Структуры стальных слитков и дефекты деформированного металла в заготовках

В. Е. Рощин, А. В. Рощин 
СТРУКТУРЫ СТАЛЬНЫХ СЛИТКОВ  
И ДЕФЕКТЫ ДЕФОРМИРОВАННОГО 
МЕТАЛЛА В ЗАГОТОВКАХ 
2-е издание, переработанное и дополненное
Допущено Федеральным учебно-методическим объединением по укрупненной группе  
специальностей и направлений 22.00.00 «Технологии материалов» в качестве учебного пособия  
при подготовке бакалавров и магистров, обучающихся по направлениям 22.03.02 
и 22.04.02 «Металлургия» соответственно, а также при подготовке аспирантов,  
обучающихся по направлению 22.06.01 «Технологии материалов» 
Москва     Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2021 

УДК 669.18+621.74:669.14 
ББК 34.22 
Р81  
Одобрено учебно-методической комиссией  
факультета металлургических технологий  и 
физической химии материалов Южно-Уральского 
государственного университета (национального 
исследовательского университета) 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор Ю. Д. Корягин; 
кафедра металлургии и химических технологий  
ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г. И. Носова» 
    Рощин, В. Е. 
Р81  
Структуры стальных слитков и дефекты деформированного металла  
в заготовках : учебное пособие / В. Е. Рощин, А. В. Рощин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. – 340 с. : ил., 
табл. 
ISBN 978-5-9729-0739-7
Дано краткое описание структуры, дефектов макро- и микроструктуры 
слитков спокойной стали, отлитых в изложницы, непрерывнолитых слитков и 
заготовок, а также неметаллических включений в литом и деформированном металле. Приведено большое количество фотографий дефектов стальных слитков. 
Рассмотрены причины и условия образования дефектов при деформации металла, меры по их предотвращению и возможные пути исправления дефектов.  
Для студентов металлургических специальностей. Может быть полезно аспирантам, научным и инженерно-техническим работникам в области металлургии и машиностроения. 
УДК 669.18+621.74:669.14 
ББК 34.22 
ISBN 978-5-9729-0739-7 
© Рощин В. Е., Рощин А. В., 2021 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2021 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2021 

ОГЛАВЛЕНИЕ
110
 ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………………………… 
4 
1. СТРУКТУРА И ДЕФЕКТЫ ЛИТОГО МЕТАЛЛА 
1.1. Строение и структура слитка спокойной стали....................................... 
5 
1.2. Формирование  структурных зон слитка……………………………….. 
5 
1.3. Сегрегация примесей ………………………….………………………… 
8 
1.4. Макроструктуры и дефекты макроструктуры слитков ……………….. 
9 
1.5. Иллюстрации структур и дефектов структуры слитков……………….. 
13
2. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В СТАЛИ………………………… 
72
 2.1. Влияние включений на свойства металла…………………………….. 
72 
2.2. Происхождение включений в металле…………………………………. 
72 
2.3. Состав эндогенных включений в металле……………………………... 
73 
3. ДЕФЕКТЫ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК……………………......
 3.1. Дефекты профиля……………………………………………………….. 
111
 3.2. Дефекты поверхности………………………………………………….. 
112
 3.3. Дефекты внутренней структуры………………………………………. 
114
 3.4.Иллюстрации дефектов непрерывнолитых заготовок………………... 
118
4. ДЕФЕКТЫ ДЕФОРМИРОВАННЫХ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК……….
127
4.1. Дефекты кристаллизации……….……….……………………………… 
127
4.1.1. Усадочные дефекты…………………………………………………… 
127
4.1.2. Горячие трещины……………………………………………………… 
128
 4.1.3. Дефекты сегрегации………………………………………………….. 
129
4.1.3.1. Подусадочная ликвация……………………………………... 
129
4.1.3.2. Точечная неоднородность ………………………………….. 
129
4.1.3.3. Пятнистая ликвация ………………………………………… 
130
4.1.3.4. Ликвационный квадрат ……………………………………... 
131
4.2. Дефекты разливки ……………………………………………………… 
133
4.2.1.Подкорковые пузыри …………………………………………………. 
