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7/28/2019 fulltext (1)afa

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CONCLUSIONSN i o b iu m i n l o w - c a r b o n a n d l o w - a l l o y s t e e l s c o m b i n e s c a r b o n i n N b C . T h e c a r b o n i s c o m p l e t e l y c o m -

b i n e d w h e n t h e n i o b i u m t o c a r b o n r a t i o i s a b o u t 1. 5 :1 . A r e l a t i o n s h i p w a s f o u n d b e t w e e n t h e c a r b o n c o n t e n to f t h e s o l id s o l u t i o n a n d t h e n io b i u m c o n t e n t o f t h e s t e e l : T h e g r e a t e s t r e d u c t i o n i n t h e c a r b o n c o n t e n t o f t h es o l i d s o lu t i o n o c c u r s w i th t h e a d d it i o n o f 0 .0 5 - 0 .1 % N b . W i t h l a r g e r n i o b i u m c o n c e n t r a t i o n s t h e a m o u n t o fc a r b o n d i s s o l v e d i n f e r r i t e c o n t i n u e s t o d e c r e a s e , b u t a t a l o w e r r a t e .

T h e i n c r e a s e i n t h e f r a c t u r e t o u g h n e s s o f s te e l i s i n v e r s e l y p r o p o r t i o n a l t o t he c a r b o n c o n t e n t o f t h es o l i d s o l u t i o n .

L I T E R A T U R E C I T E D1.

2o3.4.5.6 .7.8 .9 .

V . N . N i k i ti n e t a l. , " E f f e c t o f n i o b i u m o n t h e s u s c e p t i b i l i t y o f s t e e l t o b r i t t l e f r a c t u r e , " I z v . A k ad . N a u kS S S R , M e t a l l y , N o . 4 , 1 0 3 ( 1 9 7 0 ) .L . E r a s m u s , J . I r o n S t e e l I n s t . , 2 0 2 , N o . 2 , 12 8 (1 9 6 4 ).L . H a l l e y , T r a n s . A I M E , 1 6 7 , 2 2 4 ( 1 9 4 6 ) .Y a . E . G o l ' d s h t e i n , A l l o y i n g o f S t e e l a n d C a s t I r o n [ i n R u s s i a n ] , M a s h g i z , M o s c o w ( 1 9 59 ) , p . 1 3 9.S e k i n e e t a l . , J . I r o n S t e e l I n s t . J p n . , 5 6 , 5 6 9 ( 19 7 0 ).E . H o u d r e m o n t , S p e c i a l S t e e l s [ R u s s i a n t r a n s l a t i o n ] , V o l . 2 , M e t a U u r g i z d a t , M o s c o w ( 19 6 0) , p . 1 55 5 .N . A l l e n e t a l . , J . I r o n S t e e l In s t . , 1 7 4 , 1 0 8 ( 1 9 53 ) .W . P e e s e t a l ., J . I r o n S t e e l I n s t . , 1 6 9 , 1 5 7 (1 9 5 1 ).A . P . G u l y a e v , M e t a l S c i e n c e [ in R u s s i a n ] , O b o r o n g i z , M o s c o w ( 1 9 6 3 ), p . 2 5 3 .

E F F E C T O F S O M E I M P U R I T I E S O N T H EP R O P E R T I E S O F S T E E L 1 8 K h 2 N 4 V A

V . N . M a r c h e n k o a n d D . A . L i t v i n e n k o U DC 6 2 0 .1 7 :6 6 9 .1 4 .0 1 8 .2 9

V a r i o u s i m p u r i t i e s g e t i n to s t e e l w h e n s c r a p i s u s e d i n th e c h a r g e . S o m e o f t h e m h a v e a n e g a t i v e e f f e c to n t h e p r o p e r t i e s o f t h e st e e l . T h e m o s t u n d e s i r a b l e i m p u r i t i e s , w h i c h a r e n o t r e m o v e d f r o m t he s t e e l in th em e l t i n g p r o c e s s , a r e a n t i m o n y , ti n, a r s e n i c , a n d o t h e r s . T h e c o n c e n t r a t i o n s o f s u c h e l e m e n t s a r e g e n e r a l l yn o t m e a s u r e d , a n d t h e i r p r e s e n c e c a n b e d e t e r m i n e d o n l y i n d i r e c t l y . I t w a s s h o w n i n [ 1], e. g . , t h a t th e c o n -c e n t r a t i o n o f a n t i m o n y , t in , a n d a r s e n i c i s u s u a l l y d i r e c t l y p r o p o r t i o n a l t o t h e c o n c e n t r a t i o n o f c o p p e r .

