В производстве прецизионных сплавов и специальных сталей для авиакосмической отрасли, приборостроения и атомной энергетики ключевым показателем качества выступает не только точность химического состава, но и металлургическая чистота.
Одна из самых коварных угроз для надежности материала — неметаллические включения. Это инородные микроскопические фазы, которые нарушают сплошность кристаллической решетки и работают как концентраторы внутренних напряжений, по которым происходит зарождение микротрещин и усталостное разрушение изделия.
Неметаллические включения представляют собой химические соединения (оксиды, сульфиды, нитриды, силикаты и глобулярные шлаковые фазы), не являющиеся частью металлической матрицы сплава.
По своему происхождению они разделяются на две категории:
Экзогенные (внешние): попадают в расплав извне — это частицы разрушающейся футеровки печей и разливочных ковшей, песок, шлаковые шламы и продукты эрозии огнеупоров.
Эндогенные (внутренние): образуются непосредственно в жидком металле в результате физико-химических реакций раскисления, а также выпадают из раствора при кристаллизации слитка.
Если экзогенные включения — это результат технологических нарушений, исключаемый культурой производства, то эндогенные — неизбежное следствие металлургических процессов. Главная задача металлургов Петербургского завода прецизионных сплавов (ПЗПС) — свести количество и размеры этих фаз к абсолютному минимуму, а также перевести их в менее опасную глобулярную форму.
На ПЗПС выплавка прецизионных сплавов осуществляется с применением двух типов плавильных агрегатов. В зависимости от типа печи применяется разная тактика управления чистотой расплава.
В условиях контакта жидкого металла с атмосферой воздуха основная угроза — это интенсивное окисление компонентов сплава и захват азота.
Для защиты расплава на ПЗПС применяется комплекс мер:
Синтетические покровные шлаки: наводится жидкоподвижный шлак с высокой адсорбционной способностью, который герметично «запечатывает» зеркало металла от кислорода и активно впитывает всплывающие оксидные пленки.
Продувка инертными газами: обработка расплава аргоном снизу или через погружные фурмы. Всплывающие пузырьки аргона захватывают и выносят на поверхность тончайшую взвесь неметаллических частиц (эффект флотации).
При плавке в среде глубокого вакуума атмосфера полностью исключается, что предотвращает образование большинства внешних оксидов и нитридов.
Однако здесь возникают иные физико-химические задачи — летучесть отдельных компонентов и реакция активного расплава с тиглем:
Электромагнитное перемешивание: в вакууме активизируются процессы коагуляции (слипания) мелких субмикронных включений в более крупные агломераты, которые быстро всплывают в шлаковую фазу.
Селективный подбор шихты: используется шихта высокой чистоты с жестким ограничением по сурьме, мышьяку, сере, фосфору и цветным примесям, удалить которые в вакууме химическим путем практически невозможно
Контроль качества на ПЗПС — это многоступенчатый процесс, регламентированный ГОСТ международными стандартами ISO 9001:2015.
В Центральной Заводской Лаборатории (ЦЗЛ) завода контроль осуществляется методом оптической микроскопии:
Из каждой партии отбираются образцы на металлографические исследования.
Образцы полируются до зеркального блеска без применения травления (для оценки неметаллических включений).
При увеличении эксперты производят подсчет включений с оценкой по баллам: определяется средний и максимальный балл по строчечности оксидов, сульфидов, точечных силикатов.
Партия допускается к дальнейшему переделу только в том случае, если балл загрязненности не превышает жестких внутренних допусков ПЗПС.
Борьба за чистоту металла на Петербургском заводе прецизионных сплавов — это повседневная инженерная рутина, сочетающая фундаментальные законы физической химии и строжайший технологический регламент. Высокая металлургическая чистота сплавов гарантирует отсутствие внутренних дефектов при последующей холодной прокатке до сверхтонких толщин (вплоть до микронных фольг).
На предприятии можно приобрести холоднокатаную ленту из сплавов с гарантированно низким уровнем неметаллических включений:
Прецизионные магнитно-мягкие сплавы: 49К2ФА, 27КХ, 50Н, 50НП, 79НМ, 81НМА;
Прецизионные сплавы с заданным ТКЛР: 29НК (ковар), 36Н (инвар), 42Н;
Прецизионные сплавы для упругих элементов: 40КХНМ, 36НХТЮ, 17ХНГТ;
Прецизионные сплавы с высоким электрическим сопротивлением: Х15Ю5, Х23Ю5, Х23Ю5Т, Х15Н60, Х20Н80;
Коррозионностойкие стали: 12Х18Н9, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М3Т;
Жаропрочные стали и сплавы: 20Х13, ХН78Т.
Для расчета стоимости партии, согласования специальных требований оставьте заявку на сайте или свяжитесь с коммерческим отделом ПЗПС по телефону: +7 812 740-76-87.
