Хабаровский Федеральный исследовательский центр ДВО РАН, Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН, Комсомольск-на-Амуре, Россия

О. Н. Комаров, ведущий научный сотрудник, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: olegnikolaevitsch@rambler.ru
Г. М. Севастьянов, ведущий научный сотрудник, канд. физ.-мат. наук, эл. почта: akela.86@mail.ru
А. В. Попов, младший научный сотрудник, эл. почта: popov.av@live.com

ООО «Амурметалл-Литье», Комсомольск-на-Амуре, Россия
В. В. Тарасов, директор, эл. почта: TarasovVV@amurstal.com
С. А. Гах, начальник отдела технологической подготовки производства, эл. почта: gakhsa@amurstal.com
А. Е. Сердюков, заместитель директора по производству, эл. почта: serdyukovae@amurstal.com

Востребованность продукции промышленных предприятий напрямую определяется ее конкурентоспособностью — комплексной характеристикой, основанной на низкой себестоимости, высоких надежности и долговечности, многофункциональности и универсальности, а также легкой доступности выпускаемых товаров и др. Заинтересованность со стороны потребителей в выпускаемой продукции обеспечивает повышение конкурентного и экономического потенциала предприятий; ее поддерживают путем улучшения указанных выше показателей выпускаемой продукции. В частности, в литейном производстве для повышения качественных характеристик литых заготовок применяют различные методы совершенствования комплекса физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств получаемых изделий, одним из которых является введение в сплавы рафинирующих и раскисляющих смесей на стадии выплавки. Данный способ позволяет получать сплавы с высокой химической чистотой, определяющей морфологию зерна, и содержащимися в незначительном количестве включениями, оказывающими влияние на показатели характеристик при различных условиях эксплуатации, в том числе на понижение температуры вязко-хрупкого перехода. Это обусловливает повышение низкотемпературной ударной вязкости, что обеспечивает более полное раскрытие потенциала известных сплавов и использование их в качестве универсальных, с охватом определенных ниш применимости, вместо более дорогих и дефицитных материалов. В связи с этим на предприятии ООО «Амурметалл-Литье» проведены работы по совершенствованию характеристик стали Гадфильда путем применения раскисляющей (РДА) смеси на определенных стадиях выплавки. В результате достигнуты улучшение условий реализации технологических операций получения сплавов и повышение их характеристик, в частности изменение морфологии структурных составляющих, сокращение концентрации включений, определяющих повышение ударной вязкости сплава при температуре –60 ^оC до 77 % при повышении показателей прочностных характеристик и твердости в требуемых диапазонах согласно нормативной документации.

Работа выполнена в рамках Государственного задания ХФИЦ ДВО РАН.

