Исследование образцов медной катанки

Влияние ультразвуковых колебаний в процессе кристаллизации на свойства металла исследованы на образцах медной катанки. Исследования проводились в лаборатории Московского института стали и сплавов в 2019 году.

Для исследования были предоставлены две пары образцов медной катанки диаметром 8 и 16 мм. Один образец в каждой паре был получен с использованием ультразвуковой обработки с помощью комплекта оборудования НО-316, другой — без неё.

Испытания на растяжение проводились в соответствии с ГОСТ Р 53803-2010 на универсальной машине для испытаний Zwick Z250 (рис. 1). Исследование микроструктуры и фрактографический анализ проводились с использованием сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA 3 SBH.

Основный эффект от применения ультразвуковой обработки, как это видно из рис. 2, состоит в увеличении относительного сужения площади поперечного сечения после разрыва. Из этого следует, что локальная пластичность после воздействия ультразвуковой обработки существенно возрастает.

Наиболее значимую информацию о влиянии ультразвуковой обработки на структуру и свойства медной катанки можно получить из результатов фрактографического анализа. Исследовались поверхности излома образцов диаметром 16 мм. На поверхности излома образца, изготовленного без применения ультразвуковой обработки, находятся крупные неметаллические включения (рис. 3). Очевидно, что их присутствие обусловлено большой загрязненностью расплава. На поверхности излома образца, изготовленного с применением ультразвуковой обработки, количество этих включений намного меньше, сами изломы демонстрируют классический вязкий ямочный характер (рис. 4). Можно предположить, что воздействие ультразвуковой обработки приводит к дроблению этих включений.

Выявленные эффекты оказывают положительное влияние на свойства конечного продукта.