VI Международная школа Физическое материаловедение Тольятти Россия 30

VI Международная школа «Физическое материаловедение» Тольятти, Россия, 30 сентября - 5 октября 2013 г. Неметаллические включения в стали Природа. Оценка. Управление Казаков Александр Анатольевич зав. кафедрой «Металлургические технологии» , СПб. ГПУ, г. Санкт-Петербург

Содержание I. Физико-химическая природа неметаллических включений в жидкой и затвердевающей стали § Расчет равновесия в стальных расплавах (ПРКМ) § Моделирование фазообразования в стальных расплавах II. Оценка неметаллических включений в стали § Методами оптической металлографии ГОСТ, DIN, ASTM § Методами электронной микроскопии III. Управление процессами формирования неметаллических включений в стали § Холоднокатанный лист § Штрипс § Игольчатый феррит § Наномодифицирование стальных расплавов

Расчет равновесия в стальных расплавах Поверхности растворимости компонентов в металле (ПРКМ) Система Fe-C-N-Ti-O C=К-Ф+2 T, P = const К=5 C=5 -Ф Если[C]=сonst: Ф=2 → С=2 → [Ti], [N] → var изолинии [O] Ф=3 → C=1 → [Ti]=[Ti]1 →[N]1 границы 2 -х фазовых областей Ф=4 → C=0 → [Ti]=[Ti]1 →[N]=[N]1 – точки 3 -х фазовых областей

Эволюция ПРКМ при охлаждении жидкой стали Fe-0, 12 C-Ti-N-O в), 1500 о. С

Влияние «третьих» элементов на структуру ПРКМ в жидкой стали Fe-0, 12 C-Ti-N-O б) 1600 о. С 0, 5 [Si] в) 1600 о. С 0, 5 [Si] 0, 03 [Al] г) 1600 о. С 0, 5 [Si] 0, 03 [Al] 0. 001 [Ce]

Расчет процесса образования многокомпонентных шлаковых включений в структуре ПРКМ Для оценки активности компонентов шлакового включения используется различные теории, например, теория субрегулярных ионных растворов. Ca. O-Al 2 O 3 -Fe. O Основные проблемы расчетов связаны с решением системы трансцендентных уравнений, точнее с поиском начальных приближений. Используются модифицированный метод Ньютона-Зейделя.

Результаты термодинамического моделирования системы Fe-0, 07%С- Ca-Al-O а) ПРКМ б) поверхность растворимости кислорода

Содержание I. Физико-химическая природа неметаллических включений в жидкой и затвердевающей стали § Расчет равновесия в стальных расплавах (ПРКМ) § Моделирование фазообразования в стальных расплавах II. Оценка неметаллических включений в стали § Методами оптической металлографии ГОСТ, DIN, ASTM § Методами электронной микроскопии III. Управление процессами формирования неметаллических включений в стали § Холоднокатанный лист § Штрипс § Игольчатый феррит § Наномодифицирование стальных расплавов

Локальное равновесие в жидкой стали r Rk Условия расчета: [Ti]к=0, 07% [Ti]о=0, 10% D = 3, 4· 10 -9 м 2/с RTi. N=1· 10 -6 м Rk/RTi. N=10 tк=1 c

Термовременная природа неметаллических включений в стали *

Моделирование процесса образования НВ в стали (на примере Ti. Cx. Ny. Oz) Баланс масс реагента в дендритной ячейке затвердевающей стали Термодинамические условия равновесия: KTi. С [C] [Ti] + KTi. N [N] [Ti] + KTi. O [O] [Ti] = 1 Масса неметаллических включений затвердевающей стали

Результаты моделирования процесса образования НВ в стали а) 0. 1%Ti, 0. 3%C, 0. 003%O% б) 0. 5%Ti, 0. 3%C, 0. 0014%O

Моделирование на фоне термической кривой Баланс тепла в дендритной ячейке затвердевающей стали Описание кинетики кристаллизации и затвердевания стали

Результаты моделирования на фоне термической кривой

Прогнозирование химической неоднородности по сечению включения уравнение баланса масс при образовании вторичных НВ на (i+1)-ом шаге: изменение состава НВ по его сечению:

Распределение реагентов по сечению неметаллических включения а) эксперимент б) расчет