133
4.2.2. Свищи (внутренние газовые  пузыри)…………………………..…… 
134
4.2.3. Экзогенные включения…………………………..…………………… 
134
4.2.3.1. Корочки……………………………………………………… 
134
4.2.3.2. Неоднородность микроструктуры……………….…………. 
135
4.2.3.3. Металлические включения………………………………….. 
136
4.2.3.4. Белые пятна …………………………………………...……... 
136
4.3. Послекристаллизационные трещины………………………………..…. 
136
4.3.1. Скворечники…………………………………………………… 
137
4.3.2. Ковочные трещины……………………………………………. 
137
4.3.3. Флокены………………………………………………………... 
138
4.4. Дефекты нагрева и термомеханической обработки ……………….…. 
139
4.4.1. Дефекты пережога…………………………………………..…. 
139
4.4.2. Крупнозернистость и разнозернистость……………………... 
139
4.4.3. Дефекты изломов………………………………………………. 
140
4.4.4. Дефекты подготовки образцов………………………………... 
141
 4.5.  Иллюстрации структур и дефектов структуры заготовок…………... 
142
Библиография 
336
3

ПРЕДИСЛОВИЕ 
Переход основного сталеплавильного производства на металлургических заводах от 
разливки металла на слитки в чугунные изложницы  к разливке на машинах 
непрерывного литья заготовок позволил существенно изменить условия кристаллизации 
металла, увеличить выход годной продукции, а также исключить или в значительной 
степени ослабить проявление многих дефектов кристаллизации, свойственных 
отливаемым в изложницы слиткам, а также образующихся на последующих стадиях  
нагрева и деформации слитков. Вместе с тем, разливка в изложницы вряд ли когданибудь исчезнет полностью. Она будет использоваться для получения крупных слитков 
на машиностроительных заводах, а также на металлургических заводах и комбинатах в 
производстве сложнолегированных  сталей и сплавов специального назначения. Поэтому 
проблемы получения качественного стального слитка, отливаемого в изложницы, 
несомненно, остаются. Но и при разливке металла на машинах непрерывного литья 
заготовок сохраняется опасность появления тех или иных дефектов кристаллизации, 
которые более ярко проявляются при кристаллизации металла в чугунных изложницах. В 
связи с этим изучение структуры и дефектов отлитых в изложницы слитков полезно и 
при исследовании металла непрерывнолитых заготовок. Кроме того, в непрерывнолитых 
заготовках появляются и свои специфические дефекты, образование которых 
заслуживает дополнительного анализа. 
Превращение государственных металлургических предприятий в акционерные 
общества, т.е. по-существу, в частные предприятия, и естественное в этих  условиях 
стремление акционеров сократить до минимума непроизводственные расходы привели к 
свёртыванию на заводах трудоёмких и весьма затратных исследований  металла в 
слитках и заготовках. Исчезли мощные заводские исследовательские лаборатории, 
укомплектованные 
высококвалифицированными 
специалистами 
и 
опытными 
производственниками. Практически перестала существовать и так называемая отраслевая 
наука в виде сети научно-исследовательских металлургических институтов. Теряется 
ценный опыт, добытый трудом ряда поколений исследователей. 
Поэтому целью данного учебного пособия является сохранение хотя бы малой части 
ценнейшего материала по исследованию структуры стальных слитков и причин 
образования различных дефектов в слитках и заготовках для использования, в первую 
очередь, в учебных целях при подготовке специалистов в области металлургии и 
материаловедения. Авторы  хотели дать возможность студентам увидеть на фактическом 
материале последствия тех или иных технологических операций и отклонений от 
оптимальных режимов их проведения. В пособие включены обработанные авторами 
фотоматериалы очень трудоёмких, материало- и энергозатратных, а потому несомненно 
уникальных исследований макро- и микроструктуры преимущественно стальных слитков 
и деформированных заготовок, которые  были получены специалистами ряда 
металлургических заводов и научно-исследовательских институтов на протяжении 
нескольких десятилетий. Фактический материал в виде приведённых в пособии  
многочисленных фотографий собран студентами кафедры пирометаллургических 
процессов 
Южно-Уральского 
государственного 
университета 
во 
время 
производственных практик на заводах и в научно-исследовательских институтах. 
