Влияние электрического поля на изменение величины относительной удельной электропроводности литой стали

Воздействие электрических полей на жидкие Fe-C сплавы позитивно влияет на условия протекания кристаллизации сплава [1, 2], что приводит к возникновению мелкокристаллической структуры и вызывает её упрочнение и повышает прочностные свойства сплава. Это позволяет предположить существенное изменение состояния обработанного металлического расплава, меняющего величину его электропроводимости.

          Влияние электрического поля на изменение относительной удельной электропроводности определяли на литой стали марок 40Л и 45Л. Методика экспериментов также основывалась на использовании специальной измерительной ячейки [3], погружаемой в металлический расплав после воздействия электрического поля на жидкий сплав.

          Разность средних значений величин относительной удельной электропроводности литой стали 40Л и для стали 45Л до и   после обработки электрическим полем представлены на рис. 1. Для стали марки 40Л она

Рис. 1 Разность величин относительной удельной электропроводности  стали марки 40Л (1- исходная сталь и 2- обработанная сталь) и сталь 45Л  (3 - исходная сталь и 4 - сталь обработанная электрическим полем)

Для стали марки 40Л она составила 19,30% и для стали 45Л 22,40%. Эти результаты свидетельствуют о влиянии электрического поля на величину относительной удельной электропроводности сталей. При этом разность между значениями прироста относительной удельной электропроводности сталей  составила 3,10%, что можно объяснить ростом ионизирующего влияния электрического поля с увеличением содержания углерода в обработанной литой стали 45Л.  

На примере структуры исходной стали (см. рис. 2) и обработанной стали (см. рис. 3) наглядно видны изменения в размерах структурных составляющих феррито-перлитной матрицы этой литой стали.  

Рис. 2 Феррито-перлитная структура необработанной литой стали марки 45Л (х 200)

Такой рост дисперсности структуры обработанной электрическим полем литой стали обусловлен позитивным воздействием обработки электрическим полем на процесс кристаллизации и структуру стали, что безусловно влияет на повышении уровня прочностных свойств стали.

Рис. 3 Феррито-перлитная структура обработанной электрическим полем литой стали марки 45Л  (х 200)

Эти данные исследования подтверждают наличие позитивного влияния обработки электрическим полем на зарождение центров кристаллизации [4]. Изменения в структуре стали возникают под влиянием процессов ионизации и образования зарядов на поверхности центров кристаллизации сплавов, что приводит к снижению их критического радиуса зародышей кристаллов. Данное явление, в результате суммарного воздействия факторов обработки электрическим полем, способствует возникновению в металлическом расплаве электро-микроструктурного эффекта (ЭМСЭ)  [5].

Таким образом, воздействие обработки электрическим полем приводит к изменению величин относительной удельной электропроводности и возникновению в расплаве ЭМСЭ, который активирует зародышевую фазу в жидком сплаве. Изменения, вызванные обработкой электрическим полем, позитивно сказываются на процессах кристаллизации сталей, формируя более дисперсную структуру металлической матрицы. Это положительно влияет на рост механических свойств сплавов, которые определяют качество литой стальной заготовки деталей.

ЛИТЕРАТУРА

     1.Вертман А.А., Самарин А.М. Свойства расплавов железа. – М.: «Наука», 1969. – 280 с.

     2.Ершов Г.С., Черняков В.А. Строение и свойства жидких и твёрдых металлов. - М., «Металлургия», 1978, 248 с.

3. Миненко Г.Н. Электрографический метод прогнозирования прочностных свойств литой стали и чугуна. «Литьё Украины», 2021, № 3, с. 16 – 18
4. Миненко Г.Н. Особенности процесса воздействия электрического тока на металлический расплав. «Литейщик России», 2011, № 7, с. 29-30.
5. Миненко Г.Н. Механизм обработки Fe-C сплавов электрическим полем. «Литьё Украины», 2021, № 3, с.16 – 18

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ

Миненко Георгий Николаевич,  кандидат технических наук, доцент, руководитель Ресурсного центра отраслевого машиностроения министерства образования Московской области;

140002 Московская область, г. Люберцы, Октябрьский пр., 114.

Тел.: +7(909) 634-95-97.

E-mail: minen29ko2009@ya.ru

Литье Украины, №12, 2021, с. 3-5