Восстановление термической природы включений 0. 65%Ti 0. 006%N 0. 35%C 0. 001%O 1508 o. C 1600 o. C So=0. 364

Численное моделирование процессов коллективного зарождения и роста Ti. N в стальном расплаве

Численное моделирование процессов коллективного зарождения и роста Ti. N в стальном расплаве RTi. N=93 А 0 LTi. N =1500 А 0 Vохл 5 105 К/с

Содержание I. Физико-химическая природа неметаллических включений в жидкой и затвердевающей стали § Расчет равновесия в стальных расплавах (ПРКМ) § Моделирование фазообразования в стальных расплавах II. Оценка неметаллических включений в стали § Методами оптической металлографии ГОСТ, DIN, ASTM § Методами электронной микроскопии III. Управление процессами формирования неметаллических включений в стали § Холоднокатанный лист § Штрипс § Игольчатый феррит § Наномодифицирование стальных расплавов

ГОСТ 1778 -70 Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений ASTM E 1245 Стандарт для определения содержания включений или второй фазы в металле ASTM E 45 Стандарт для определения содержания неметаллических включений в стали DIN 50602 Определение содержания неметаллических включений методом микроскопического анализа с применением стандартных диаграмм DIN EN 10247 -2007 Содержание неметаллических включений сталей. Микрографическое исследование с использованием стандартных рисунков

Классификация включений Светлые (сульфиды) Вытянутые: ASTM E 45 ГОСТ 1778 DIN 50602 Глобулярные одиночные: Включения Темные Комплексные (оксиды) >50% сульфида >50% оксида A C SS C СХ, СП OS Cso - Cos - ASTM E 45 ГОСТ 1778 DIN 50602 Глобулярные в строчках: Ds C SS D ОТ, СН OG Dso - Dos - ASTM E 45 ГОСТ 1778 DIN 50602 Bs C SS B ОС OA Bso - Bos -

ГОСТ 1878 -70 Методы Ш Пятибалльные шкалы классифицируют следующие виды включений: *Оксиды точечные (ОТ) строчечные (ОС) *Силикаты хрупкие (СХ) недеформирующиеся (СН) *Сульфиды (С) *Нитриды и карбонитриды точечные (НТ) строчечные (НС) *Нитриды алюминия (НА)

Алгоритм разделения неметаллических включений по типам в соответствии с ГОСТ 1778 -70 Поиск строчек строчки одиночные ОС, СХ, СП да А>2 СХ, СП да СХ А<2 R>1. 12 ОТ, СН, СХ, СП да нет ОС нет СП да СХ нет А>2 ОТ, СН СХ, СП R>1. 12 нет СП да СН D>30 N<8 нет ОТ

Строчечные включения и включения типа «оксиды точечные» Объемная доля теоретическая зависимость градуировочная кривая Площадь максимального единичного включения

СН Б=4, 0

ОТ Б=0, 5

(СХ, ОС, СП) Б=1, 5 ОТ Б=1, 0

СН Б=4, 0 (СХ, ОС, СП) Б=2, 5

Включения были подсчитаны с помощью АИ при разном увеличении и показывают влияние числа измеренных полей на среднее значение

Относительная порешность измерений объемной доли включений уменьшается с повышением числа измеренных полей зрения.

Относительная точность при измерении доли включений улучшается по мере возрастания измеренной площади

Стандартное отклонение 95% доверительный интервал

Относительная погрешность

Thixomet Smart. Drive

Содержание I. Физико-химическая природа неметаллических включений в жидкой и затвердевающей стали § Расчет равновесия в стальных расплавах (ПРКМ) § Моделирование фазообразования в стальных расплавах II. Оценка неметаллических включений в стали § Методами оптической металлографии ГОСТ, DIN, ASTM § Методами электронной микроскопии ASTM E 2142 -01 III. Управление процессами формирования неметаллических включений в стали § Холоднокатанный лист § Штрипс § Игольчатый феррит § Наномодифицирование стальных расплавов

Рентгеновские спектры неметаллических включений в стали Массовая доля элементов по результатам МРСА, % Ca S Al Mg 28, 32 0, 12 27, 86 1, 91

