АО «ВНИКТИнефтехимоборудование», Волгоград, Россия

М. В. Ефимов, главный конструктор Конструкторского бюро

Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия
Н. И. Габельченко, доцент кафедры «Машины и технология литейного производства», канд. техн. наук, доцент, эл. почта: ngabelchenko@mail.ru
Н. А. Кидалов, заведующий кафедрой «Машины и технология литейного производства», докт. техн. наук, профессор

ОАО «Волгограднефтемаш», Волгоград, Россия
Д. О. Алиев, зам. генерального директора по техническому развитию и качеству, канд. техн. наук

Приведены результаты исследований влияния химического состава и режимов термообработки на структуру литых и кованых образцов из низколегированной стали 20ГМЛ. С использованием программно-аппаратного комплекса анализа микроструктуры поверхности твердых тел Thixomet установлено наличие влияния повторной нормализации на появление зон повышенной концентрации перлита в структурах литых и кованых образцов. Концентрация перлитных зерен формируется в форме сетки. Методом количественного локального электронно-зондового элементного определения на сканирующем электронном микроскопе Phenom XL получены результаты исследования общего и локального химического состава на участке структуры образца с зоной повышенной концентрации перлита и вне ее. Предложена методика определения отклонения содержания легирующих элементов на локальном участке в зоне повышенного содержания перлита от среднего содержания данных элементов на исследуемом участке образца. Приведены результаты исследований по определению концентраций марганца, кремния и хрома в составе образцов. Установлено повышение концентрации марганца в зоне перлитных сеток и равномерное распределение концентрации молибдена и хрома по всей структуре, в том числе в зоне с повышенным содержанием перлита. Установлены температурные диапазоны проведения повторной нормализации, приводящие к появлению ярко выраженной перлитной сетки. На основании свойств марганца как легирующего элемента представлено обоснование эффекта появления надструктуры в форме перлитной сетки. Установлено, что литые и кованые образцы, обладающие перлитной сеткой в структуре, имеют наиболее высокие сочетания прочностных свойств и ударной вязкости при отрицательной температуре.

1. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры : справочник. — Изд. 4-е, стер. — Москва : Альянс, 2011. — 752 с.
2. Тимонин А. С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования : справочник. — 2-е изд., перераб. и доп. — Калуга : Изд-во Н. Бочкаревой, 2002. — Т. 1. — 2002. — 850 с.
3. Энциклопедический словарь по металлургии : В 2 т. / Гл. ред. Н. П. Лякишев; Редкол. С. В. Колпаков [и др.]. — Москва : Интермет Инжиниринг, 2000 — Т. 1: А–О. — 2000. — 411 с.
4. Тарасьев Ю. И., Семенова Е. С., Колпишон Э. Ю., Назаратин В. В., Малыхина О. Ю., Насоновская Л. Б. Освоение крупногабаритных литых заготовок 20ГМЛ для деталей трубопроводной арматуры // Трубопроводная арматура и оборудование. 2012. № 1(58). С. 36–37.
5. Ayadi S., Hadji A. Effect of chemical composition and heat treatments on the microstructure and wear behavior of manganese steel // Inter Metalcast. 2021. Vol. 15. P. 510–519.
6. Huang W. A thermodynamic assessment of the Fe — Mn - C system // Metall Trans A. 1990. Vol. 21. P. 2115–2123.
7. Xiao Z., Tongbang A., Chengyong M., Lixin L. Effect of manganese content on the impact toughness and corrosion resistance of deposited metals of weathering steel // Materials and technology. 2020. Vol. 54. P. 189–195.
8. Zhide Z., Zhongran S., Zemin W., Wenjing L., Zuoning C., Dian Z., Feng C., Xiaobing L. Effect of manganese on the strength–toughness relationship of low-carbon copper and nickel-containing hull steel // Materials. 2024. Vol. 17, Iss. 5. 1012.
9. Ефимов М. В., Габельченко Н. И., Кидалов Н. А. и др. Оптимизация режимов термической обработки заготовок из стали 20ГМЛ, работающих при температурах до минус 40 °C // Технология металлов. 2023. № 11. С. 2–9.
10. ГОСТ 54153-2010. Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа. — Введ. 01.01.2012
11. ГОСТ 22536.1-88. Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения общего углерода и графита. — Введ. 01.01.1990.
12. ГОСТ 2236.2-87. Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения серы. — Введ. 01.01.1988
13. ГОСТ 10243-75. Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры. — Введ. 01.01.1978.
14. ГОСТ 5640-2020. Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры проката стального плоского. — Введ. 01.01.1921.
15. ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. — Введ. 01.01.1983
16. ГОСТ 8233-56. Сталь. Эталоны микроструктуры. — Введ. 01.07.1957.
17. Добрынина А. В., Храмовский Ю. В. Влияние марганца на механические свойства низкоуглеродистых литейных сталей // Литейщик России. 2010. № 3. С. 29–31.
18. Бабкин В. Г., Добрынина А. В., Баранов В. Н. Оптимизация состава низкоуглеродистой стали // Литейное производство. 2003. № 2. С. 8–10.
19. Сильман Г. И. Сплавы системы Fe - C - Mn. Часть 4. Особенности структурообразования в марганцевых и высокомарганцевых сталях // Металловедение и термическая обработка металлов. 2006. № 1(607). С. 3–7.