Вплив модифікування на характеристики арматурних криць, призначених для залізобетонних конструкцій

С. О. Полішко

Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара, проспект Гагаріна, 72, 49000 Дніпро, Україна

Отримано 16.03.2023; остаточна версія — 05.08.2023 Завантажити PDF logo PDF

Анотація
Оглянуто й проаналізовано причини дестабілізації хемічного складу та механічних характеристик арматурних низьковуглецевих криць, а також представлено способи вирішення таких проблем. Визначено, що нестабільність хемічного складу та неметалеві включення витягнутої та гострокутньої форми, що містять надмірну кількість газових та інших домішок, понижують термін експлуатації готового металурґійного виробу та призводять до погіршення якости готової продукції. Встановлено та доведено, що одним із способів, що уможливлюють найбільш максимально стабілізувати хемічний склад і поліпшити механічні характеристики, а також якість арматури, є оброблення розтопів криць модифікаторами багатофункціональної дії. Визначено, що криця Ст1кп, як і інші низьколеґовані криці, є багатокомпонентною системою, що складається з 17 і більше компонентів. Кожна із домішок, а також елементи-розкиснювачі-модифікатори (Al, Ti, Mg) можуть помітно змінювати склад неметалевих включень, основної матриці, цементиту, розмір зерна, механічні властивості та їхню стабільність. Встановлено, що після модифікування відбулося подрібнення зеренної структури криці Ст1кп майже вдвічі, після чого можна сміливо стверджувати, що такий матеріял зможе прослужити довше. Виявлено, що всі параметри механічних властивостей модифікованого металу відповідали вимогам ДСТУ 2770-94 та перевершували також серійні. Це особливо важливо для залізобетонних конструкцій, оскільки недостатній рівень механічних властивостей та їхня нестабільність не можуть ґарантувати надійність і довговічність їхньої експлуатації. Зазначено, що під час тверднення модифікованого зливка має місце в основному об’ємна, а не орієнтована тепловідведенням кристалізація, як для серійного металу. Переважний механізм об’ємної кристалізації є однією з основних причин стабілізації хемічного складу та підвищення рівня механічних властивостей криць під комплексним впливом леґувальних компонентів і шкідливих домішок криці, як серійних, так і модифікованих багатофункціональними модифікаторами розтопів. У роботі доведено, що після модифікування значно поліпшується морфологія неметалевих включень. У результаті якість готової арматури значно підвищується.

Ключові слова: арматура, криця Ст1кп, модифікатори багатофункціональної дії, хемічний і фазовий склади, структура, густина дислокацій, механічні характеристики, неметалеві включення.

DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.24.03.470

Citation: S. O. Polishko, Influence of Modification on the Characteristics of Reinforcing Steels Intended for Reinforced Concrete Structures, Progress in Physics of Metals, 24, No. 3: 470–492 (2023)


