ИССЛЕДОВАНИЕ  ВЛИЯНИЯ  ЗАЩИТНОГО  ПОКРЫТИЯ  НА  ОКИСЛЕНИЕ  СТАЛИ

Зубова  Дарья  Евгеньевна

Е-mail: 

Лавриенко  Кирилл  Владиславович

E-mail: 

Ряполов  Вадим  Владимирович

E-mail: 

Жиденко  Алексей  Иванович

E-mail: 

студенты  кафедры  металлургии  и  металловедения,  факультета  ММТ  СТИ  (филилал)  НИТУ  МИСиС, 
РФ,  г.  Старый  Оскол

Тимофеева  АннаСтефановна

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  ММ  СТИ  НИТУ  МИСиС, 
РФ,  г.  Старый  Оскол

E-mail: 

Многие  сплавы  при  воздействии  высоких  температур  подвергаются  поверхностному  окислению.

При  таких  операциях,  как  прокатка,  ковка,  штамповка,  нормализация,  закалка  и  отжиг,  необходим  нагрев  заготовок  до  высоких  температур.  В  результате  взаимодействия  металла  с  кислородом  при  высоких  температурах  металл  окисляется.  Чем  продолжительнее  нагрев  и  выше  температура,  тем  больше  угар  металла.  При  прокатке  заготовок  окалина  закатывается  в  поверхность  листов,  что  приводит  к  образованию  дефектов  на  поверхности,  что  и  является  причиной  брака  металла.  Так  же,  окалина,  не  удалённая  с  поверхности,  обладает  высокой  твёрдостью,  что  приводит  к  ускорению  износа  валков.  Потери  металла  в  виде  окалины  в  металлургическом  производстве  в  среднем  составляет  3–4  %  [2].

Вредные  последствия  окисления  не  ограничиваются  образованием  окалины.  Одновременно  с  этим  процессом  происходит  обеднение  сплавов  легирующими  элементами.  В  результате  изменяется  химический  состав  поверхности  сплава,  что  приводит  к  изменению  его  механических  и  коррозионных  свойств  [1].

Окисленный  слой  металла  удаляют  механическим  способом  или  травлением  в  кислотах  и  щелочах,  что  требует  больших  затрат  [1].

Поэтому  важным  вопросом  становится  защита  металла  от  взаимодействия  его  с  кислородом.  Одним  из  методов  защиты  является  приготовление  специальных  защитных  покрытий.  Этот  метод  является  одним  из  немногих  эффективных  способов,  обеспечивающих  получение  качественной  поверхности  заготовок  и  деталей  при  минимальных  расходах  металла.

Мы  провели  эксперименты  по  исследованию  окалинообразования  в  металле  при  использовании  защитного  покрытия  при  разном  времени  выдержки  температуры.

Для  экспериментов  брали  образцы  из  рессорной  стали  в  виде  цилиндров  с  радиусом  7,5  мм  и  высотой  34  мм.  Цилиндры  взвешивались  до  начала  эксперимента  на  весах  с  точностью  до  0,01  г,  определялись  точные  размеры  с  помощью  электронного  штангенциркуля,  а  затем  помещались  в  печь  SNOL  7,2/1300.

Защитное  покрытие  создавалось  на  основе  оксида  алюминия  AL₂O₃с  добавлением  оксида  магния  MgO.  В  качестве  вяжущего  вещества  использовалось  жидкое  натриевое  стекло.

Эксперимент  проходил  в  два  тапа:  выдержка  температуры  60  минут  и  выдержка  45  минут.  В  печь  ставились  цилиндры  с  покрытием  и  без  и  нагревались  до  температур:  950  С,  1100  С,  1200  С.

Для  более  точного  результата  эксперимента  в  печь  производили  посадку  после  нагрева  печи  одинаковых  образцов  и  по  размеру  и  по  марке  стали.

Рисунок  1.  Эксперименты  по  определению  окалинообразования  металла  при  нагреве

Таким  образом  первые  образцы  выдерживались  60  минут  при  температуре  950  С,  вторые  при  1100  С,  а  третьи  при  1200  С.  После  эксперимент  повторялся  с  временем  выдержки  45  минут.

После  печи  каждый  образец  взвешивался  на  весах.

Рисунок  2.  Взвешивание  образца  на  весах

Результаты  для  каждого  варианта  расчета  окалины  усреднялись.  После  взвешивания  образцы  охлаждались  естественным  путем.

При  полном  охлаждении  образцов  с  них  снималась  окалина,  и  образец  вновь  взвешивался.  Окалина  находилась  по  разности  массы  образца  после  нагрева  сразу  и  после  очистки  от  окалины.  Результаты  экспериментов  представлены  в  таблицах.

Таблица  1. 

Время  выдержки:  60  минут

Рисунок  3.  Зависимость  окалинообразования  у  образцов  с  покрытием  (ряд  1)  и  без  покрытия  (ряд  2)  (1  –  950°С;  2  –  1100°С;  3  –  1200°С)

Таблица  2. 

Время  выдержки:  45  минут

Рисунок  4.  Зависимость  окалинообразования  у  образцов  с  покрытием  (ряд  1)  и  без  покрытия  (ряд  2)  (1  –  950°С;  2  –  1100°С;  3  –  1200°С)

Анализируя  данные  экспериментов  можно  сделать  вывод,  что  окалинообразование  у  образцов  из  рессорной  стали  с  защитным  покрытием  окалины  меньше  в  1,15  раз,  чем  у  образцов  без  защитного  покрытия.  В  среднем  с  одной  тонны  стали  теряется  30  килограмм  стали,  а  с  применением  защитного  покрытия  потери  уменьшаются  до  26  килограмм  с  тонны  стали.  Следовательно,  применение  данного  защитного  покрытия  целесообразно.

Список  литературы:

1. Солнцев  С.С.  Защитные  покрытия  металлов  при  нагреве:  Справочное  пособие.  Изд.  2-е,  доп.  –  М.:  Книжный  дом  «ЛИБРОКОМ»,  2009.  –  248  с.
2. Темлянцев  М.В.,  Михайленко  Ю.Е.  Окисление  и  обезуглероживание  стали  в  процессах  нагрева  под  обработку  давлением.  –  М.:  Теплотехник,  2006.  –  200  с.