Влияние модифицирования стали 20 ГЛ при выплавке в индукционной тигельной печи на качество отливок

1.

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Алтайский государственный технический университет им. И.И.
Ползунова»
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ 20ГЛ
ПРИ ВЫПЛАВКЕ В ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ НА
КАЧЕСТВО ОТЛИВОК
СТУДЕНТ ГРУППЫ 8 МС-02
ЕРБОЛАТОВ АМАНТАЙ ЕРБОЛАТОВИЧ
РУКОВОДИТЕЛЬ РАБОТЫ ДОЦЕНТ, К.Т.Н.
БАРНАУЛ 2022
М.А. ГУРЬЕВ

2.

Цель диссертационной работы.
Оценка влияния процесса термической
обработки (отжиг или нормализация) на
серийных отливках из стали 20ГЛ с толщинами
стенок от 8 мм до 52 мм на снижение ликвации
по углероду.
2

3.

Задачи диссертационной работы:
1) Провести анализ литературных данных по вопросу
исследования.
2) Получить литые образцы из стали 20ГЛ толщиной 15 мм для
проведения исследований макро- и микроструктуры.
3) Провести пробоподготовку, дюрометрические и
металлографические исследования.
4) Сделать выводы о полученных результатах.
3

4.

Технологический процесс получения
отливки «Валик подъемника»
4

5.

Получение образцов для исследований
5

6.

Режим термообработки
- нагрев до 880оС;
- выдержка 2 часа;
- охлаждение на воздухе до температуры 20оС.
6

7.

При выплавке стали использовались
следующие материалы:
лом качественной стали 09Г2С ГОСТ 19281-89;
возврат стали 20ГЛ собственного производства;
ферромарганец ФМн 90(РА) (ГОСТ 4755-91);
ферросилиций ФС75 (ГОСТ 1415-93).
модификатор FIL-1 ТУ 20.59.59-002-06585059-2017
коагулятор шлака КШП-1
7

8.

Предварительные куски балансира с
отрезанными темплетами: вид сверху,
плоскости для исследований.
8

9.

Результаты исследований химического
состава
№
экспрес
анализа
плавки
C
Mn
Si
P
S
Ni
Cr
1
0,126
1,38
0,34
0,003
0,007
0,042
0,058
2
0,134
1,39
0,37
0,007
0,002
0,031
0,050
3
0,120
1,23
0,34
0,014
0,012
0,050
0,048
4
0,120
1,28
0,36
0,020
0,010
0,031
0,050
5
0,129
1,32
0,34
0,003
0,003
0,037
0,059
Химический состав плавок экспресс-проб
Химический состав литых заготовок
«валик подъемника»
9
Cu
0,06
1
0,04
4
0,05
0
0,03
6
0,04
4
Al
0,023
0,034
0,031
0,022
0,025
№ плавки
химически
й состав
C
Mn
Si
P
S
Ni
Cr
Cu
Al
1
0,150
1,29
0,37
0,003
0,007
0,042
0,058
0,061
0,050
2
0,160
1,30
0,41
0,007
0,002
0,031
0,050
0,044
0,051
3
0,151
1,17
0,39
0,014
0,012
0,050
0,048
0,050
0,041
4
0,149
1,20
0,40
0,020
0,010
0,031
0,050
0,036
0,480
5
0,163
1,25
0,38
0,003
0,003
0,037
0,059
0,044
0,450

10.

Микроструктура стали 20ГЛ до
нормализации
0,67кг –образец №1
0,00 кг – образец №2
10
1,35 кг – образец №4

11.

Структура середины образов без ТО
при разных увеличениях
11
1
2
3
4

12.

Микроструктура стали 20ГЛ после
термообработки
12
1
2
3
4

13.

Анализ балла зерна образца №3 по ГОСТ
5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления
и определения величины зерна»
Порядковый
№
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Параметр
Общее количество измеренных зерен, n
Количество зерен на 1 мм2, m
Средняя площадь зерна, a мм2
Средний диаметр зерна, dm мм
Коэффициент анизотропии зерна, A
Номер зерна, G
Средний условный размер зерна, l
Разнозернистость
13
Значение
12017
250
0,004006 (4006 мкм2)
0,063 (63,30 мкм)
1
5,00
59 мкм
G4( 24,9%), G3( 21,2%), G5( 19,6%), G2( 14,7%),
G6( 12,8%)
Гистограмма распределения по
номерам, образец №3.

14.

Графическое изображение величины
зерна образца №3
14

15.

Фазовый состав образца №3
15
В фазовом соотношении преобладает феррит (63,57 %). Количество перлита – 36,43%

16.

Режим термообработки в лаборатории
АлтГТУ
- нагрев до 950оС;
- выдержка 1 часа;
- охлаждение на воздухе до температуры 20оС.
16

17.

Структура внешнего края образцов
1
3
4

18.

Структура внутреннего края образцов
1
3
4

19.

Структура сердцевины образцов
1
3
4

20.

Анализ и распределение баллов зерен
образца №1 по количеству и объему

21.

Графическое изображение величины
зерна образца №1 после нормализации
при t=950оС и выдержке 1ч

22.

Анализ и распределение баллов зерен
образца №3 по количеству и объему

23.

Графическое изображение величины
зерна образца №3 после нормализации
при t=950оС и выдержке 1ч

24.

Анализ и распределение баллов зерен
образца №4 по количеству и объему

25.

Графическое изображение величины
зерна образца №4 после нормализации
при t=950оС и выдержке 1ч.

26.

Выводы:
При подготовке выпускной квалификационной работы по теме: «Исследование
влияния модифицирования стали 20ГЛ при выплавке в индукционной тигельной печи
на качество отливок», были получены следующие выводы:
Полученные образцы толщиной 15мм из стали 20ГЛ в литом состоянии (без ТО) не
имеют четкой зависимости толщины науглероженного слоя от количества внесенного
в расплав модификатора. Структура таких образцов практически одинакова.
Средняя прибавка углерода по всему сечению образцов с применением
пенополистирола H-4S не превышает 0,03% при толщине стенки 15 мм и более.
Образцы стали 20ГЛ без модификатора обладают наибольшим науглероженным
слоем и достигает 2 мм, тогда как в образцах №4 (1,35 кг модификатора FIL-1) такой
показатель не превышает 0,5 мм.
Нормализация при температуре 880оС и выдержке 2 часа является не эффективной,
так как только часть отливок проходит полноценно этот процесс.
Нормализация при температуре 950оС и выдержке 1 час приводит к распределению
углерода из науглероженной поверхности образцов по всему их сечению,
измельчению структуры и переход ее в равновесное состояние.
Наилучшей (равномерной и мелкозернистой) структурой обладают образцы, в
которые при выплавке внесли 1,35 кг модификатора FIL-1.