Получить такой объём информации о структуре слитков и крупных заготовок во время 
прохождения студентами производственных практик в настоящее время и в ближайшем 
будущем вследствие изложенных выше причин практически невозможно.  
4

1. СТРУКТУРА И ДЕФЕКТЫ ЛИТОГО МЕТАЛЛА
1.1. Строение и структура  
слитка 
Строение, структуру, физическую и химическую неоднородность слитков изучают на вырезанных из слитка продольных и поперечных темплетах – пластинах с тщательно прошлифованной, иногда полированной, а затем протравленой 
поверхностью. В результате полировки и травления выявляются структурные составляющие и 
химическая неоднородность. Схема строения 
слитка спокойной стали, разлитой в изложницы, 
приведено на рис. 1. 
Непосредственно у поверхности слитка выявляется корковая зона мелких равноосных кристаллов. За ней следует зона столбчатых кристаллов (транскристаллов), протяжённость которых изменяется в широких пределах и определяется, главным образом, составом стали.  В отдельных случаях столбчатые кристаллы могут 
доходить до оси слитка. Ближе к оси могут находиться кристаллы переходной зоны, также вытянутые к оси, но более короткие и толстые по 
сравнению с кристаллами предыдущей зоны. 
В центре по оси слитка расположена зона 
крупных равноосных кристаллов. В донной части 
слитка находится «конус осаждения» с равноосными кристаллами меньшего диаметра и более 
светлыми, чем в осевой зоне слитка. В зависимости от массы, геометрии слитка зона приобретает 
различные формы. Чаще всего имеет, однако, 
форму конуса (у круглых слитков) или усеченной 
пирамиды (у слитков прямоугольного или квадратного сечения). 
1.2. Формирование  
структурных зон слитка  
Рис. 1. Схема строения слитка спокойной стали: 1 – мост металла над усадочной раковиной, 2 – усадочная раковина, 
3 – усадочные пустоты, 4 – усадочная 
рыхлость, 5 – зона мелких равноосных 
кристаллов, 6 – зона крупных неориентированных кристаллов, 7, 8 – зоны 
столбчатых кристаллов, 9 – столбчатые 
кристаллы, ориентированные к тепловому центру, 10 – конус осаждения
Прибыльная часть слитка, внутри которой 
формируется усадочная раковина, для экономии 
металла выполнена в форме усеченного конуса у 
слитков круглого сечения или пирамиды – у 
слитков квадратного или прямоугольного сечения. Прибыльная часть с усадочной раковиной и 
другими дефектами отрезается при прокатке или 
ковке слитка.  
Усадка и усадочные дефекты. Охлаждение 
жидкой стали, кристаллизация и последующее 
понижение температуры слитка сопровождаются 
увеличением рентгеновской плотности металла, 
т.е. сокращением его линейных размеров и объёма – усадкой. Усадочные явления вызывают появление пороков стального слитка: первичной и 
вторичной усадочных раковин, общей и осевой 
пористости (рыхлости), горячих и холодных 
трещин. 
Исключить протекание усадочных явлений 
при отливке слитков спокойной и полуспокойной 
стали в изложницы невозможно. Для уменьшения объёма, занятого усадочной раковиной,  
и глубины проникновения усадочных дефектов  
в тело слитка к кристаллизующемуся слитку 
надо присоединить ёмкость с жидким металлом, 
из которого расплав перемещался бы в тело 
слитка, компенсируя уменьшение его объёма. 
Роль такого резервуара играет располагающаяся 
над телом слитка прибыльная часть. Объем прибыльной части устанавливается опытом и обычно составляет 12…18 % от массы слитка, доходя 
в некоторых случаях до 30 % и более.  
Образование вторичных усадочных дефектов (вторичных раковин, осевой и общей 
рыхлости) обусловлено недостатком жидкого 
металла в затвердевающих последними макро- и 
микрообъемах металла. Проникновение вторичных усадочных дефектов вглубь слитка зависит 
от интенсивности охлаждения, геометрии слитка, 


Рощин  В.Е., Рощин А.В.   Структуры стальных слитков и дефекты деформированного металла  в заготовках
кристаллизации влияет микрошероховатость поверхности. На подходящих неровностях поверхности образуются скопления (пучки) зародышей.  