T h e p r i n c i p a l n e g a t i v e e f f e c t o f t h e s e e l e m e n t s i s m a n i f e s t i n t h e f a c t t h a t , d i s t r i b u t e d i n t h e v i c i n i tyo f g r a i n b o u n d a r i e s , t he y e m b r i t t l e th e s t e e l d u r in g h i g h - t e m p e r a t u r e t e m p e r i n g o r o p e r a t i o n a t e l e v at e d t e m -p e r a t u r e s .

I t w a s s h o w n i n [ 2, 3] t h a t t h e e m b r i t t l i n g e f f e c t d e p e n d s o n t h e c o m b i n a t i o n o f a l l o y in g e l e m e n t s a n d isl a r g e s t i n C r - N i s t e e l s . T h e a d d i ti o n o f t u n g s te n o r m o l y b d e n u m d o e s n o t a l w a y s c o m p l e t e l y e l i m i n a t e e m -b r i t t l e m e n t [4 ]. T h u s , i t i s o f i n t e r e s t t o d e t e r m i n e t h e q u a n t i t a t i v e e f f e c t o f s e p a r a t e e l e m e n t s i n o r d e r t od e t e r m i n e t h e e x p e d ie n c y o f r e m o v i n g t h e s e e l e m e n t s f r o m t h e s t e el .

W e i n v e s t i g a t e d t h e i n d i v id u a l a n d c o m b i n e d e f f e c t s o f a n t i m o n y , t in , a r s e n i c , a n d c o p p e r o n t h e p r o p -e r t i e s o f s t e e l 1 8K h 2 N4 V A . T h e c h e m i c a l c o m p o s i t i o n o f 5 0 - k g l a b o r a t o r y h e a t s i s g i v e n i n T a b l e 1 .

T r a n s v e r s e s a m p l e s 12 t 2 m m i n s e c t io n w e r e h e a t t re a t e d a c c o r d i n g to GO S T 4 5 4 3 -~ 1 : a i r h a r d e n -i n g f r o m 9 5 0 C , o i l q u e n c h i n g f r o m 8 6 0 , t e m p e r i n g a t 5 6 0 f o r 2 h , a n d c o o l i n g i n a i r .A f t e r h i g h - t e m p e r a t u r e t e m p e r i n g t h e s a m p l e s w e r e d i v id e d in to t w o e q ua l g r o u p s , o n e o f w h i ch w a ss u b j e c t e d t o a d d i t i o n a l e m b r i t t l in g t e m p e r i n g a t 5 0 0 f o r 5 0 0 h .

T h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f a l l t h e s t e e l s w e r e v e r y s i m i l a r a f t e r h e a t t r c a t m e n t : o b = 1 0 2 -1 0 8 k g f / m mw i th o u t e m b r i t t l e m e n t , a b = 9 6 - 10 2 k g f / m m 2 a f t e r e m b r i t t l e m e n t .

L P . B a r d i n C e n t ra l S c i e n t i f i c - R e s e a r c h I n s t i t u t e o f F e r r o u s M e t a l lu r g y . T r a n s l a t e d f r o m M e t a l lo v e d -e n i e i T e r m i c h e s k a y a O b r a b o t k a M e t a l l o v , N o . 1 , p p . 1 8 -2 1 , J a n u a r y , 1 9 78 .