1. Sabzi M., Farzam M. Hadfield manganese austenitic steel: a review of manufacturing processes and properties. Materials research express. 2019. Vol. 6, Iss. 10. 1065c2. DOI: 10.1088/2053-1591/ab3ee3
2. Okechukwu C., Dahunsi O. A., Oke P. K., Oladele İ. O., Dauda M. Prominence of Hadfield steel in mining and minerals industries: A review. International Journal of Engineering Technologies. 2017. Vol. 3, Iss. 2. pp. 83–90. DOI: 10.19072/ijet.299068
3. Lindholt L. Arctic natural resources in a global perspective. The economy of the North. 2006. pp. 27–39.
4. Southcott C., Abele F., Natcher D., Parlee B. Resources and sustainable development in the Arctic. London : Routledge, 2019. 315 p.
5. Popov A. V., Khudyakova V. A., Sevastyanov G. M., Komarov O. N. Effect of alloying elements on characteristics of steels intended for use in low and cryogenic temperatures. Problemy chernoy metallurgii i materialovedeniya. 2024. No. 4. pp. 108–121. DOI: 10.52351/00260827_2024_4_108
6. Jiang L., Wang J., Zhang T., Dorin T., Sun X. Superior low temperature toughness in a newly designed low Mn and low Ni high strength steel. Materials Science and Engineering: A. 2021. Vol. 825. 141899. DOI: 10.1016/j.msea.2021.141899
7. Yoon Y. C., Lee S. I., Oh D. K., Hwang B. Microstructure and low-temperature toughness of intercritically annealed Fe–9Mn-0.2 C Medium-Mn steels containing Al, Cu, and Ni. Materials Science and Engineering: A. 2022. Vol. 854. 143804. DOI: 10.1016/j.msea.2022.143804
8. Bansal G. K., Madhukar D. A., Chandan A. K., Ashok K., Mandal G. K., Srivastava V. C. On the intercritical annealing parameters and ensuing mechanical properties of low-carbon medium-Mn steel. Materials Science and Engineering: A. 2018. Vol. 733. pp. 246–256. DOI: 10.1016/j.msea.2018.07.055
9. Trang T. T. T., Heo Y. U. The role of austenite stability on the change of fracture mode in a dual-phase medium Mn steel having a lamellar microstructure. Materials Characterization. 2021. Vol. 178. 111264. DOI: 10.1016/j.matchar.2021.111264
10. Gibbs P. J., De Moor E., Merwin M. J., Clausen B., Speer J. G., Matlock D. K. Austenite stability effects on tensile behavior of manganese-enriched-austenite transformation-induced plasticity steel. Metallurgical and Materials Transactions A. 2011. Vol. 42. pp. 3691–3702. DOI: 10.1007/s11661-011-0687-y
11. Kamoutsi H., Gioti E., Haidemenopoulos G. N., Cai Z., Ding H. Kinetics of solute partitioning during intercritical annealing of a medium-Mn steel. Metallurgical and Materials Transactions A. 2015. Vol. 46. pp. 4841–4846. DOI: 10.1007/s11661-015-3118-7
12. Sun B., Fazeli F., Scott C., Brodusch N., Gauvin R., Yue S. The influence of silicon additions on the deformation behavior of austenite-ferrite duplex medium manganese steels. Acta Materialia. 2018. Vol. 148. pp. 249–262. DOI: 10.1016/j.actamat.2018.02.005
13. Xiao Q., Xie Y., Hu F., Hu C. Сurrent status and trends of low-temperature steel used in Polar Regions. Materials. 2024. Vol. 17, Iss. 13. 3117. DOI: 10.3390/ma17133117.
14. Gürol U., Karadeniz E., Çoban O., Kurnaz S. C. Casting properties of ASTM A128 Gr. E1 steel modified with Mn-alloying and titanium ladle treatment. China Foundry. 2021. Vol. 18. pp. 199-206. DOI: 10.1007/s41230-021-1002-1
15. Mijangos D., Mejia I., Cabrera J. M. Influence of microalloying additions (Nb, Ti, Ti/B, V and Mo) on the microstructure of TWIP steels. Metallography, Microstructure, and Analysis. 2022. Vol. 11, Iss. 3. pp. 524–536. DOI: 10.1007/s13632-022-00871-w
16. Chaykin A. V. Scientific foundations of innovative technologies for furnace and out-of-furnace processing of iron and steel for critical castings. Saint Petersburg: Izdatelstvo “Naukoemkie tekhnologii”, 2022. 245 p.
17. Siafakas D., Matsushita T., Lauenstein Å., Ekengård J., Jarfors, A. E. W. The influence of deoxidation practice on the as-cast grain size of austenitic manganese steels. Metals. 2017. Vol. 7, Iss 6. 186. DOI: 10.3390/met7060186
18. Siafakas D., Matsushita T., Lauenstein Å., Ekerot S., Jarfors A. E. W. A particle population analysis in Ti- and Al-deoxidized Hadfield steels. International Journal of Cast Metals Research. Vol. 31, Iss. 3. pp. 125–134. DOI: 10.1080/13640461.2017.1379262
19. Sysoev A. M., Bakhmetev V. V., Kolokoltsev V. M. Refining and modification of 110G13L steel with a titanium-boron-calcium complex. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta imeni G. I. Nosova. 2008. No. 1. pp. 43–45.
20. Klimova-Korsmik O. G., Mendagaliyev R. V., Tsibulskiy I. A., Zotov O. G., Korsmik R. S., Lebedeva N. V. Effect of heat treatment on structure and properties of martensite stainless steel for ice-class ships obtained by direct laser deposition method. Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd, 2021. Vol. 1016. pp. 725–731. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.1016.725
21. El-Bitar T. A., El-Banna E. M. Improvement of austenitic Hadfield Mn-steel properties by thermomechanical processing. Canadian Metallurgical Quarterly. 2000. Vol. 39, Iss. 3. pp. 361–368. DOI: 10.1179/cmq.2000.39.3.361
22. Dang J., An Q., Lian G., Zuo Z., Li Y., Wang H., Chen M. Surface modification and its effect on the tensile and fatigue properties of 300M steel subjected to ultrasonic surface rolling process. Surface and Coatings Technology. 2021. Vol. 422. 127566. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2021.127566
23. Arapov S. L., Belyaev S. V., Kosovich A. A., Partyko E. G., Stepanenko N. A., Yuriev P. O., Mansurov Y. N. Application of mathematical statistics to improve Hadfield steel casting impact strength. Metallurgist. 2023. Vol. 66. pp. 1083–1091. DOI: 10.1007/s11015-023-01421-7
24. Panchal K. Life improvement of Hadfield manganese steel castings. International Journal of Scientific Development and Research. 2016. Vol. 5, Iss. 1. pp. 817–825.
25. GOST 21357-87. Cold-resistant and wear-resistant steel castings. General specifications. Introduced: 01.07.1988.
26. GOST 977-88. Steel castings. General specifications. Introduced: 01.01.1990.
27. GOST 27870-75. Ferrous secondary metals. General technical requirements. Introduced: 01.07.1977.
28. GOST 4755-91. Ferromanganese. Specification and conditions of delivery. Introduced: 01.01.1997.
29. GOST 1415-93. Ferrosilicium. Specification and conditions of delivery. Introduced: 01.01.1997.
30. GOST 4756-91. Ferrosilicomanganese. Specification and conditions of delivery. Introduced: 01.01.1997.
31. GOST R 54153-2010. Steel. Method of atomic emission spectral analysis. Introduced: 01.01.2012.
32. GOST 9454-78. Metals. Method for testing the impact strength at low, room, and high temperature. Introduced: 01.01.1979.
33. GOST 1497-84. Metals. Methods of tension test. Introduced: 01.01.1986.
34. GOST 9012-59. Metals. Method of Brinell hardness measurement. Introduced: 01.01.1960.
35. GOST 5639-82. Steels and alloys. Methods for detection and determination of grain size. Introduced: 01.01.1983.