Интерпретация данных МРСА Шаг № 1 Шаг № 2 • Определение состава оксидов во включениях по их элементному составу • Уточнение оксидного состава на основе диаграмм состояния • Оценка остаточных концентраций реагентов в стали, при которых эти оксиды образуются (ПРКМ) Шаг № 3 Шаг № 4 • Раскрытие термовременной природы при помощи методов моделирования

Шаг № 1 Определение состава оксидов во включениях по результатам МРСА Пример расчета Массовая доля элементов по результатам МРСА, % Массовый процент оксидов во включении, % Ca S Al Mg (Ca. O), % (Mg. O), % (Al 2 O 3), % 28, 32 0, 12 27, 86 1, 91 42 3 55 Гипотеза об оксиде Ca. O·Al 2 O 3

Шаг № 2 Уточнение состава на основе диаграмм состояния Изотермический разрез системы Mg. O-Ca. O-Al 2 O 3 и Si. O 2 -Ca. O-Al 2 O 3 при 1550°С Сталь 10 Г 2 ФБ

Шаг № 3 Оценка остаточных концентраций реагентов в стали, при которых образуется НВ найденного состава

Шаг № 4 Раскрытие термовременной природы неметаллических включений

Шаг № 4 Раскрытие термовременной природы неметаллических включений Ti-rich Nb-rich

Шаг № 4. Раскрытие термовременной природы неметаллических включений

Автоматический анализ неметаллических включений Интерпретация анализа с помощью фазовых диаграмм Т = 1550°С

Примеры использования автоматического анализа частиц ОКСИДЫ И СУЛЬФИДЫ В РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ Mn. S Al 2 O 3

Thixomet NI Модуль для работы с базами данных включений o просмотр включений (состав и изображение) из различных баз данных Aspex, Oxford; o устранение фона железа из матрицы; o пересчет элементного состава включений в оксиды и сульфиды; o кластеризация включений по составу, включая: • расчет зависимости суммарного искажения для обоснования оптимального числа классов • визуализация результатов кластеризации • восстановление термовременной природы по среднему составу кластера - построение тройных диаграмм по всем основным параметрам, при чем, разные классы выделяются цветом.

Содержание I. Физико-химическая природа неметаллических включений в жидкой и затвердевающей стали § Расчет равновесия в стальных расплавах (ПРКМ) § Моделирование фазообразования в стальных расплавах II. Оценка неметаллических включений в стали § Методами оптической металлографии ГОСТ, DIN, ASTM § Методами электронной микроскопии III. Управление процессами формирования неметаллических включений в стали § Холоднокатанный лист § Штрипс § Игольчатый феррит § Наномодифицирование стальных расплавов

Управление процессами формирования неметаллических включений в стали Исследование причин возникновения неметаллических включений в сталях для глубокой вытяжки (типа 08 Ю)

I. Внешний вид дефекта “плена”

Морфологическое разнообразие дефекта “плена” Количество образцов: Число слоев: Глубина залегания, мкм: Размер НВ, мкм: 12 до 5 85 3 -25

Продукты раскисления в дефекте «плена» холоднокатаного листа Элементы, масс. % № точки Fe Al Si Сr Ti O 80 e 21, 64 19, 72 0, 08 - 0, 12 57, 21 80 f 0, 64 35, 75 - 0, 15 0, 28 63, 19 80 g 20, 25 19, 35 0, 09 - 0, 15 58, 11 80 j 1, 82 31, 73 0, 08 - 0, 86 65, 51

Продукты раскисления в горячекатаном подкате, пораженном дефектом “плена” Микроскоп REM ABT-55 (AKASHI) Микрозонд Link AN 10000/85 S(GB) 40 39 Элементы, масс. % № точки Fe Al Si Сr Ti О 39 18, 36 39, 05 0, 17 - 0, 43 Ост. 40 18, 60 36, 40 0, 08 - 0, 35 Ост.

Продукты раскисления, обнаруженные при исследовании точечной неоднородности сляба 1 Элементы, масс. % Si Ti Al Fe O 1 - 0, 12 37, 51 20, 57 Ост. 3 - 0, 15 34, 38 3, 40 Ост. 4 - 0, 28 40, 76 27, 95 Ост. 5 - 0, 43 32, 34 15, 21 Ост.

