Sructure and properties of low-alloy construction steels modified by nanodispersed compositions

V. I. Bolshakov, A. V. Kalinin

Abstract


Annotation. 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.

Keywords


nanomodifiеr, steel, structure, crystallization, aunstenite, mechanical properties

References


Zherbin M.M. Vysokoprochnye stroitel'nye stali (harakteristiki, oblast' primenenija, raschet i proektirovanie) [High-strength building steels (characteristics, application, calculation and design)]. Kiev, Budіvel'nik, pp. 1974-170. (in Russian).

Bol'shakov V.I. Povyshenie dolgovechnosti otvetstvennyh detalej stroitel'nyh mashin [Increasing the longevity of critical parts of construction machinery]. Har'kov: Cifroprint, 2015. – 236 p. (in Russian).

Gusev A.I. Nanomaterialy, nanostruktury, nanotehnologii [Nanomaterials, nanostructures, nanotechnologies]. Moskva: Fizmatlit. 2005.–426 p. (in Russian).

Saburov V.P., Cherepanov A.N. Plazmohimicheskij sintez ul'tradispersnyh poroshkov i ih primenenie dlja modificirovanija metallov i splavov. [Plasma-chemical synthesis of ultradisperse powders and their application for the modification of metals and alloys]. Новосибирск: Наука, 1995. – 344 p. (in Russian).

Grigorenko G.M. Vlijanie nanoporoshkovyh inokuljatorov na strukturu i svojstva litogo metalla vysokoprochnyh nizkolegirovannyh stalej [Effect of nanopowder inoculators on the structure and properties of cast metal of high-strength lowalloy steels] Sovremennaja jelektrometallurgija, –2015.–№2 – pp. 32-41. (in Russian).

Saburov V.P., Eremin E.N. Modificirovanie stalej i splavov dispersnymi inokuljatorami [Modification of steels and alloys by dispersed inoculators]. Omsk.: OmGTU, 2002.- 257p. (in Russian).

Bol'shakov V.I., Kalinin A.V. Osobennosti strukturoobrazovanija modificirovannyh Si- Mn–stalej [Features of the structure formation of modified Ci- Mn-steels]. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashinostroenie. 2016.–#89.–p.24-29. (in Russian).

Bol'shakov V.I. Uglerodnye nanostruktury v kompozitah (strukturoobrazovanie, primenenie) [Carbon nanostructures in composites (structuring, application)]. Dnepr: Litograf, 2015.- 340p. (in Russian).

Golovin Ju.I. Vvedenie v nanotehnologiju [Introduction to Nanotechnology]. М.: Mashinostroenie,2003.–112p. (in Russian).

Kalinina N.E. Nanomaterialy i nanotehnologija: poluchenie, stroenie, primenenie [Nanomaterials and nanotechnology: obtaining, building, application]: Dnepr: izd. Makoveckij. 2012. – 190p. (in Russian).

Gavrilin I.V. Plavlenie i kristallizacija splavov [Melting and crystallization of alloys]. – Vladimir, State Univercity. – 2000.– 260p. (in Russian).

Golshtein I. Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalisis/ I. Golshtein, D. Newbury, D.S. Ioy.- Dordrecht: Kluver Academic Plenum Publishers, 2003.-586 p. (in English).

Soh H.T. Scanning probe hitrografy/ H.T. Soh, K.W. Guarini, C.F. Quate.- Dordrecht: Kluver Academic Plenum Publishers, 2001.-224 p. (in English).


GOST Style Citations


1. Жербин М.М. Высокопрочные строительные стали(характеристики, область применения, расчет и проектирование)/Жербин М.М.–К.: Будівельник, 1974-170с. 2. Большаков В.И. Повышение долговечности ответственных деталей строительных машин: моногр./Д.Б. Глушкова, В.И. Большаков.–Харьков: Цифропринт, 2015.-236с. 3. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии/ А.И. Гусев.–М.: Физматлит. 2005.–426 с. 4. Плазмохимический синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов/Сабуров В.П., Черепанов А.Н. и др. – Новосибирск: изд. Наука, 1995–344с. 5. Григоренко Г.М. Влияние нанопорошковых инокуляторов на структуру и свойства литого металла высокопрочных низколегированных сталей/ Григоренко Г.М., Костин В.А., Головко В.В., Жуков В.В., Зубер Т.А.// Современная электрометаллургия,–2015.–№2 –С.32-41.  6. Модифицирование сталей и сплавов дисперсными инокуляторами/ Сабуров В.П., Еремин Е.Н., Черпанов АН. Миннеханов Г.Н– Омск.: изд. ОмГТУ, 2002.- 257с.  7. Большаков В.И., Калинин А.В. Особенности структурообразования модифицированных Si- Mn–сталей // Строительство, материаловедение, машиностроение. 2016.–Вып.89.–С.24-29.  8. Большаков В.И. Углеродные наноструктуры в композитах( структурообразование, применение): монография/ В.И. Большаков, В.Е. Ваганов.–Днепр: Litograf,  2015.- 340с.  9. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию./ Ю.И. Головин. М.: Машиностроение,2003.–112с. 10. Калинина Н.Е. Наноматериалы и нанотехнология: получение, строение, применение: Монография Н.Е. Калинина, В.Т. Калинин, З.В. Вилищук, А.В. Калинин, О.А. Кавац: Днепр: изд. Маковецкий Ю.В. 2012.-190с. 11. Гаврилин И.В. Плавление и кристаллизация сплавов.– Владимир: Владимир. гос. ун-т. 2000,– 260с. 12. Golshtein I. Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalisis/ I. Golshtein, D. Newbury, D.S. Ioy.- Dordrecht: Kluver Academic Plenum Publishers, 2003.-586 p. 13. Soh H.T. Scanning Probe hitrografy/ H.T. Soh, K.W. Guarini, C.F. Quate.- Dordrecht: Kluver Academic Plenum Publishers, 2001.-224 p. Стаття рекомендована до публікації д-ром. техн. наук, проф. Е.А. Джуром (Україна), д-ром. техн. наук, проф. В.С. Вахрушевою (Україна)


Refbacks

  • There are currently no refbacks.