Modyfikacja wtrąceń niemetalicznych pierwiastkami ziem rzadkich w niskostopowych stalach typu C-Mn-Si-Al

• Autorzy: Grajcar A.

Warianty tytułu

EN

Modification of non-metallic inclusions by rare-earth elements in low-alloyed C-Mn-Si-Al-type steels

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono modyfikację składu chemicznego wtrąceń niemetalicznych pierwiastkami ziem rzadkich. W części badawczej opracowano trzy stale typu C-Mn-Si-Al z mikrododatkami Nb i Ti, przeznaczone do wytworzenia struktur ferrytyczno-bainitycznych z metastabilnym austenitem szczątkowym. Wytopy wykonano w indukcyjnym piecu próżniowym, a modyfikację wtrąceń niemetalicznych przeprowadzono miszmetalem w ilości 0,77 g na 1 kg stali. Stwierdzono, że stale cechuje duża czystość metalurgiczna związana z małą zawartością siarki, fosforu oraz gazów. Stale zawierają drobne wtrącenia siarczkowe lub siarczkowo-tlenkowe o średniej wielkości od 20 do 25 microm2, a ich udział wynosi od 0,07 do 0,13 %, zależnie od zawartości w stali siarki. Skład chemiczny zdecydowanej większości wtrąceń został zmodyfikowany całkowicie lub częściowo przez Ce, La oraz Nd, co skutkuje małą odkształcalnością wtrąceń niemetalicznych podczas walcowania na gorąco.

EN

The modification of the chemical composition of non-metallic inclusions by rare-earth elements was discussed in the paper. Three C-Mn-Si-Al steels with Nb and Ti microadditions assigned to form ferritic-bainitic structures with metastable retained austenite were developed. The steels were melted in a vacuum induction furnace and a modification of non-metallic inclusions was carried out by the mischmetal in the amount of 0.77 g per 1 kg of steel. It was found that using material charge of high purity and a realization of metallurgical process in vacuous conditions result in a low concentration of sulphur from 0.004 to 0.008 % and oxygen in a range from 6 to 12 ppm. The high metallurgical purity is confirmed by a small fraction of non-metallic inclusions averaging 0.07 % for the steels containing 0.004 % S and 0.13 % for the steel with twice higher sulphur content. A large majority of non-metallic inclusions are fine, globular sulfide or sulfide-oxide particles with a mean size from 20 to 25 microm2. In case of the steels with a lower sulphur content, a modification of the chemical composition of inclusions by rare-earth elements was almost total. As a result they show small ability to elongate in a rolling direction. In the steel containing the higher content of impurities, the mischmetal amount of 0.77 g per 1 kg of steel is sufficient just to a partial chemical composition modification of inclusions, connected with a partial substitution of Mn in sulfide inclusions and Al in oxide inclusions by Ce, La and Nd, forming with oxygen and sulphur compounds with a higher temperature stability compared to manganese and aluminum. A partial propensity of non-metallic inclusions to elongation along hotworking direction is characterized by the aspect ratio of about 1.67. The occurance of dispersive, complex, partiallymodified sulfide-oxide inclusions with a diameter from 30 to 100 nm in the new-developed steels can have a positive influence on the limitation of austenite grain growth during hot-working.

Słowa kluczowe

PL

pierwiastki ziem rzadkich; stale TRIP; mikrododatki; modyfikacja wtrąceń niemetalicznych; odkształcalność wtrąceń

EN

rare earth elements (REE); TRIP steels; microadditions; modification of non-metallic inclusions; deformability of inclusions

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 55, nr 3
• Strony: 143--152
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Grajcar A.

• Politechnika Śląska, Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Zakład Inżynierii Materiałów Konstrukcyjnych i Specjalnych, Gliwice