Рост новой фазы происходит с максимальной скоростью в объёме с максимальным переохлаждением. Переохлаждение максимально у 
стенок изложницы, поэтому с наибольшей скоростью кристаллы разрастаются параллельно стенкам. Возникающие первыми зародыши ориентированы хаотически, но наиболее выгодно ориентированные кристаллы разрастаются быстрее и 
«вытесняют» менее благоприятно ориентированные. Поэтому следующая часть корковой зоны 
толщиной около 3 мм характеризуется более четкой ориентировкой осей дендритов, переходящих 
в зону, предваряющую транскристаллы. Но пучкообразное расположение осей кристаллитов 
может сохраняться на участке протяжённостью 
до 10…15 мм.  
Слабо выраженные оси второго порядка появляются на расстоянии около 8 мм от поверхности. Эти зоны прерываются светлыми полосами 
шириной 0,2…0,6 мм с мелкими беспорядочно 
ориентированными кристаллами и оплавленными концами осей дендритов первого порядка. 
Первая такая полоса выявляется на расстоянии 
1…4 мм от поверхности. Затем они повторяются 
с интервалом примерно 0,3 мм. Эти полосы выявляются на глубину 15…20 мм от поверхности. 
С увеличением количества полос расстояние 
между ними сокращается. Эти полосы свидетельствуют о периодичности процесса кристаллизации. 
 Периодичность обусловлена выделением 
теплоты кристаллизации (плавления) и снижением температуры ликвидус сплава вследствие 
накопления примесей у фронта кристаллизации, 
то есть физической и химической депрессией 
переохлаждения. 
Депрессия 
переохлаждения 
обуславливает периодическую остановку кристаллизации. След остановки – полоса с более 
плотной структурой и более слабой травимостью. После временной остановки кристаллизации общее направление осей первого порядка 
ориентированных дендритов сохраняется. 
Крупные ориентированные оси первого порядка 
наблюдаются, 
начиная 
с 
расстояния 
15…20 мм от поверхности. Одновременно развиваются оси второго порядка. Толщина осей постепенно 
увеличивается, 
формируется 
зона 
столбчатых кристаллов. Ориентировка кристаллов этой зоны противоположна направлению 
теплоотвода, то есть кристаллы ориентированы 
почти перпендикулярно стенкам изложницы. 
Размер кристаллов в поверхностной зоне колеблется от 0,5 до 3 мм. 
 
По мере продвижения процесса кристаллизации от поверхности вглубь слитка переохланаклона боковых стен изложницы (конусности), 
отношения высоты слитка H к его диаметру D.  
Уширенные кверху слитки спокойной стали 
с большой прибыльной частью отличаются более 
плотной осевой зоной. Поэтому сталь и сплавы, 
склонные к образованию усадочных дефектов, 
отливают в изложницы с большой конусностью.  
Критерием направленности затвердевания 
служит соотношение скорости затвердевания от 
дна и боковых граней, которое зависит от соотношения высоты (Н) и приведённого диаметра 
(D) слитка. При смыкании фронтов кристаллизации от граней доступ жидкого металла к нижележащим затвердевающим объемам затруднен.
При малых отношениях H/D скорость затвердевания от дна велика, при этом созданы 
условия для беспрепятственной подпитки кристаллизующихся объёмов, в том числе и осевых. 
В случае больших значений отношения H/D 
фронты горизонтальной кристаллизации смыкаются прежде, чем произойдет затвердевание нижележащих объемов. Оптимальными для слитков 
рядовой стали являются значения H/D | 2,8…3,0. 
Для слитков качественных сталей и сплавов  
это отношение может быть меньше, снижаясь  
до 2,0…1,5. 
Поверхностная (корковая) зона. 
Непосредственно у поверхности слитка расположена 
корковая зона или зона мелких равноосных кристаллов. Ввиду малой протяжённости этой зоны 
и малых размеров кристаллов выявить структуру 
этой зоны на макротемплете слитка относительно сложно. При некоторых условиях, например 
при разливке значительно перегретого расплава, 
корковую зону слитка невооруженным глазом 
обнаружить вообще практически невозможно. 