Продукты раскисления в пробе после введения титана перед разливкой Микроскоп REM ABT-55 (AKASHI) Микрозонд Link AN 10000/85 S(GB) 48 Элементы, масс. % 45 46 47 48 Ti 0, 19 0, 41 0, 53 Al 52, 38 51, 3 48, 13 50, 34 Fe 2, 30 1, 78 2, 10 6, 12 Mg 0, 34 0, 41 0, 20 0, 51 O ост.

Неметаллические включения в плене Al 2 O 3 -Fe. O (~3%Fe) Al 46 53 0, 5 Fe 6, 5 0, 43 Al 2 O 3 -Fe. O (~20%Fe) Ti 0, 67 Al 32 36 48 52 1, 8 6, 1 0, 43 Проба перед разливкой Fe 43 15 Ti 28 0, 02 18 0, 17 0, 43 0, 45 подкат 0, 51 32 41 15 28 0, 15 0, 43 Точечная неоднородность сляба От 3 до 10 мкм до 25 мкм Al 2 O 3 -Fe. O 33%Fe

Механизм образования НВ Al расплав [Al] +[O]=Al 2 O 3 Fe. O·Al 2 O 3

Внедрение рекомендаций по совершенствованию технологии на ОАО «Северсталь» раскисление на УДМ материал защитной трубы и погружного стакана тип ШОС очистка оборотной воды в ЛПЦ-2 Al чушки, брикеты (до 2 кг/т) Al катанка (до 3, 84 кг/т) кварц к 1 (C до 10%) без фильтра Fe. Si 65 (до 0, 27 кг/т)+ Si. Mn 17 (до 1, 10 кг/т) Al катанка (до 1, 92 кг/т) Корундо графит ХВВД 1, BRK-22 (С до 2%) с фильтром раскисление шлака раскисление на выпуске из конвертера Si. C (до 0, 82 кг/т) Al (до 0, 27 кг/т) До проведения работы После проведения работы тип дефекта отсортировка по дефектам, % 2003 год 2004 год 2005 год плена 15, 86 5, 81 5, 33 неметаллические включения 7, 50 4, 54 4, 25 всего 23, 36 10, 35 9, 58

Содержание I. Физико-химическая природа неметаллических включений в жидкой и затвердевающей стали § Расчет равновесия в стальных расплавах (ПРКМ) § Моделирование фазообразования в стальных расплавах II. Оценка неметаллических включений в стали § Методами оптической металлографии ГОСТ, DIN, ASTM § Методами электронной микроскопии III. Управление процессами формирования неметаллических включений в стали § Холоднокатанный лист § Штрипс § Игольчатый феррит § Наномодифицирование стальных расплавов

Неметаллические включения, идентифицированные микрорентгеноспектральным анализом - Алюминаты кальция - Сульфиды марганца - Включения на основе герценита - Магнезиальная шпинель - Кремнийсодержащие включения типа фаялита

Алюминаты кальция и сульфиды марганца

Микрорентгеноспектральный анализ Гекса- и биалюминаты кальция в образце после испытания на растяжение № 19374, АБ 2 -2 № точки Элементы, масс. % Si Ni Al Fe Mn Mg Ca Cu S О 1 0. 30 0. 96 0 96. 29 1. 32 0 0 0. 38 0 Ост. 2 0. 32 1. 09 0 95. 96 1. 30 0 0 0. 45 0 Ост. 3 0. 17 0. 02 36. 80 0. 52 0, 45 0. 95 17. 92 0. 03 0. 01 Ост. 4 0. 65 0 37. 32 0. 36 0, 38 0, 54 15. 40 0. 09 0 Ост. 5 0. 25 0. 15 26. 97 0, 57 0, 11 0 5, 31 0 0 Ост. 6 0. 54 0 28. 32 0, 98 0, 53 0 7, 36 0 0 Ост.

