переплаву показали, що сталь індукційної виплавки містить карбідно-фосфідну евтектику. В результаті електрошлакового переплаву знизилась загальна кількість неметалевих включень, мікроструктура подрібнилася, стала більш рівномірною при відсутності шкідливих структурних складових у вигляді евтектичних ділянок. зразок ЕШП піддавали гарячій пластичній деформації, що призвело до його руйнування. встановлено, що причиною цього була крупна стовпчаста структура та накопичення оксидних плівок на поверхні гілок окремих дендритів. Одержані дані вказують на потребу удосконалення процесів електрошлакового переплаву дослідженого типу сталей в контексті більш ефективного виведення в шлак оксидних включень та подрібнення структури. Бібліогр. 13, табл. 2, рис. 6.
Ключові слова: сталь, електрошлаковий переплав, витратний електрод, шлак, флюс, коефіцієнт заповнення, продуктивність переплаву, злиток, неметалеві включення, хімічний склад, мікроструктура, гаряча пластична деформація

Отримано 07.06.2025
Отримано у переглянутому вигляді 14.07.2025
Прийнято 04.08.25

Список літератури

1. Bai, S., Chen, Y., Liu, X. et al. (2023) Research status and development prospect of Fe–Mn–C–Al system low-density steels. J. of Materials Research and Technology, 25, 1537–1559. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.06.0372.
2. Ding, H., Liu, D., Cai, M., Zhang, Y. (2022) Austenite-based Fe–Mn–Al–C lightweight steels: research and prospective. Metals, 12(10), 1572. DOI: https://doi.org/10.3390/met12101572
3. Moon, J., Ha, HY., Kim, KW. et al. (2020) A new class of lightweight, stainless steels with ultra-high strength and large ductility. Sci Rep., 10, 12140. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-69177-7
4. Shin, J-H., Song, J-Y., Kim, S-D. et al. (2022) Microstructure, tensile, and fatigue properties of large-scale austenitic lightweight steel. Materials, 15(24), 8909. DOI: https://doi.org/10.3390/ma15248909
5. Ren, X., Li, Y., Qi, Y., Wang, C. (2022) Effect of micro-alloyed/ alloyed elements on microstructure and properties of Fe–Mn–Al–C lightweight steel. Metals, 12(4), 695. DOI: https://doi.org/10.3390/met12040695
6. Raabe, D., Springer, H., Gutierrez-Urrutia, I. et al. (2014) Alloy design, combinatorial synthesis, and microstructure-property relations for low-density Fe–Mn–Al–C austenitic steels. JOM, 66, 1845–1856. DOI: https://doi.org/10.1007/s11837-014-1032-x
7. Zhang, L., Thomas, B.G. (2006) State of the art in the control of inclusions during steel ingot casting. Metall. Mater. Transact. B, 37, 733–761. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-006-0057-0
8. Bai, Y., Tian, K., Li, J., Yang, Z. (2021). Microstructure and oxidation behavior of Fe–25Mn–9Al–8Ni–1C–xTi alloy prepared by vacuum arc melting. Materials, 14(24), 7722. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14247722
9. Zaitsev, V.A., Kostetskyi, Yu.V., Polishko, G.O. et al. (2023) Investigations of the quality of metal of high-manganese steel alloyed by aluminium and chromium after electroslag remelting. Suchasna Elekrometalyrhiya, 4, 17–27 [in Russian]. DOI: https://doi.org/10.37434/sem2023.04.02
10. Medovar, G., Stovpchenko, L., Lisova, Zh. et al. (2023) Features and restrictions of electroslag remelting with silica-bearing slags for lightweight high manganese steel. Steel research, 94(11), 2300161. DOI: https://doi.org/10.1002/srin.202300161
11. Ji, Y., Zhang, M.-X., Ren, H. (2018) Roles of lanthanum and cerium in grain refinement of steels during solidification. Metals, 8(11), 884. DOI: https://doi.org/10.3390/met8110884
12. Dong, Y., Jiang, Z., Yu, A. (2016) Dissolution behavior of alumina-based inclusions in CaF2–Al2O3–CaO–MgO–SiO2 slag used for the electroslag metallurgy process. Metals, 6(11), 273. DOI: https://doi.org/10.3390/met611027321
13. Mapelli, C. (2006) Control and engineering of non-metallic inclusions belonging to xSiO2–yCaO–zAl2O3 system in Ca-treated Al-killed and Al–Si-killed steel. Steel Research Inter.,

---

Реклама в цьому номері:

---