ВЛИЯНИЕ ОЛОВА НА КРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВАХ (ОБЗОР)
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-12-5-14Ключевые слова:
олово, интерметаллиды олова, железоуглеродистые сплавы, кристаллизация, перлит, феррит, аустенитАннотация
В настоящее время чугунолитейные предприятия и производства испытывают большие трудности с обеспечением таким необходимым для выплавки чугуна шихтовым материалом, как качественный нелегированный стальной лом. В связи с тем, что прессовые и кузнечные производства и предприятия все чаще и в большем объеме применяют для получения своей продукции высокопрочные стали, позволяющие значительно снизить массу получаемых изделий, микролегированные такими элементами-карбидообразователями, как, например, Мо, W, Nb, V, Ti, В, на шихтовые дворы чугунолитейных цехов поступают «зараженные» данными элементами отходы. Как правило, на таких производствах изготавливают продукцию из нескольких марок сталей, как микролегированных элементами-карбидообразователями, так и без них, причем ввиду объективной сложности организационно не отлажен процесс сортировки отходов, поэтому в стальные пакеты неконтролируемо попадают отходы всех имеющихся марок сталей, смешиваясь в произвольных пропорциях. Кроме карбидообразующих элементов, поверхностно-активные вещества (ПАВ), такие как Cu, Sn, As и Sb, также являются наиболее распространенными остаточными элементами в стальном и чугунном ломе. Если накопление карбидообразующих элементов в определенной степени можно считать положительным фактором, то накопление ПАВ, которые практически невозможно удалить из стали и чугуна, резко отрицательно влияет на механические и эксплуатационные свойства железоуглеродистых сплавов. Олово используют в качестве легирующего элемента для получения как сталей, так и чугунов с полностью перлитной матрицей. Добавление олова в количестве не более 0,10–0,15 %, по-видимому, является единственным практическим способом избежать роста феррита в стабильной эвтектоидной реакции и полностью преобразовать металлическую основу стали и чугуна в перлитную в метастабильной эвтектоидной системе Fe–C. Вместе с тем вопрос о том, как олово влияет на эвтектоидные превращения в сталях и чугунах и в целом на весь цикл структурообразования, все еще остается предметом дискуссий. В настоящей работе выполнен обзор системы Fe–Sn, а также приведены имеющиеся в литературе экспериментально-промышленные данные о системе Fe–C–Sn для оценки влияния олова на кристаллизационные процессы в железоуглеродистых сплавах.
Библиографические ссылки
Герек А., Байка Л. Легированный чугун — конструкционный материал / пер. с польского Г. Н. Мехеда; под ред. Ю. Н. Тарана. — М.: Металлургия, 1978. — 208 с.
Калиниченко А. С., Слуцкий А. Г., Шейнерт В. А. Использование модифицирующей лигатуры, содер-жащей нанодисперсные порошки активных элементов при получении высокопрочного чугуна с шаро-видным графитом // Литье и металлургия. 2015. Т. 80. № 3. С. 101106.
Lacaze J., Sertucha J. Effect of Tin on the Phase Transformations of Cast Irons // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2017. V. 38. Р. 743–749. DOI: 10.1007/s11669-017-0561-8.
Lacaze J., Sertucha J. Effect of Cu, Mn and Sn on pearlite growth kinetics in as-cast ductile irons // Interna-tional Journal of Cast Metals Research. 2016. V. 29. № 1–2. Р. 74–78. DOI: 10.1080/13640461.2016.1142238.
Mishra H. S., Sahu R., Padan D. S. Effect of Sn Alloying on the Microstructural Features and Mechanical Prop-erties of Gray Cast Iron // Journal of Material Engineering and Performance. 2023. V. 10. Р. 19. DOI: 10.1007/s11665-023-08834-0.
Чугун: cправочное издание / под ред. А. А. Жукова и А. Д. Шермана. — М.: Металлургия, 1991. — 576 с.
Lyu Y. Abrasive Wear of Compacted Graphite Cast Iron with Added Tin // Metallography, Microstructure, and Analysis. 2019. V. 8. Р. 67–71. DOI: 10.1007/s13632-018-0504-8.
Jung S.-H., Kang Y.-B., Seo J.-D., Park J.-K. Evaporation Mechanism of Sn and SnS from Liquid Fe: Part III. Effect of C on Sn Removal // Metallurgical and Materials Transactions B. 2014. V. 46. № 1. Р. 267–277. DOI: 10.1007/s11663-014-0220-y.
Zhang X., Guojun M., Mengke L., Zhi L. Removal of Residual Element Tin in the Ferrous Metallurgy Process: A Review // Metals. 2019. V. 9. № 8. Р. 834–849. DOI: 10.3390/met9080834.
Park W. B., Bernhard M., Presoly P., Kang Y. B. Thermodynamic modeling of the Fe–Sn system including an experimental re-assessment of the liquid miscibility gap // Journal of Materials Informatics. 2023. V. 3. № 5. Р. 125. DOI: 10.20517/jmi.2022.37.
Kumar K. C. H., Wollants P., Delaey L. Thermodynamic evaluation of Fe–Sn phase diagram // Calphad. 1996. V. 20. № 2. Р. 139–149.
Lacaze J., Sertucha J. Effect of Tin on the Phase Transformations of Cast Irons // Journal of Phase Equilibria Diffusion. 2017. V. 38. Р. 743–749.
Maruyama N., Ban-ya S. Measurement of Activities in Liquid Fe–Cu, Fe–Cr and Fe–Sn Alloys by a Transpor-tation Method // Journal of the Japan Institute of Metals and Materials. 1980. V. 44. № 12. P. 1422–1431.
Samathrakis I., Shen C., Hu K. etc. Thermodynamical and topological properties of metastable Fe3Sn // Com-putational Materials. 2022. V. 8. № 1. Р. 247–259. DOI: 10.48550/arXiv.2203.01172.
Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник: в 3 т. Т. 2 / под общ. ред. Н. П. Ля-кишева. — М.: Машиностроение, 1996.— 1024 с.
Банных О. А., Будберг П. Б., Алисова С. П. и др. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. — М.: Металлургия, 1986. — 440 с.
Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов: справочник. Т. 2 / пер. с англ. П. К. Новика и др.; под ред. И. И. Новикова и И. Л. Рогельберга. — 2-е изд., перераб. — М.: Металлургиздат, 1962. С. 6091489.
Peng H.-b., Chen W.-q., Chen L., Guo D. Effect of Tin on Hot Ductility and High-temperature Oxidation Be-havior of 20CrMnTi Steel // High Temperature Materials and Processes. 2014. V. 33. № 2. Р. 179–185. DOI: 10.1515/htmp-2013-0028.
Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Справочник по неорганической химии. Константы неорга-нических веществ. — М.: Химия, 1987. — 320 с.
Seah M. P., Hondros E. D. Segregation at grain boundaries // Proceedings of the Royal Society of London. 1973. V. 335. № 1601. P. 191212.
Ribeiro B. C. M., Rocha F. M., Andrade B. M., Lopes W. Influence of Different Concentrations of Silicon, Copper and Tin in the Microstructure and Tin in the Mechanical Properties of Compacted Graphite Iron // Ma-terials Research. 2020. V. 23. № 2. P. 7888. DOI: 10.1590/1980-5373-mr-2019-0678.
Жубаев А. К. Формирование термически стабильной слоистой системы FeSn–α-Fe(Sn) // Взаимодей-ствие излучений с твердым телом: сб. научн. тр. 10-й Международной конференции, 24–27 сентября 2013 г. Минск, Беларусь. С. 296298.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