Цитована література   
  1. V.T. Chernenko, A.G. Kuzmenko, V.N. Korneev, G.S. Senichev, and V.A. Sheremet, Metallurg, No. 7: 36 (2001).
  2. V.A. Sheremet, M.A. Babenko, A.I. Maksakov, and A.A. Ryzhikov, Steel, No. 6: 73 (2000).
  3. A.T. Kanaev, I.P. Mazur, A.U. Akhmedyanov, and M.A. Dzhaksymbetova, Science and Technology of Kazakhstan, No. 3: 75 (2019).
  4. S.A. Sydney, The Scientific Heritage, No. 80: 57 (2021).
  5. O.I. Dubinchik and V.R. Kildeev, Bridges and Tunnels: Theory, Research, Practice, No. 7: 13 (2015).
  6. Yu.A. Bublikov, Increasing the Properties of Structural Ferrite-Pearlite Steels, East.-Eur. J. Adv. Technol., 6, No. 11 (72): 50 (2014); https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.33442
  7. V.B. Tarelnyk, O.P. Gaponova, G.V. Kirik, Ye.V. Konoplianchenko, N.V. Tarelnyk, and M.O. Mikulina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 5: 655 (2020) (in Ukrainian); https://doi.org/10.15407/mfint.42.05.0655
  8. O.P. Gaponova and N.V. Tarelnyk, Properties of Surfaces Parts From X10crniti18-10 Steel Operating in Conditions of Radiation Exposure Retailored by Electrospark Alloying. Pt. 2. Features of the Structural State of the Retailored Surfaces, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 9: 1103 (2022) (in Ukrainian); https://doi.org/10.15407/mfint.44.09.1103
  9. L.V. Kamkina, Yu.S. Proydak, V.Yu. Kamkin, O.A. Remez, and O.G. Bezshkurenko, Theory and Practice of Metallurgy, Nos. 1–2: 35 (2018).
  10. O.I. Babachenko, G.A. Kononenko, R.V. Podolskyi, O.A. Safronova, and O.S. Baskevich, Analysis of the Structure of Samples of Rail Steels of the New Generation with Improved Operational Properties. Pt. 2, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45, No. 1: 137 (2023) (in Ukrainian); https://doi.org/10.15407/mfint.45.01.0137
  11. Yu.S. Projdak, V.Z. Kutsova, T.V. Kotova, H.P. Stetsenko, and V.V. Prutchykova, Regularities of Formation of Structure, Texture and Properties Under the Combined Plastic Deformation of the Low-Carbon and Ultralow-Carbon Steels for Cold Press Forming, Prog. Phys. Met., 20, No. 2: 213 (2019); https://doi.org/10.15407/ufm.20.02.213
  12. F. Bahfie, K.I. Prawijaya, S.S. Lana, F. Nurjaman, W. Astuti, and D. Susanti, Heat Treatment Technology for Stainless Steel 316(L), Prog. Phys. Met., 23, No. 4: 729 (2022); https://doi.org/10.15407/ufm.23.04.729
  13. S. Polishko, Deoxidation and Modification of Steels with Reduced Silicon Content, Technology Audit and Production Reserves, No. 2 (1 (64)): 24 (2022); https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.256751
  14. O.M. Shapovalova, V.P. Shapovalov, O.V. Shapovalov, and S.O. Polishko, Patent 85254 Ua 85254 MPK7 С22С 35/00 С22С 38/06 С21С 7/04, С21С 7/06 (2009.01) (Soviet Department of Intellectual Power, 1, No. 15:7) (2009) (in Ukrainian).
  15. S. Polishko, Influence of Multifunctional Modification on Stabilization of Chemical Composition of Wheel Steels, Journal of Chemistry and Technologies, 27, No. 1: 31 (2019); https://doi.org/10.15421/081903
  16. Y. Tatarko, M. Kushnir, I. Markova, and T. Ivchenko, Use of Complex Modifiers for Improvement of Steel R7 Quality, Science and Transport Progress, No. 3 (45): 67 (2013); https://doi.org/10.15802/stp2013/14526
  17. R.C. Andrew and G.M. Weston, The Effect of Overheating on the Toughness of Low Fur ESR Steels, J. Austral. Inst. Metals, 22, Nos. 3–4: 171 (1977).
  18. G.M. Shulgin, A.G. Manshilin, D.P. Kukuy, O.V. Dubina, and V.A. Sheremet, Steel, No. 12: 31 (2001).