1 8 0 0 2 6 - 0 6 7 3 / 7 8 / 0 1 0 2 - 0 0 1 8 $ 0 7 .5 0 1 97 8 P l e n u m P u b l i s h in g C o r p o r a t i o n


2/4

T A B I, E 1dz

7891011121 31415

C S I

0 , 5 ~ ( J 0,250 , 2 1 0 , 2 ,U , 2 2 0 , 2 30 , 2 0 0 . 2 70 , 2 1 0 , 2 70 , 2 1 0 , 2 70,~1 0 , 2 (0,#1 0 , 2 60 , 2 1 0 , 2 60 , 2 1 0 , 2 70 , 2 ' ~ 0 , 2 7U , 2 C 0 , 2 70 , 2 2 0 , ~ (0 , 2 2 0 , 2 6 10 , 2 2 0 , 2 5

MnJ C r

Composition, w L "T, , w I

) . 4 o I I , ~I L 40 I ! , 45r?.4',J ] 1,400 . 4 { ! I I , :~50 , 4 1 1 , 4 00 , 4 1 1 , 3 80 , 4 2 1 , 3 50 , 4 ~ 1,450 , 4 2 1 ,450 , 4 0 1,41) 4 ,0( ! , 4 r { 1 , 4 0 4 , 00 , 4 0 1.4(, i 4 ,00 , 4 0 1,:'5 3,~0 , 4 0 1 , 4 1 } 3 , 80 , 4 1 1 , : ~ 3 , 8

3 , ~ O , T g3 , 9 0 , 7 83 , 8 [ 0 , 7 83 , R / 0 , 7 83 " I L " 7 ~ I3 , 8 0 , 7 84 , 0 r ; , , 7 f ~4 . 0 " (,,.Tq I4 ,0 C ' , 7~ ;0 . 7 9

(,,,~fJO,~U0 , 7 9

S P Z n

0 , 0 1 0 o , r : t 3 0 , ( . 4 . C 60 , 0 1 0 0 , 0 0 4 0 , ( ' ( . 0 7C ' , O I O 0 ,0C 5 0 , ( . ( . 0 7O , ( X J q 0 , 0 0 3 0 , 0 0 7O , O O Y 0 , 0 0 3 6 , t ( : ( ~ ;0,009 0,003 0,UX60 . ' ; 9 0 , ~ ; 3 0 , C ~ ' , 5O , O l O L , , { J & 3 0 , 0 ( ; 0 ' 1L , , t l O 0 , " , ~ 0 , ( Y v 40,6 09 0,0 03 e, :o(.,,l0 , C ~ 9 C , 0 0 5 { 0 , 0 C ' ; ." ;0,C{ ;9 0,003 { 0,00C4O , O l O 0 , 0 0 5 , 0 0 0 5n , ( , 0 0 , 0 0 4 O , O O L : 5C',OlO C,,LKJ5 0 ,00C 5

C u S n j .~.~0 , C 1 3 < 0 , ( . ( . 5 [ < : , , n o ' . C , ,( 1 3 < 0 , r 4 . ( : 5 < O , f l r~:L , C I 3 J < O , O ( . { . ~ < , ! , C ' ~ C 50 , f 1 3 < 0 , 0 C ( ' 5 0 , 0 ; ' 2 7( ' , L ' ] 3 < ( ' , L , U S r , , 1 . 7 o0 , 0 1 3


3/4

a n lV , k g f - m / c m z a n l v , k g f - m / c m z

/ i i . ~ W .~ i i I I , , , ' ; , ~ _ l ". / ~ ' l ~ Y , , . ~ , . . -~ 7 , I ) . ; : : ~ / 7 / / 7 ]

I i . . . 4 E > 1 I / i l i - ~z ~ - ~ ; < - I ~ _ _ ~ _ , o . _ _ L - Z - " I q / ia hi .f -m /c m a f-m/era---'-'L--~z c

4J2

806O~020

# . .

= I . - d / / !

- X ' 7-19~ -7~0 -#00 -GO -ZO 20

b

- . , W / Z /

~,,- , ~, ~ - ~ ~ - - ~i i / / / , '7 , / / / /

-198 -Tt#O -700 -6 a -ZO 20Cd

Fig. 1. Variation of frac tur e toughne ss and percen tage ofductile components in the fracture with testing temperaturefor heats 1-12 of steel 18Kh2N4VA after high-temperature(dashed l ines) and embrit t lement (solid l ines) tempering.

anlv, kgf-m/cmz, 1 1 I ,1 1 W , ,+ T IA - ~ - - - l / - J?

*e . i ! .. . I20'-ZOO -60 -?0 gO GO MO ?~0 180 C

Fig. 2. Variation of fra ctu re toughness and per cen -tage of ducti le components in the fracture with test-ing temperature for steel 18Kh2N4VA with additionsof antimony, t in, arsenic, and copper after high-temperature tempering (dashed l ines) and embrit t l ing(solid l ines) tempering. The heat numbers ar e givenon the curves.