Микрорентгеноспектральный анализ № точки Элементы, масс. % Si Ti Al Fe Mn Mg Ca Cr S О 27 0 0 30, 23 0, 66 0, 34 0, 15 19, 80 0, 01 0, 02 Ост. 31 0 0. 11 32. 20 0. 79 0. 04 0. 82 18. 04 0. 06 0 Ост. Алюминаты кальция в образце после испытания на растяжение № 13326, F 450 W

Термодинамическое моделирование процессов образования НВ в жидкой и затвердевающей стали C = 0, 07%, Mn = 1, 30%, Si = 0, 25%, Ni = 0, 40%, Cr = 0, 10%, Mo = 0, 13%, Cu = 0, 30%, Nb = 0, 03%, V = 0, 03%, S = 0, 005%, P = 0, 012%, N = 0, 02% Поверхность растворимости компонентов в металле, построенная для высокопрочной конструкционной стали типа АБ 22 при температуре 1600˚С Al = 0, 03% Ca = 0, 001%

Диаграмма состояния системы Al 2 O 3 – Са. О

Механизм образования н. в. Si. Ca расплав n. Ca. O·m. Al 2 O 3

Влияние температуры на характер ПРКМ 1550˚С 1500˚С

Результаты моделирования [Ca]=0, 0005% [Ca]=0, 003%, остаточные концентрации других реагентов: [Al]=0, 02%, [O]=0, 001%

Микрорентгеноспектральный анализ отраженные электроны № точки вторичные электроны Элементы, масс. % Si Ti Al Fe Mn Mg Ca Cr Ni Cu S О 2 4 0, 46 0 0 92, 45 0, 9 0 0 1, 07 0, 62 0, 94 0 Ост. 5 0, 36 0 1, 17 90, 73 1, 86 0 0 1, 05 0, 29 1, 16 0, 22 Ост. 6 0, 17 0 1, 26 79, 72 6, 98 0 0 1, 43 0, 41 1, 94 4, 96 Ост. Области сегрегации серы и сульфиды марганца в образце после испытания на растяжение

Результаты моделирования [Ca]=0, 006% [Ca]=0, 02% остаточные концентрации других реагентов: [Al]=0, 02%, [O]=0, 001%

Интерпретация технологии СX max 4, 0 ∑Al/∑Si. Ca=5, 54 Старая технология СН max 1, 5 ∑Al/∑Si. Ca=1, 16 Новая технология

Магнезиальная шпинель

Микрорентгеноспектральный анализ магнезиальная шпинель в образце после испытания на растяжение № 19374, АБ 2 -2 № точки Элементы, масс. % Si Ti Al Fe Mn Mg Ca Cr S О 25 0 0 40, 80 1, 68 0, 81 11, 71 0, 09 0, 10 0 Ост. 26 0 0 32. 00 0. 70 0. 44 8. 64 0. 25 0. 02 0 Ост.

Влияние магния на структуру ПРКМ, построенную для высокопрочной конструкционной стали типа АБ 22 и АБ 12 при температуре 1550˚С Mg = 0, 0005%

Включения на основе герценита

Микрорентгеноспектральный анализ № точки Элементы, масс. % Si Ni Al Fe Mn Mg Ca Cu S О 20 0. 50 0. 97 44. 23 6. 86 0. 35 0 0 0. 57 0. 24 Ост. 21 1. 34 0. 27 43. 93 6. 38 0 0 0. 39 Ост. 23 0. 93 0 47. 20 5. 74 0 0 0. 28 Ост. 24 0. 41 3, 69 0 92. 72 1. 03 0 0 0. 80 0 Ост. Включения на основе герценита в образце после испытания на расщепление № 51353, АБ 22

Механизм образования

Кремнийсодержащие включения типа фаялита

Микрорентгеноспектральный анализ отраженные электроны № точки вторичные электроны Элементы, масс. % Si Ni Al Fe Mn Mg Ca Cu S О 2 15 0, 44 3, 84 0 92, 02 0, 93 0 0 1, 00 0 Ост. 16 11, 50 0 2, 12 54, 71 0, 46 0 0, 15 0 0, 66 Ост. 17 2, 33 1, 31 0, 86 74, 23 0, 28 0, 41 1, 21 0, 31 0, 19 Ост. Фаялит в образце после испытания на расщепление № 51353, АБ 22

Микрорентгеноспектральный анализ № точки Элементы, масс. % Si Ni Al Fe Mn Mg Ca Cu S О 2 11 11, 36 0 3, 10 55. 65 0, 15 0 0, 51 0 0, 25 Ост. 12 12, 58 0 4, 68 49, 13 0, 38 0 0, 27 0. 22 0, 18 Ост. 13 0 0 30. 24 0. 65 0, 20 10, 24 0. 12 0 0. 01 Ост. 14 10, 73 0 2. 96 52. 75 0, 28 0 0. 31 0. 09 0, 23 Ост. Фаялит и шпинель Mg. О - Al 2 O 3 в образце после испытания на растяжение № 13328, АБ 1 -2

Изотерма раскисления железа кремнием (103·iso. Si) и влияние кремния на количество Fe. O в продуктах раскисления.