  19. V.A. Sheremet, Yu.V. Dudnik, A.G. Boyko, and M.A. Babenko, Production of Rolled Products, 11, No. 4: 29 (2000).
  20. D.Yu. Klyuev, S.B. Komlev, and S.O. Matsishin, Structure and Qualities of Heat-Strengthened Reinforcement Made of Steel Ст3Гпс, East-Eur. J. Adv. Technol., 2, No. 5 (62): 46 (2013); https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.12415
  21. S.A. Polishko, Effect of Inoculation on the Structure and Distribution of the Main Alloying Elements in Micro Mild Steel St1kp, Metal Science and Heat Treatment of Metals, No. 1: 52 (2015); http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/52-59
  22. L. Ropyak, T. Shihab, A. Velychkovych, O. Dubei, T. Tutko, and V. Bilinskyi, Design of a Two-Layer Al–Al2O3 Coating with an Oxide Layer Formed by the Plasma Electrolytic Oxidation of Al for the Corrosion and Wear Protections of Steel, Prog. Phys. Met., 24, No. 2: 319 (2023); https://doi.org/10.15407/ufm.24.02.319
  23. V.B. Molodkin, S.I. Olikhovskii, S.V. Dmitriev, A.I. Nizkova, and V.V. Lizunov, Acta Crystallographica Section A: Foundations and Advances, 76: 45 (2020); https://doi.org/10.1107/S2053273319014281
  24. V.B. Molodkin, S.I. Olikhovskii, S.V. Dmitriev, and V.V. Lizunov, Acta Crystallographica Section A: Foundations and Advances, 77: 433 (2021); https://doi.org/10.1107/S2053273321005775
  25. S.V. Lizunova, V.B. Molodkin, B.V. Sheludchenko, and V.V. Lizunov, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 35, No. 11: 1585 (2013).
  26. E.G. Len, I.M. Melnyk, S.P. Repetsky, V.V. Lizunov, and V.A. Tatarenko, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 42, No. 1: 47 (2011); https://doi.org/10.1002/mawe.201100729
  27. S.P. Repetsky, E.G. Len, and V.V. Lizunov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 28, No. 8: 989 (2006).
  28. S.P. Repetsky, T.S. Len, and V.V. Lizunov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 28, No. 9: 1143 (2006).
  29. T.M. Radchenko, O.S. Gatsenko, V.V. Lizunov, and V.A. Tatarenko, Martensitic α″-Fe16N2-Type Phase of Non-Stoichiometric Composition: Current Status of Research and Microscopic Statistical-Thermodynamic Model, Prog. Phys. Met., 21, No. 4: 580 (2020); https://doi.org/10.15407/ufm.21.04.580
  30. V.V. Lizunov, I.M. Zabolotnyy, Ya.V. Vasylyk, I.E. Golentus, and M.V. Ushakov, Integrated Diffractometry: Achieved Progress and New Performance Capabilities, Prog. Phys. Met., 20, No. 1: 75 (2019); https://doi.org/10.15407/ufm.20.01.075
  31. V.B. Molodkin, H.I. Nizkova, Ye.I. Bogdanov, S.I. Olikhovskii, S.V. Dmitriev, M.G. Tolmachev, V.V. Lizunov, Ya.V. Vasylyk, A.G. Karpov, and O.G. Voytok, The Physical Nature and New Capabilities of Use of Effects of Asymmetry of Azimuthal Dependence of Total Integrated Intensity of Dynamical Diffraction for Diagnostics of Crystals with the Disturbed Surface Layer and Defects, Usp. Fiz. Met., 18, No. 2: 177 (2017); https://doi.org/10.15407/ufm.18.02.177
  32. G.E. Akhmetova, G.A. Ulyeva, and K. Tuyskhan, On the Issue of Alloying and Modification of Alloys: Using the Waste Products for Creation of Novel Materials, Prog. Phys. Met., 22, No. 2: 271 (2021); https://doi.org/10.15407/ufm.22.02.271
  33. G.E. Akhmetova, G.A. Ulyeva, A.I. Denissova, K. Tuyskhan, and A.B. Tulegenov, State-of-the-Art and Analysis of Characteristics, Properties, Significance, and Application Prospects of Metallurgical Slags, Prog. Phys. Met., 23, No. 1: 108 (2022); https://doi.org/10.15407/ufm.23.01.108