Непосредственно у поверхности слитка расположена зона плотного металла толщиной до 
1мм с плохо выявляемой структурой и последующей зоной мелких кристаллов с неупорядоченной ориентацией шириной до 4 мм. Оси дендритов первого порядка здесь очень тонкие и часто 
располагаются пучками с ориентировкой 45…90q 
относительно стенок изложницы.  
При контакте жидкой стали со стенками холодной изложницы слои расплава, прилегающие 
к стенкам, мгновенно охлаждаются до температуры, близкой к температуре изложницы (Тизл).  
У стенок возникает зона с большим переохлаждением 'Т = Тs – Тизл (Тs – температура солидус 
стали). В дальнейшем Тизл растет, а переохлаждение 'Т по мере удаления фронта кристаллизации от стенок изложницы и с течением времени уменьшается. 
Кристаллизация начинается с образования 
зародышей кристаллов, возникающих на готовой 
поверхности раздела – на внутренней поверхности изложницы, причём на образование центров 


Структура и дефекты литого металла 
ходной зоны, называемые вторичными столбчатыми кристаллами. При ещё меньшем переохлаждении на фронте кристаллизации и менее крутом изменении температурного градиента появляются изометричные (равноосные) кристаллы 
осевой зоны. Появление равноосных кристаллов 
обусловлено смещением максимума переохлаждения расплава от фронта транскристаллов в 
объём расплава вследствие выделения на фронте 
теплоты кристаллизации и снижения температуры 
начала 
кристаллизации, 
обусловленного 
накоплением примесей.  
Такое переохлаждение создает возможность 
зарождения новых кристаллов и их роста с отводом тепла кристаллизации в окружающий расплав, то есть по объемному механизму. Рост 
транскристаллов и равноосных кристаллов осевой зоны некоторое время происходит одновременно.  
Существенную роль в формировании центральной зоны равноосных кристаллов приобретают факторы, связанные с перемещением остывающего расплава вдоль фронта кристаллизации 
вниз и обусловленных этим деформацией, утонением и фрагментацией транскристаллов (рис. 2).  
ждение перед растущими кристаллами постепенно уменьшается. Тепло отводится практически в 
одном направлении – к стенкам изложницы. 
Уменьшается и градиент температуры. Последнее обусловлено тем, что растущая корка и, особенно, появляющийся в результате усадки металла воздушный зазор между слитком и изложницей обладают значительными тепловыми сопротивлениями. Отвод теплоты перегрева и кристаллизации к изложнице замедляется, градиент 
температуры уменьшается. Переохлаждение перед фронтом кристаллизации вследствие химической и физической депрессии становится небольшим. 
Зона траскристаллизации. Такие температурные условия неблагоприятны для зарождения 
кристаллов – величина переохлаждения недостаточна для образования новых центров кристаллизации, но достаточна для роста уже существующих. В результате разрастания плоскостей развивающихся кристаллов вдоль максимального градиента температуры, т.е. параллельно стенкам 
изложницы и перпендикулярно тепловому потоку, и последовательного нарастания плоскостей 
вдоль теплового потока кристаллы растут в проРис. 2. Утонение осей прорастающих в расплав дендритов и их фрагментация потоками охлаждённого расплава: а – г – последовательные стадии процесса 
Конус осаждения. При повороте потока в 
нижней части слитка вверх вследствие смены 
направления движения и изменения его скорости 
в точке поворота до нуля наиболее крупные 
взвешенные в нём кристаллы оседают на дно 
(рис. 3).  
Рис. 3. Схема образования конуса осаждения 
тивоположную тепловому потоку сторону. Формирующиеся в этих условиях кристаллы почти 
перпендикулярны стенкам изложницы, но имеют 
небольшой наклон вверх, что обусловлено тепловым влиянием прибыльной части слитка. 
В процессе роста вытянутых вдоль направления теплоотвода (столбчатых) кристаллов температурный градиент уменьшается вследствие 
увеличения воздушного зазора между слитком и 
стенками изложницы, толщины корки, прогрева 
стенок изложницы, снятия перегрева стали осевых объемов слитка, а также вследствие выделения теплоты кристаллизации и концентрационной депрессии переохлаждения. Максимум переохлаждения смещается вглубь расплава.  