TABLE 2Shi f t o f Tso , "C

Heat No. Calc. [ Actual1l z G ~ I 7 514 150 I 16015 219 230

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4/4

T h u s , w i th r e s p e c t t o e m b r i t t l in g t e m p e r i n g o f s t e e l 1 8 Kh 2N 4 V A t h e m o s t h a r m f u l i m p u r i t i e s a r e a n -t i m o n y a n d t i n , w h i le c o p p e r h a s a l m o s t n o e f f e c t o n s u s c e p t i b i l i t y t o e m b r i t t l e m e n t .

U s i n g t h e d a t a o b t a i n e d , w e c a l c u l a t e d t h e s h i f t o f T s0 f o r s t e e l s w i t h c o m b i n e d a d d i t io n s o f Sb , Sn , A s ,a n d C u ( h e a t s 1 3 , 1 4 , 1 5 ) .

F o r t h i s p u r p o s e t h e p r e v i o u s l y c a l c u l a t e d s h i f t o f T s0 i n d u c e d b y 1 0 a t . p p m o f e a ch i m p u r i t y s e p a r a t e l yw a s m u l t i p l i e d b y th e c o n c e n t r a t i o n o f t h e i m p u r i t y i n th e s t e e l a n d th e v a l u e s o b t a i n e d f o r e a c h h e a t w e r ea d d e d . T h e t o ta l c a l c u l a t e d v a l u e s w e r e c o m p a r e d w i th t h e a c t u a l v a l u e s ( T a b l e 2) .

I t c a n b e s e e n t h a t th e c a l c u l a t e d a n d a c t u a l v a l u e s a r e i n g o o d a gT c e em e n t, a nd t h u s i t c a n b e c o n s i d e r e dt h a t f o r s t e e l c o n t a i n i n g s e v e r a l i m p u r i t i e s t h e t o t a l e f f e c t c a n b e f o u n d b y a d d in g t h e e f f e c t s o f e a c h s e p -a r a t e l y .

C O N C L U S I O N S1 . S t r u c t u r a l s t e e l 18 K h 2N 4 V A i s s u s c e p t i b l e to t e m p e r b r i t t l e n e s s t o a c o n s i d e r a b l e e x t e n t .2 . T h e p r e s e n c e o f a n t i m o n y , ti n , an d a r s e n i c i n s t e e l 18 K h 2 N 4 V A , s e p a r a t e l y a n d t o g e t h e r , i n c r e a s e s

t h e s u s c e p t i b i l i t y o f t h e s t e e l to e m b r i t t l e m e n t , w h i l e c o p p e r h a s p r a c t i c a l l y n o e f f e c t .3 . F o r s t e e l c o n t a in i n g s e v e r a l i m p u r i t i e s t h e t o t al e f f e c t i s d e t e r m i n e d b y a d d i n g t h e e f f e c t s o f e a c h

s e p a r a t e l y .4 . I n s t r u c t u r a l s t e e l i n te n d e d f o r c r i t i c a l m a c h i n e p a r t s a n d s u b j e c t to h e a t i n g i n t h e p r o c e s s o f o p e r a -

t io n i t i s n e c e s s a r y to d e t e r m i n e t h e c o n c e n t r a t io n o f h a r m f u l i m p u r i t i e s , e s p e c i a l l y a n t i m o n y a n d t in .L I T E R A T U R E C I T E D

1 . A . S m r h o v ~ a n d T . M y s l i v e c , H u t n i k e L i s t y ( 19 7 0 ).2 . J . L o w , T r a n s . A II V IE , 6 2 , 3 7 2 ( 1 9 6 0 ) .3 . A . P . G u l y a e v a n d A . V . T a r a n , W E ffe ct o f p u r i t y on t h e t e m p e r b r i t t l e n e s s o f q u e n c h e d an d t e m p e r e d

s t r u c t u r a l s t e e l s , ' M e t a l l o v e d . T e r m . O b r a b . M e t . , N o . 1 0 , 4 2 ( 19 7 1) .4 . G . A u s t i n a n d A . E n t w i s t l e , J . I r o n S t e e l I n s t . , 17 3 , N o . 4 ( 1 95 3 ) .

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