Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


УПРАВЛЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЕМ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ КАК ОСНОВНОЙ РЫЧАГ УЛУЧШЕНИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ НЕЛЕГИРОВАННОЙ ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

Исследовано влияние ударной обработки холодом и введения в расплав добавок алюминия на процессы формирования дисперсной фазы в полуспокойной стали 2011—2013. Показано, что с увеличением количества мелкодисперсных частиц размером 40 нм магнитные потери **1.5/50 возрастают. Установлено, что обработка холодом путем погружения образцов в жидкий азот приводит к интенсивной последующей (при отжиге) коалесценции сульфидных включений. Отжиг способствует также более равномерному распределению включений по объему в узлах сетки дислокаций. При введении малых добавок алюминия также проходит укрупнение сульфидных включений. В обоих случаях достигается снижение удельных магнитных потерь на 20—30 %.

Исследовали некоторые способы воздействия на процессы формирования дисперсной фазы, в частности, обработку полуспокойной стали 2011-2013 (0,04 % С; 0,3-0,4 % Мп; 0,01- 0, 03% S) холодом и введение в нее при рас-кислении добавок алюминия.

Магнитные свойства определяли на стан-дартных образцах размером 280x30x0,5 мм после их аттестационного отжига в защитной атмосфере при 750 °С в течение 1,5 ч. Обработку холодом проводили, погружая отожженные образцы в жидкий азот и выдерживая в нем в течение 3 мин. В качестве, раскислите- ля при выплавке стали служила смесь SiMn и FeTi. Для введения алюминия в расплав использовали раскислитель, в котором FeTi заменили на FeMn и А1.

Структуру исследовали с применением реплик и фольг. Идентификацию частиц проводили методом микродифракции. Учитывали включения размером от 10 до 300 нм.

Исследования показали, что дисперсная фаза в стали, раскисленной по первому варианту, состоит из сульфидов MnS и MnS-FeS размером 10—40 нм (преобладает тип включений и сложных оксидов типа Мп02; СаО • Мп02; FeOCr203 размером более 30 нм).

На рис. 1 представлено исходное распре-деление среднего числа частиц дисперсной фазы в поле зрения микроскопа в зависимости от их размера. С увеличением в стали количества частиц размером <40 нм Л.5/50 (^1.5/50 “ удельные магнитные потери при магнитной индукции 1,5 т и частоте тока 50 Гц) увеличиваются. Поэтому для снижения /*1,5/50 необходимо либо подавить образование мелких включений, либо вызвать их укрупнение. Последнее может быть достигнуто путем обработки стали холодом и последующего отжига.

Из данных, приведенных на рис. 2 и 3, видно, что после обработки холодом и отжига

Характеристики дисперсной фазы и магнитные свойства стали при различных обработках (все образцы подвергали отжигу) приведены в таблице. Ударное воздействие холодом провоцирует интенсивную коалесценцию частиц и создает условия для значительного (по нашим оценкам на порядок и более) повышения подвижности атомов марганца и серы стали. Последнее обусловлено, по-видимому, увеличением плотности дислокации при обработке холодом1. При последующем отжиге укрупнение частиц продолжается. Причем подавляющее большинство включений собрано в единичных плотных скоплениях, располагаемых вдоль субзеренкых и зеренных границ.

Воздействие холодом способствует также растворению мелких частиц цементита с обра-зованием крупных выделений по границам зерен.

Введение добавок алюминия в расплав ос-новано на предположении о влиянии тугоплавких включений А12ОЭ (*ПЛ = 2020 °С) как центров кристаллизации сульфидных включений. Содержание алюминия в стали рассчитывали, исходя из потребности создания центров кристаллизации диаметром 20—30 нм с N = = 2 • 1018 м-3. Введением алюминия (см. таблицу) достигается примерно такой же положительный эффект, как и при обработке холодом стали, не содержащей его. Сталь, раскисленную по второму варианту, также подвергали воздействию холодом. Заметных изменений дисперсной фазы и магнитных свойств при этом не наблюдали.

При наличии в стали частиц различной дисперсности обработка холодом интенсифицирует процессы коалесценции сульфидных включений при отжиге. Укрупнение частиц сопрот вождается значительным снижением магнитных потерь. Аналогичных результатов можно достичь также введением в расплав алюминия в количестве, достаточном для образования оптимальной плотности тугоплавких включений А12Оэ, являющихся центрами кристаллизации сульфидных включений.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 5, Москва 1994

Экспертиза

на главную