Появляется возможность зарождения кристаллов перед растущими столбчатыми дендритами.  
Зона равноосных кристаллов. В зависимости от градиента температуры следующими за 
транскристаллами могут быть кристаллы пере

Рощин  В.Е., Рощин А.В.   Структуры стальных слитков и дефекты деформированного металла  в заготовках
1.3. Сегрегация примесей 
При кристаллизации жидкой стали вследствие упорядочения расположения частиц в кристаллической решетке происходит уменьшение 
растворимости примесей. Поэтому объёмы металла, затвердевшие в начале и в конце кристаллизации, отличаются содержанием примесей.  
Неравномерное распределение примесей в 
закристаллизовавшейся стали, то есть химическая неоднородность, понижает механические 
свойства стали и изделий из неё, а иногда даже 
делает их непригодными для использования. Выявляют химическую неоднородность травлением 
макро- и микротемплетов, химическим или локальным рентгеноспектральным анализом. 
Различают два вида сегрегации примесей:  
1) микроскопическая сегрегация в пределах
одного кристалла дендрита называется дендритной сегрегацией. Она проявляется в повышении 
содержания примесей по мере удаления от оси 
дендрита к его поверхности и особенно в междендритных пространствах по сравнению с их 
содержанием в осях дендритов;  
2) макроскопическая (зональная) сегрегация.
Проявляется в виде больших участков – зон с 
повышенным или пониженным содержанием 
примесей. Выявляются следующие виды зональной химической неоднородности (рис. 4): 
Рис. 4.  Зональная химическая неоднородность: 
1 – подусадочная, 2 – /-образная, 
 3 –V-образная, 4 – конус осаждения («+» –  
повышенная, «–» – пониженная концентрация)
По мере роста транскристаллов поток холодного металла и место его поворота вместе с 
фронтом кристаллизации перемещаются от поверхности к оси слитка. Место поворота конвективных потоков является одновременно и 
местом оседания взвешенных в них кристаллов.  
Поэтому оно постепенно перемещается к оси 
слитка, формируя конус осаждения. В крупных 
слитках с большим поперечным сечением и 
большим температурным градиентом наблюдаются достаточно высокие значения скорости 
гравитационных потоков. Соответственно в 
большом слитке процесс фрагментации дендритных кристаллов и образования равноосных 
выражен более заметно. 
По причине неразрывности потока в замкнутом объёме изложницы нисходящий вдоль фронта транскристаллов поток обязательно компенсируется восходящим потоком в осевой части слитка. Восходящий поток увлекает часть кристаллов 
нисходящего потока и переносит их в осевые 
объёмы слитка. 
Взвешенные в нисходящем потоке расплава 
обломки дендритов образуют суспензию и являются центрами роста новых кристаллов. Поскольку кристаллы имеют более высокую плотность, они опускаются в расплаве и, тем самым, 
ускоряют движение потоков расплава. Восходящий поток увлекает часть кристаллов нисходящего потока и переносит их в осевые объемы 
слитка.  
Форма конуса зависит от формы и размеров 
слитка. В круглых, квадратных и близким к ним 
по форме слиткам эта зона действительно выглядит как конус или усеченная пирамида. В массивных слитках, особенно плоских, площадь 
охлаждения (боковая поверхность) и площадь 
поперечного сечения слитка имеют большие значения. Поэтому в таких слитках существует 
большой температурный градиент и наблюдается 
большая скорость нисходящих конвективных 
потоков. В то же время большое поперечное сечение слитка в соответствии с законом неразрывности струи определяет малую скорость восходящих потоков.  
В таких слитках оседающие на дне кристаллы накапливаются ещё в периферийной части 
слитка. К моменту затвердевания осевых объёмов конвективные потоки циркулируют в узком 
зазоре между сближающимися фронтами кристаллизации от широких граней слитка, что увеличивает 
скорость 
восходящих 
потоков 
и 
уменьшает вероятность оседания кристаллов при 
повороте потока. Поэтому в конце затвердевания 
таких слитков количество оседающих на дне 
кристаллов уменьшается, что обуславливает торообразную форму конуса осаждения. 