Внедрение рекомендаций по совершенствованию технологии Технология Отсечение электропечного шлака До проведения работы Без перелива Частичное (печь - УВРВ) После проведения работы С переливом Полное (печь – сталь. Ковш -УВРВ) Показатели Раскисление Модифицирование Предварит. Окончат. - Al кусковой (2, 5 -3, 0 кг/т) Si. Ca (в бочках на штанге) Fe. Si Al проволока (1, 0 -1, 3 кг/т) Si. Ca (порошковая проволока) Вариант технологии Без перелива С переливом 16 25 129/43 33, 3 % 179/6 3, 35 % Среднее значение относительного сужения в направлении толщины листа, % 31, 8 60, 7 Средний расход алюминия на плавку, кг/т 2, 9 1, 32 Среднее содержание алюминия в металле, % 0, 015 0, 014 Количество плавок, шт. Количество испытаний относительного сужения в направлении толщины листа (Ψz) шт. в. т. ч. со значениями менее 25%, шт/%

Содержание I. Физико-химическая природа неметаллических включений в жидкой и затвердевающей стали § Расчет равновесия в стальных расплавах (ПРКМ) § Моделирование фазообразования в стальных расплавах II. Оценка неметаллических включений в стали § Методами оптической металлографии ГОСТ, DIN, ASTM § Методами электронной микроскопии III. Управление процессами формирования неметаллических включений в стали § Холоднокатанный лист § Штрипс § Игольчатый феррит § Наномодифицирование стальных расплавов

Влияние содержания игольчатого феррита в металле сварного шва на предел текучести и температуру вязко-хрупкого перехода стали On the Role of Non-metallic Inclusions in the Nucleation of Acicular Ferrite in Steels, D. S. SARMA, A. V. KARASEV and P. G. JÖNSSON, ISIJ International

[On the Role of Non-metallic Inclusions in the Nucleation of Acicular Ferrite in Steels, D. S. SARMA, A. V. KARASEV and P. G. JÖNSSON, ISIJ International] Рис 1. Игольчатый феррит Рис. 2. Фазо- и структурообразование при охлаждении сварного соединения Факторы, влияющие на образование игольчатого феррита: 1. Химический состав стали и НВ 2. Скорость охлаждения в диапазоне 800 -500°С 3. Размер аустенитного зерна

[On the Role of Non-metallic Inclusions in the Nucleation of Acicular Ferrite in Steels, D. S. SARMA, A. V. KARASEV and P. G. JÖNSSON, ISIJ International] Рис. 1. Игольчатый феррит Рис. 3 Влияние размера включения на зарождения игольчатого феррита Рис. 2. Распределение включений по размеру в сварном соединении низкоуглеродистой стали

«Активные» «Инертные» включения Ti 2 O 3 и Ti. O 2 – Mn. O – Al 2 O 3 Ti 2 O 3 - Al 2 O 3 - Mn. S Ti 2 O 3 - Ti. N- Mn. S Ti. Oх- Ti. N- Mn. S Ti 2 O 3 (в сталях без Mn) Mn. O-Si. O 2 Аспекты кристаллографического строения игольчатого феррита В. И. Большаков; Г. Д. Сухомлин; Д. В. Лаухин; А. В. Бекетов; В. И. Куксенко ; . А. В. Маковская ; А. В. Рязанова Mn. O-Fe. Ox-Si. O 2 Mn. O-Al 2 O 3 - Mn. S Mg. O-Al 2 O 3 Mn. S-VC, Mn. S-V(C, N) Al 2 O 3 Ti- и Ti-Ca- Si. O 2 оксисульфиды Mn. S и другие Cu. S On the Role of Non-metallic Inclusions in the Nucleation of Acicular Ferrite in Steels, SARMA, A. V. KARASEV and P. G. JÖNSSON, ISIJ International D. S.