Bibliografia

• 1. Kuziak R., Kawalla R., Waengler S.: Advanced high strength steels for automotive industry. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2008, t. 8, nr 2, s. 103-117.
• 2. De Cooman B. C.: Structure - properties relationship in TRIP steels containing carbide-free bainite. Current Opinion in Solid State & Materials Science 2004, nr 8, s. 285-303.
• 3. Pietrzyk J., Michta G., Osuch W., Kruk A.: Stale niskowęglowe z efektem TRIP. Inżynieria Materiałowa 2002, nr 4, s. 154-156.
• 4. Siodłak D., Kawalla R.: Badania właściwości nowoczesnych blach karoseryjnych ze stali typu TRIP. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 2009, nr 6, s. 372-377.
• 5. Bator A., Majta J., Stefańska-Kądziela M.: Wpływ obróbki cieplno-plastycznej na własności mechaniczne stali TRIP. Rudy Metale 2004, t. 49, nr 2, s. 65-69.
• 6. Adamczyk M., Zalecki W., Hadasik E., Kuc D.: Wpływ odkształcenia i parametrów chłodzenia na przebieg przemian fazowych i strukturę niskostopowej stali TRIP. Hutnik – Wiadomości Hutnicze 2009, nr 8, s. 549-552.
• 7. Grajcar A., Krztoń H.: Effect of isothermal bainitic transformation temperature on retained austenite fraction in C-Mn-Si-Al--Nb-Ti TRIP-type steel. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 2009, t. 35, nr 2, s. 169-176.
• 8. Sugimoto K., Kanda A., Kikuchi R., Hashimoto S., Kashima T., Ikeda S.: Ductility and formability of newly developed high strength low alloy TRIP-aided sheet steels with annealed martensite matrix. ISIJ International 2002, t. 42, nr 8, s. 910-915.
• 9. Gladman T.: The Physical Metallurgy of Microalloyed Steels. Cambridge 1997, University Press.
• 10. Adamczyk J.: Inżynieria wyrobów stalowych. Gliwice 2000. Wydaw Polit. Śl.
• 11. Pytel S.: Ocena odkształcalności wtrąceń niemetalicznych w stali. Kraków 1989, Polit. Krakowska, Monografia 78.
• 12. Krawczyk J., Pawłowski B.: Wpływ wtrąceń niemetalicznych na pracę łamania stali 35B2+Cr w stanie ulepszonym cieplnie. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 2009, nr 9, s. 684-689.
• 13. Vainola R. V., Holappa L. E. K., Karvonen P. H. J.: Modern steelmaking technology for special steels. Journal of Materials Processing Technology 1995, t. 53, s. 453-465.
• 14. Lacroix G., Pardoen T., Jacques P. J.: The fracture toughness of TRIP-assisted multiphase steels. Acta Materialia 2008, t. 56, nr 15, s. 3900-3913.
• 15. Yu H., Li S., Gao Y.: Deformation behavior of the constituent phases for cold-rolled TRIP-assisted steels during uniaxial tension. Materials Characterization 2006, t. 57, s. 160-165.
• 16. Bulkowski L., Pogorzałek J., Galisz U., Garbarz B., Marcisz J.: Charakterystyka technologii eksperymentalnego wytapiania stali w próżniowym piecu indukcyjnym typu VSG 100S i jej odlewania we wlewki przeznaczone do półprzemysłowej symulacji procesów przeróbki plastycznej. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 2008, nr 9, s. 530-536.
• 17. Lis T., Nowacki K., Kania H.: Poprawa czystości stali metodami metalurgii pozapiecowej. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 2001, nr 10, s. 356-361.
• 18. Galisz U., Bulkowski L., Zdonek B., Grabelus J., Oficjalski R., Zalewski L.: Zapobieganie zarastaniu wylewów przy ciągłym odlewaniu stali przez modyfikację wtrąceń niemetalicznych wapniem. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 2003, nr 12, s. 466-471.
• 19. Lis T.: Metalurgia stali o wysokiej czystości. Gliwice 2009. Wydaw. Polit. Śl.
• 20. Bolanowski K.: Wpływ dodatków metali ziem rzadkich na strukturę i własności stali. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 2004, nr 7-8, s. 323-325.
• 21. Dziadur W., Wielgosz R., Zaczyk A.: Modyfikacja wtrąceń siarczkowych w stalach niskowęglowych. Kraków 1988. Polit. Krakowska, Monografia 65.
• 22. Garbarz B., Żak A., Wojtas J., Molenda R.: Wpływ dyspersyjnych wtrąceń niemetalicznych na rozrost ziarn austenitu w stalach mikrostopowych. Inżynieria Materiałowa 1999, nr 1, s. 5-12.
• 23. Wypartowicz J., Podorska D.: Kształtowanie składu chemicznego wydzieleń tlenkowo-siarczkowych przy odtlenianiu stali manganem, krzemem i tytanem. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 2006, nr 3, s. 91-96.
• 24. Grajcar A.: Analiza procesów wydzieleniowych w stali C-Mn-Si-Al z mikrododatkami Nb i Ti. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 2010 [w druku].