Легирование стали марки 09Г2С

 

Влияние химического состава на механические свойства стали

 

Разрешенный гостом диапазон легирования стали марки 09Г2С позволяет выплавлять ее с различными вариантами химического состава, что в свою очередь позволяет изменять механические свойства стали.

Влияние элементов химического состава на механические свойства представлено в таблице 4.

 

Таблица 4 - Влияние элементов химического состава

Химический элемент	Свойство
C	Снижает пластичность, увеличивает твердость и прочность
Si	Снижает ударную вязкость способствует укрупнению зерна
Mn	Способствует упрочнению и снижает ударную вязкость, повышает сопротивление хрупкому разрушению
Ni	Придает стали высокую прочность и пластичность
Cr	Снижает пластичность и повышает прочность
S	Вредная примесь. Придает стали хрупкость при высоких температурах – красноломкость, понижает сопротивление усталости
P	Вредная примесь. Придает стали высокую хрупкость в холодном состоянии - хладноломкость
N, O	Снижают ударную вязкость

 

Микролегирование стали

 

Помимо химического состава, установленного стандартом, для получения определенных свойств стали необходимо применение микролегирования. Основные элементы применяемые для микролегирования – ванадий (V), алюминий (Al), титан (Ti), ниобий (Nb), молибден (Mo), кальций (Ca). Данные элементы даже в малых концентрациях существенно влияют на эксплуатационные свойства стали. Влияние этих элементов представлено в таблице 5.

 

Таблица 5 – Элементы микролегирования стали

Химический элемент	Свойство
V	Повышает твердость и прочность
Al	Повышает жаростойкость и окалиностойкость
Ti	Повышает прочность и плотность стали
Nb	Улучшает кислостойкость и способствует повышению коррозионностойкости в сварных конструкциях
Mo	Увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах
Са	Модифицирование неметаллических включений

 

Анализ опытных плавок по содержанию вредных примесей в стали

 

Содержание серы

 

Был проанализирован химический состав стали для 18 разных плавок стали марки 09Г2С по содержанию серы на разных этапах производства.

 

Рисунок 1 - содержание серы на разных этапах производства

 

Установлено, что основное количество серы удаляется в агрегате ковш-печь во время внепечной обработки. Из графика (рис. 1) видно, что после доработки технологии среднее содержание серы в стали после АКП составляет около 0,005%, при начальной 0,015%.

В условиях отсутствия окислительной атмосферы под вакуумом интенсивное перемешивание раскисленной стали аргоном усиливает эффект экстракционного рафинирования металла шлаком. Был проанализирован химический состав 18 опытных плавок стали марки 09Г2С по содержанию серы в готовой стали. Максимальное содержание серы для данной стали составляет 0,003 %, допустимое - 0,005% (зеленая и красная линии на рис. 2 соответственно).

Рисунок 2 - содержание серы в готовой стали

 

Видно, что после вакуумирования и снижения концентрации серы в металле на 0,002-0,004%) сталь 09Г2С по этой вредной примеси соответствует самым высоким стандартам.

 

Содержание азота

 

Был проанализирован химический состав стали для 17 разных плавок стали марки 09Г2С по содержанию азота на разных этапах производства.

 

Рисунок 3 - содержание азота на разных этапах производства

Из графика (рис. 3) видно, что основная доля снижения азота в стали происходит во время вакуумирования с последующим увеличением из-за контакта струи металла с воздухом во время разливки.

Был проанализирован химический состав для 17 разных плавок стали марки 09Г2С по содержанию азота в готовой стали.

 

Рисунок 4 - содержание азота в готовой стали

 

Максимальное содержание азота для данной стали составляет 0,010 %, допустимое - 0,012% (зеленая и красная линии на рис. 4 соответственно). Содержание азота по проанализированным плавкам находится в пределах допустимых значений.

 

Содержание кислорода

 

Был проанализирован химический состав стали для 17 разных плавок стали марки 09Г2С по содержанию кислорода на разных этапах производства.

Рисунок 5 - содержание кислорода на разных этапах производства

 

По графику видно, что основная доля снижения кислорода в стали происходит во время обработки на таких технологических агрегатах как дуговая сталеплавильная печь и агрегат ковш-печь.

Был проанализирован химический состав для 17 разных плавок стали марки 09Г2С по содержанию азота в готовой стали.

 

Рисунок 6 - содержание кислорода в готовой стали

Максимальное содержание кислорода для данной стали составляет 0,003 %, допустимое - 0,006% (зеленая и красная линии на рис. 6 соответственно). Содержание кислорода по проанализированным плавкам находится в пределах допустимых значений.[4]