Содержание I. Физико-химическая природа неметаллических включений в жидкой и затвердевающей стали § Расчет равновесия в стальных расплавах (ПРКМ) § Моделирование фазообразования в стальных расплавах II. Оценка неметаллических включений в стали § Методами оптической металлографии ГОСТ, DIN, ASTM § Методами электронной микроскопии III. Управление процессами формирования неметаллических включений в стали § Холоднокатанный лист § Штрипс § Игольчатый феррит § Наномодифицирование стальных расплавов

Проблемы ввода частиц в расплавы Гранулы не должны быть мелкими, чтобы обеспечить надежный ввод в расплав. На мелких гранулах много сорбированного кислорода, который образует оксидную пленку на поверхности расплава, блокируя гранулу. Частицы должны быть в виде лигатуры, например, запакованные в проволоку для трайб-аппарата. Каждая частица должна быть плакирована металлом. Металла должно быть много, чтобы получить «изюм в булке» , а не «селедки в бочке» .

Проблемы ввода частиц в расплавы Спекание при нагреве При 500 о. С реактивное спекание наночастиц!

Если решена проблема ввода, что происходит с НПИ в стальных расплавах? *Устойчивая взвесь? *Коагулируют? *Растворяются? *Удаляются? *Перекристаллизовываются через жидкую фазу!

МРСА включений, плавка № 8 Включения Ti. Cx. Ny размером от 800 нм до 2 мкм, образовавшиеся на корундовой подложке в результате перекристаллизации НПИ через жидкую фазу

18 (без НПИ) 19 (0, 03% Ti. N) 1 (0, 8% Ti. C 0, 5 N 0. 5) в пластины 0, 03% Ti+N

Выводы Показаны новые возможности методов оптической количественной металлографии и автоматизированного метода анализа частиц на базе электронного микроскопа Aspex Explorer для оценки и анализа загрязненности стали неметаллическими включениями. Новизна подхода состоит в том, что новый информационный канал по составу включений наряду с громадным количеством анализируемых частиц в сочетании с методами термодинамического моделирования позволяет воссоздать термовременную природу включений с учетом всего многообразия сопряженных теплофизических, гидродинамических и физико-химических процессов, протекающих в жидкой и затвердевающей стали.

• Построение сколь угодно больших панорамных изображений в реальном времени; • Расширенный фокус и 3 D реконструкция; • Выделение объектов по яркости и цвету; • Классификация объектов по любым метрическим и морфологическим параметрам; • Ручные измерения; • Специализированные автоматизированные модули для анализа структуры материалов в соответствии с ГОСТ, DIN, ASTM: ○ Оценка размера зерна; ○ Оценка загрязненности стали неметаллическими включениями; ○ Оценка микроструктуры чугуна; ○ Определение структурной полосчатости cтали; ○ Измерение слоев и покрытий; ○ Оценка металлургического качества жаропрочных никелевых сплавов; ○ Оценка микроструктуры титановых сплавов. ○ Оценка микроструктуры перлита; ○ Определение доли вязкой составляющей на изломах после испытаний на ударную вязкость и испытаний падающим грузом; ○ Оценка качества материалов на основе графита; ○ Уникальные методики оценки микроструктуры трубных сталей; ○ Оценка качества микроструктуры литейных алюминиевых сплавов; ○ Методы работы со стандартными шкалами; ○ Петрография: анализ раскрытия минералов, определение пористости.

• • •

Автоматизированный микротвердомер полностью моторизован: управление столом, турелью с объективами и интенторами, автофокусом производится программным обеспечением Thixomet Smart. Drive MHT через контроллер, встроенный в персональный компьютер. Все действия, начиная от нанесения отпечатков до формирования отчета, выполняются в автоматическом режиме. Для измерений микротвердости достаточно задать желаемое положение отпечатков на предварительно изготовленном панорамном изображении или непосредственно на живом изображении, транслируемом с камеры.

• • • Оценка макроструктуры, в том числе параметров дендритной структуры; Оценка глубины обезуглероживания; Оценка пористости; Оценка геометрии образцов (отклонений форм, размеров, экцентриситетов); Размеры исследуемых образцов ограничены только ходом столика и габаритами штатива; • Построение панорамы в реальном времени; • Использование шкал из разнообразных государственных и отраслевых стандартов для оценки макродефектов металлопродукции; • Расширенный фокус.