1) 
зона подусадочной сегрегации, которая расположена непосредственно под усадочной раковиной; 


Структура и дефекты литого металла 
1.4. Макроструктуры и дефекты 
макроструктуры слитков 
На рис. 5-89 приведены макроструктуры 
слитков стали и сплавок разных марок, отличающихся химическим составом и, соответственно, 
свойствами – теплопроводностью, величиной 
усадки, прочностными и пластическими характеристиками, а в ряде случаев также и способами 
получения: отливкой в чугунные изложницы или 
переплавом расходуемых заготовок в водоохлаждаемые кристаллизаторы в процессах вакуумно-дугового, электрошлакового переплавов или 
электрошлаковой отливки. 
Марка стали и параметры слитков приведены 
в табл. 1., а в табл. 2 приведён стандартный химический состав рассматриваемых марок стали. Для 
некоторых марок приведены макроструктуры нескольких слитков, отличающихся массой, размерами, конусностью, объёмом прибыльной части, 
иногда способом получения, что позволяет оценить влияние этих параметров на качество макроструктуры и развитие тех или иных дефектов. 
2) шнуры 
внецентренной 
или 
/-образной
сегрегации, которые называют «усами». Они 
расположены в периферийной части слитка; 
3) V-образная сегрегация, расположенная в
осевой части слитка в форме воронкообразных 
полос; 
4) Зона отрицательной сегрегации в нижней
трети слитка («конус осаждения»). Концентрация 
примесей в конусе осаждения меньше, чем в 
среднем по слитку. 
Кроме выраженных локальных скоплений 
наблюдают также постепенное увеличение концентрации примесей от поверхности слитка к его 
оси и от донной части к прибыльной. 
Для более глубокого изучения условий формирования различных структурных зон слитков и 
отливок, в том числе формирующихся в водоохлаждаемых 
кристаллизаторах 
переплавных 
процессов (вакумно-дуговой, электрошлаковый, 
плазменный и электронно-лучевой переплавы 
расходуемых заготовок), а также причин образования дефектов кристаллизации рекомендуется 
ознакомиться с литературой [1-3]. 


Рощин  В.Е., Рощин А.В.   Структуры стальных слитков и дефекты деформированного металла  в заготовках
Таблица 1 
Параметры слитков, макроструктура которых приведена на рис. 5 – 89 
Размер 
сечения, мм 
Объём 
прибыли,% 
Конусность, 
% 
Отно- 
шение 
H/D 
Высота до 
прибыли, 
мм 
№ 
рис. 
Марка 
стали 
(сплава) 
Масса 
слитка, 
т 
верхнего 
нижнего 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
5 
10 
6,2 
724х724 
600х600 
1835 
3,6 
2,8 
18,5 
6 
Осевая 
6.0 
714х714 
590х590 
1790 
3.8 
2,8 
18,5 
7 
У8А 
5,0 
686 
566 
1700 
4,0 
2,7 
19,0 
8 
20Х 
6,2 
724х724 
600х600 
1835 
3,6 
2,8 
18,5 
9 
45Х, 
4,6 
650х650 
540х540 
1160 
3,93 
2,27 
18,2 
10 
45Г2 
4,6 
650х650 
540х540 
