РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материал исследования
В качестве материала для настоящего исследования были выбраны темплеты литых слябов и листы (?20 мм) стали 10Г2ФБ производства ОАО ММК им. Ильича одинакового химического состава, который приведен в табл.2.1.
Таблица 2.1
Химический состав стали 10Г2ФБ в состоянии поставки
СМnSiSPCrNiCuTiAloAlpAsN2MoVNbCa0,101,830,180,0050,0150,170,020,010,0230,0240,0140,0020,0070,0060,0880,0220,003
Непрерывно литые слябы на металлургическом комбинате им. Ильича получают на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Главной частью МНЛЗ является медный кристаллизатор, в который заливается жидкая сталь. По мере отвода тепла от жидкого металла через медные стенки кристаллизатора происходит затвердевание металла. Сначала затвердевание наблюдается на поверхности контакта жидкой стали со стенками кристаллизатора. Затем затвердевшая поверхность постепенно утолщается и заканчивается кристаллизация соприкосновением твердых стенок непрерывно литого слитка, растущих от противоположных граней кристаллизатора. Рост толщины затвердевающих стенок слитка сопровождается оттеснением всевозможных примесей и инородных включений в жидкий металл. Поэтому при соприкосновении поверхностей кристаллизующегося металла обычно наблюдается слой повышенной загрязненности и дефектности в сочетании с ликвацией легирующих элементов.
В процессе кристаллизации жидкого металла кристаллизатор совершает колебательные движения в вертикальном направлении. Частота колебаний возрастает с увеличением скорости движения слитка, которая регулируется частотой вращения поддерживающих слиток роликов. После окончательного затвердевания от непрерывно литой заготовки газовой резкой отрезают слябы длиной 2500 мм. Толщина и ширина слябов соответственно, равные 250 и 1500 мм.
Непрерывно литые слябы размером 240?1550?2850 мм на этом предприятии нагревают за 4...6 часов до температуры 1150?10?С. В черновой части стана слябы прокатывают за 10 проходов при разовых обжатиях от 10,5 до 17,5% с суммарным обжатием около 80 %. Усилия прокатки доходят до 40 МН. Черновая прокатка заканчивается при 950...960?С. За время транспортировки от черновой до чистовой горячий прокат охлаждается за 8 минут от 960?С до 720...740?С, при этой температуре толщина раската уменьшается за 8...10 проходов, примерно с 55 мм до 17...22 мм. Температура конца прокатки равна 730...750?С. Отработанные режимы контролируемой прокатки стали 10Г2ФБ позволили получить листы для труб газопроводов диаметром 1420 мм в северном исполнении для рабочего давления 75 МПа с пределами текучести и прочности 550 и 650 МПа при относительном удлинении 23,5%.
2.2. Методика металлографического исследования
Образцы для металлографических исследований вырезали таким образом, чтобы плоскости порезки были перпендикулярны направлению прокатки и поперечному к нему.
Для выявления механизма разрушения образцов, растянутых в направлении перпендикулярном к плоскости листа, применяли метод косого шлифа. При этом плоскость шлифа составляла угол порядка 10о с осью рабочей части цилиндрического разрывного образца.
Механическое утонение осуществляли с помощью абразивных материалов согласно справочнику [93] на высокоскоростных дисках. На последних этапах приготовления шлифа применяли алмазные пасты различной дисперсности. Конечную полировку порошком окиси хрома производили на круге, обтянутом фетром. После приготовления шлифов механическим способом их подвергали электрополировке и травлению.
Приготовление электролита и электролитическую полировку производили согласно рекомендациям [94, 95]. В качестве электролита применяли хромово-уксусный электролит. Химический состав и режимы работы электролита приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Химический состав электролита и режимы полировки образцов
Состав электролитаРежимы полировкиU, ВI, А/см2T, ?C25 г хромового ангидрида
125 см3 уксусной кислоты
5 см3 воды15-200,0516-18
После электрополировки производилось травление микрошлифа в растворе азотной кислоты в спирте [96].
Исследование, анализ и фотографирование металлографических шлифов производили на металлографическом микроскопе "Неофот-2" и автоматическом анализаторе структуры "Эпиквант" при светлопольном прямом освещении.
2.3. Методика электронномикроскопических исследований
Для исследования тонкой структуры стали 10Г2ФБ была применена методика электронной микроскопии тонких фольг на просвет с использованием электронного микроскопа ЭМ-125К.
На начальном этапе подготовили фольги из образцов стали 10Г2ФБ подвергнутых лабораторным термическим обработкам, вырезали стержни размером 4?4 мм.
Данный стержень обрабатывался на токарном станке до придания ему цилиндрической формы с диаметром 3,2 мм.
Диски механически утоняли на шлифовальной абразивной бумаге до толщины 0,1...0,12 мм. Электролитическое утонение до толщины 100...2000A выполняли по известным методикам [97] в двухпластинчатом держателе из нержавеющей стали. Режимы полировки и состав использовавшегося в работе электролита приведен в табл. 2.2.
При исследовании на просвет тонких фольг в электронном микроскопе ЭМ-125К наблюдали светлопольные и темнопольные изображения, а также микродифракционную картину с выделенного участка объекта. Микродифракционные исследования от выделенного участка объекта осуществляли с применением селекторных диафрагм размером менее 1 мкм2. Индицирование полученных микродифракционных картин осуществляли следующим образом:
1. Самый яркий рефлекс принимали за нулевой узел решетки.
2. Измеряли расстояние (r) от нулевого узла до трех рефлексов, которые вместе с центром электронограммы образуют вершины параллелограмма.
3. Рассчитывали межплоскостные расстояния (d), зная постоянную прибора (С), по формуле:
(2.1)
4. Используя таблицу межплоскостных расстояний