2 Ниту «миСиС»

Микролегирование конструкционных сталей азотом в сочетании с некоторыми нитридообразующими добавками успешно используется в настоящее время с целью повышения качества металлопродукции. Помимо повышения прочностных свойств сталей микролегирование позволяет существенно снизить экологическую нагрузку на окружающую среду в связи с уменьшением массы изделий (материалоемкости) и затрат энергии на их производство и транспортировку (энергоемкости). Однако, положительный эффект от образования нитридов проявляется, как правило, только при определенном для данной стали соотношении концентраций азота и микролегирующей добавки.

В настоящей работе представлены результаты исследования влияния содержания нитридов ванадия на прочностные свойства конструкционных низколегированных сталей, проведенного с использованием разработанной авторами упрощенной методики оценки количества нитридной фазы. Данная методика основана на сочетании балансового и термодинамического подхода к описанию исследуемой двухфазной системы, не требует большого объема вычислений, благодаря чему удобна для оперативного использования в производственных условиях.

Приняли, что основным фактором, определяющим прочностные свойства низколегированной стали, является ее химический состав: содержание углерода, кремния, марганца, ванадия и азота. В качестве исходных данных по химическому составу и соответствующему ему уровню предела прочности использовали справочные данные, опубликованные в [1], а также результаты измерений, представленные в работах [2-5]. Для различных групп марок стали, которые различались содержанием ванадия и азота, величину предела прочности получали при одинаковых условиях термообработки после прокатки: отпуск при температуре 600 ˚С.

Используя первичную информацию, рассчитали общее содержание нитридной фазы (), образовавшейся в интервале от температуры жидкого металла до температуры эксплуатации готовой металлопродукции, которую принимали равной + 20^˚С.

В результате статистической обработки данных получили уравнение регрессии (R = 0,873), позволяющее прогнозировать величину предела прочности стали в изученном диапазоне составов:

, (1)

где ,,- содержание углерода, кремния и марганца в жидком металле, % масс.;- содержание ванадия в твердом растворе, % масс.

На основе данной зависимости получено выражение для определения содержания азота в жидком металле , позволяющего (при известном содержании ванадия) обеспечить заданный уровень предела прочности металла:

(2)

при условии ,

где - содержание ванадия в жидком металле, % масс.;- атомные массы ванадия и азота соответственно;- молекулярная масса нитрида ванадия.

Результаты расчетов по уравнению (2) совпадают с оптимальными концентрациями азота и ванадия, полученными другим способом [6].