1160 
3,93 
2,27 
18,2 
11 
18ХГТ 
6,2 
724х724 
600х600 
1835 
3,6 
2,8 
18,5 
12 
18ХГТ 
4,6 
650х650 
540х540 
1160 
3,93 
2,27 
18,2 
13 
18ХГТ 
4,6 
640х640 
530х530 
1600 
3,93 
2,35 
18,6 
14 
18ХГТ 
6,0 
714х714 
590х590 
1790 
3,8 
2,8 
19,0 
15 
12Х2Н4А 
2,7 
550х550 
452х452 
1160 
3,92 
2,68 
18,5 
16 
12Х2Н4А 
3,6 
590х590 
480х480 
1370 
4,0 
2,5 
18,4 
17 
18Х2Н4ВА 
3,6 
550х550 
480х480 
1600 
3,93 
2,7 
18,0 
18 
18Х2Н4ВА 
1,2 
405х405 
330х330 
1090 
3,9 
2,8 
22,6 
19 
18Х2Н4ВА 
1,2 
405х405 
330х330 
1090 
3,9 
2,8 
22,6 
20 
18Х2Н4ВА 
1,115 
405х405 
330х330 
985 
4,35 
2,7 
22,6 
21 
18Х2Н4ВА 
1,115 
405х405 
330х330 
985 
4,35 
2,7 
22,6 
22 
18Х2Н4ВА 
0,5 
∅345
∅260
860 
 5,7 
2,9 
22,2 
23 
18Х2Н4ВА-Ш 
1,1 
Электрошлаковый переплав, кристаллизатор диаметром 420 мм 
24 
18Х2Н4ВА-Ш 1,0 
Электрошлаковый переплав, кристаллизатор диаметром 420 мм 
25 
18Х2Н4ВА-ВД 0,4 
Вакуумно-дуговой переплав, кристаллизатор диаметром 380 мм 
26 
12Х5МА 
2,6 
550х550 
450х450 
1375 
4,28 
2,52 
20,0 
27 
30ХГТ 
6,2 
714х714 
590х590 
1790 
3,8 
2,8 
19,0 
28 
30ХГСА 
2,7 
550х550 
450х450 
1375 
4.28 
2,52 
20,0 
29 
35ХГСА 
3,6 
590х590 
480х480 
1370 
4,0 
2,5 
18,4 
30 
35ХГСА 
4,6 
640х640 
530х530 
1600 
3,93 
2,8 
18.6 
31 
38ХМЮА 
2,65 
550х550 
440х440 
1325 
4,70 
2,7 
18,5 
32 
38ХМЮА 
2,65 
550х550 
440х440 
1325 
4,70 
2,7 
18,5 
33 
38ХМЮА 
1,115 
405х405 
330х330 
985 
4,35 
2,7 
22,6 
34 
60Х2М, 
3,6 
590х590 
480х480 
1370 
4,0 
2,5 
18,4 
35 
60ХНМ 
2,6 
550х550 
450х550 
1325 
4,28 
2,52 
20,0 
36 
Х9С2 
2,7 
550х550 
450х450 
1375 
4,28 
2,52 
20,0 
37 
1Х13 
2,7 
550х550 
450х450 
1375 
4,28 
2,52 
20,0 
38 
Х17 
0,5 
∅345
∅260
860 
 5,7 
2,9 
22,2 
39 
1Х18Н9Т 
0,5 
∅345
∅260
860 
 5,7 
2,9 
22,2 
40 
1Х18Н9Т 
0,5 
∅345
∅260
860 
 5,7 
2,9 
22,2 
41 
1Х18Н9Т 
4,5 
650х650 
540х540 
1600 
3,9 
2,7 
18,0 
42 
1Х18Н9Т 
2,6 
550х550 
450х450 
1375 
4,28 
2,52 
20,0 
43 
1Х18Н9Т 
2,8 
550х550 
450х450 
1375 
4,28 
2,52 
20,0 
44 
1Х18Н9Т-ВД 
0,3 
Вакуумно-дуговой переплав, кристаллизатор диаметром 380 мм 
48 
ШХ15 
4,5 
650х650 
540х540 
1600 
3,9 
2,7 
18,0 
49 
ШХ15 
2,65 
550х550 
440х440 
1325 
4,17 
2,7 
18,5 
50 
ШХ15 
1,45 
405х405 
360х360 
1260 
2,0 
3,3 
20.0 
45 
ШХ15 
1,40 
425х425 
331х331 
1210 
4,3 
3,2 
20,0 
46 
Э3А 
6,2 
724х724 
600х600 
1835 
3,6 
2,8 
18,5 
47 
Р18 
2,7 
550х550 
450х450 
1375 
4.28 
2,52 
20,0 
48 
Р18 
2,0 
1640х300 
580х254 
1325 
2,0; 2,5 
2,5 
15,9 
49 
ШХ15-ВД 
1,1 
Вакуумно-дуговой переплав, кристаллизатор диаметром 380 мм 
50 
ШХ15-ВД 
0,256 
Вакуумно-дуговой переплав, кристаллизатор диаметром 300 мм 
51 
ШХ15-ВД 
0,256 
Вакуумно-дуговой переплав, кристаллизатор диаметром 300 мм 
10