Структура и свойства низколегированных строительных сталей, модифицированных нанодисперсными композициями

Abstract

RU: Цель. Изучение особенностей структурообразования и повышения комплекса механических свойств конструкционных сталей, модифицированных тугоплавкими нанокомпозициями карбидного и карбонитридного класса. Методика. Нанодисперсные порошки (Ti(C,N), TiC, TiN, SiC) фракции 50..100 нм получали на установках плазмохимического синтеза. Проведены лабораторные и опытные промышленные плавки низколегированных сталей 09Г2 и 09Г2С. Брикеты модификатора размером Ø30×10 мм вводили под струю жидкого металла в количестве 0,1..0,2 % от массы расплава. Результаты. Приведено изменение свободной энергии системы в зависимости от радиуса зародыша аустенита. Рассчитаны критические радиусы зародышей аустенита при кристаллизации сталей. Установлен оптимальный диапазон размера зародышей аустенита при переохлаждении от 10 до 40ºС. Рентгеноспектральным анализом доказано существование включений Ti(C,N). В модифицированных заготовках достигнуто повышение прочностных свойств на 19…33%, пластических свойств- на 11…17%, ударной вязкости на 31…39%. Научная новизна. Установлены термодинамические условия кристаллизации стального расплава, содержащего наночастицы модификаторов. Произведен расчет размера критических зародышей аустенита, составляющие от 45 до 12 нм. Практическая значимость. Полученные результаты использованы для повышения механических и эксплуатационных свойств строительных конструкций.

UK: Мета. Вивчення особливостей структуроутворення і підвищення комплексу механічних властивостей конструкційних сталей з добавками тугоплавких нанокомпозицій карбідного і карбонітридного класу. Методика. Нанодисперсні порошки (Ti (C, N), TiC, TiN, SiC) фракції 50..100 нм отримували на установках плазмохімічного синтезу. Проведено лабораторні та досвідчені промислові плавки низьколегованих сталей 09Г2 і 09Г2С. Брикети модифікатора розміром Ø30 × 10 мм вводили під струмінь рідкого металу в кількості 0,1..0,2% від маси розплаву. Результати. Наведена зміна вільної енергії системи в залежності від радіуса зародка аустеніту. Розраховані критичні радіуси зародків аустеніту при кристалізації Si-Мn-сталей. Встановлено оптимальний діапазон розміру зародків аустеніту при переохолодженні від 10 до 40ºС. Рентгеноспектральним аналізом доведено існування включень Ti (C, N). В модифікованих заготовках досягнуто підвищення міцності властивостей на 19...33%, пластичних властивостей на 11...17%, ударної в'язкості на 31...39%. Наукова новизна. Встановлено термодинамічні умови кристалізації сталевого розплаву, який містить наночастки модифікаторів. Зроблено розрахунок розміру критичних зародків аустеніту від 45 до 12 нм. Практична значимість. Отримані результати використані для підвищення механічних і експлуатаційних властивостей будівельних конструкцій.

EN: Purpose. The study of structure formation and improvement of the complex mechanical properties of structural steels, modified nanocomposite refractory carbide and carbonitride class. Metodology. Nanoparticle powders (Ti (C, N), TiC, TiN, SiC) fraction obtained 50..100 nm plasmochemical synthesis in plants. Laboratory and experimental industrial smelting low alloy steels 09G2 and 09G2S. Briquettes modifier size Ø30 × 10 mm were introduced under a stream of liquid metal in an amount 0,1..0,2% of melt weight. Results. It shows the change in free energy of the system depending on the radius of the embryo austenite. The critical radius of a nucleus in the crystallization of austenite steels. The optimal size range embryos at overcooling austenite from 10 to 40 ° C. X-ray analysis proved the existence of inclusions Ti (C, N). The modified performs increase strength properties to 19 ... 33%, plastic properties to 11 ... 17%, impact strength to 31 ... 39%. Originality. Crystallization set thermodynamic conditions of the steel melt containing nanoparticles modifiers. The calculation of the size of the austenite critical nuclei of between 45 to 12 nm. Practical value. The results are used to improve the mechanical properties and performance of building structures.