АНАЛИЗ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В ЖИДКИХ ХРОМОМАРГАНЦЕВЫХ СТАЛЯХ, РАСКИСЛЕННЫХ АЛЮМИНИЕМ

Abstract

Данное исследование посвящено изучению механизмов фазообразования при раскислении хромомарганцевых сталей алюминием. Контроль состава и морфологии неметаллических включений (НВ) критически важен для достижения оптимальных механических свойств стали. В работе подробно изучены фазовые равновесия в системах Fe–Al–Mn–Cr–O и Fe–Al–Mn–Cr–O–C с целью прогнозирования состава образующихся НВ в зависимости от концентрации ключевых элементов: алюминия, марганца, хрома и углерода.

Для экономнолегированных сталей выявлено, что при раскислении алюминием (Al > 0,001 %) расплава с содержанием марганца выше 1 % формируются твердые растворы оксидов хрома и алюминия. Углерод при низких концентрациях алюминия проявляет раскислительные свойства, что может привести к газовой пористости и, следовательно, к снижению качества металлоизделий. Важно отметить, что образование чистого глинозема при раскислении алюминием маловероятно, что ставит под сомнение распространенную модель модифицирования включений кальцием через образование алюминатов кальция.

В высоколегированных сталях поведение элементов остается схожим, преобладают твердые растворы с доминированием оксидов марганца и (или) хрома в присутствии Al₂O₃. Влияние углерода менее выражено, чем в экономнолегированных сталях, но при его высоком содержании (1 %) также возможна газовая пористость.

Результаты указывают на необходимость учитывать сложное взаимодействие Al, Mn, Cr и C при формировании НВ. Для оптимизации процессов рафинирования, особенно с применением кальция, требуются дальнейшие исследования, фокусирующиеся на выявленных концентрационных областях, имеющих наибольшую практическую значимость. Полученные данные позволяют точнее прогнозировать состав и свойства НВ, разрабатывать более эффективные стратегии раскисления и модифицирования, а также снижать дефекты, связанные с газовой пористостью.