DSpace Собрание:

Дослідження механізмів формування неметалевих включень у сталі 23Г2А

Thu, 01 Jun 2017 00:00:00 GMT

Название: Дослідження механізмів формування неметалевих включень у сталі 23Г2А Авторы: Федоркова, Наталя Миколаївна; Федоркова, Наталья Николаевна; Fedorkova, Natalia Краткий осмотр (реферат): UK: Постановка проблеми. Викладено результати досліджень хімічного і фазового складу неметалічних включень у литій сталі 23Г2А і механізмів їх утворення після обробки в ковші комплексною технологічною добавкою ДТ1, запропонованою замість феротитану марки ФТи68. Методика. У роботі застосували, окрім металографічних досліджень, метод об'ємного виділення, який полягає в тому, що метал піддавали анодному розчиненню в електроліті. Іони і молекули розчиненого металу проходили крізь пори колоїдного мішечка. Тверді частинки осаду неметалічних включень, що не розчинилися, досліджували за допомогою рентгеноструктурного фазового і хімічного аналізів. Осад, отриманий у результаті електрохімічного розчинення сталі 23Г2А, досліджували методом рентгеноструктурного аналізу з метою визначення фазового складу неметалічних включень. Для цього розчин з осадом фільтрували і висушували, відділяли від фільтрувального паперу і досліджували на установці ДРОН−2,0 у випромінюванні хрому і міді. Мікроструктуру сталі 23Г2А, а саме, особливості розподілу неметалічних включень в литій сталі, досліджували методами оптичної мікроскопії. Результати. Встановлено, що в сталі, обробленій феротитаном ФТі68, карбіди марганцю Mn5C2, хрому Cr23C6, заліза Fe3C утворюють складнолегований цементит типу (Fe, Mn, Cr)3C, а в сталі, обробленій добавкою ДТ1, − складнолегований цементит типу (Fe,Cr)3C і нітрид титану. За допомогою рентгеноструктурного і петрографічного методів доведено, що після обробки добавкою ДТ1 досягнуто істотного підвищення якості сталі порівняно з обробкою феротитаном ФТі68. Установлено зниження загальної кількості кисню, що входив до складу оксидів. Доведено сильнішу розкиснювальну дію добавки ДТ1 порівняно з феротитаном. Наукова новизна. Показано, що титан в умовах зародження зерен і впливу на зернову структуру сталі діє як модифікатор І роду, а під час формування структури дендриту і неметалічних включень − як модифікатор ІІ роду. Доведено, що існує інтервал значень вмісту титану (0,019…0,025 %), при якому і кількість неметалічних включень у сталі незначна: ~ (6…17)·10-3 %). При вмісті титану < 0,019 % кількість неметалічних включень досягає максимуму на кривій, що відповідає ~ 26·10-3 %. При вмісті титану > 0,025 % − кількість неметалічних включень − > 40·10-3 %. Практична значимість. Доведено можливість використання відходів дорогих титанових та алюмінієвих сплавів для розкиснення, мікромодифікування та мікролегування низьколегованих сталей з метою зменшення кількості шкідливих неметалевих включень і підвищення якості та властивостей броблюваних осталей.; RU: Постановка проблемы. Изложены результаты исследований химического и фазового состава неметаллических включений и механизмов их образования в литой стали 23Г2А после обработки в ковше комплексной технологической добавкой ДТ1, предложенной вместо ферротитана марки ФТи68. Методика. Для решения поставленной задачи вработеприменили,кромеметаллографических исследований, метод объемного выделения, который заключается в том, что металл подвергали анодному растворению в электролите. Ионы и молекулы растворенного металла проходили сквозь поры коллоидного мешочка. Твердые частицы осадка не растворившихся неметаллических включений исследовали с помощью рентгеноструктурного фазового и химического анализов. Для этого раствор с осадком фильтровали и высушивали, отделяли от фильтровальной бумаги и исследовали на установке ДРОН−2,0 в излучении хрома и меди. Микроструктуру стали 23Г2А, а именно, особенности распределения неметаллических включений в литой стали, исследовали методами оптической микроскопии. Результаты. Установлено, что в стали, обработанной ферротитаном ФТи68, карбиды марганца Mn5C2, хрома Cr23C6, железа Fe3C образуют сложнолегированный цементит типа (Fe, Mn, Cr)3C, а в стали, обработанной добавкой ДТ1, − сложнолегированный цементит типа (Fe,Cr)3C и нитрид титана. С помощью рентгеноструктурного и петрографического методов доказано, что после обработки добавкой ДТ1 достигнуто существенное повышение качества стали по сравнению с обработкой ферротитаном ФТи68. Установлено снижение общего количества кислорода, который входил в состав оксидов. Доказано более сильное раскисляющее действие добавки ДТ1 сравнительно с ферротитаном. Научная новизна. Показано, что титан при зарождении зерен и влиянии на зеренную структуру стали действует как модификатор І рода, а при формировании структуры дендрита и неметаллических включений − какмодификатор ІІ рода. Доказано, что существует интервал значений содержания титана (0,019…0,025 %), при котором и количество неметаллических включений в стали незначительное: ~ (6…17)·10-3 %). При содержании титана < 0,019 % количество неметаллических включений достигает максимума на кривой, который отвечает ~ 26·10-3 %. При содержании титана > 0,025 % количество неметаллических включений − > 40·10-3 %. Практическая значимость. Доказана возможность использования отходов дорогих титановых и алюминиевых сплавов для раскисления, микромодифицирования и микролегирования низколегированных сталей с целью уменьшения количества вредных неметаллических включений и повышения качества и свойств обрабатываемых сталей.; EN: Formulation of the problem. The article presents the results of studies of chemical and phase composition of nonmetallic inclusions in the cast steel 23Г2A and mechanisms of their formation after treatment in the ladle complex processing aids ДT1 proposed instead ferrotitanium brand ФTи68. Method. In the work to solve this problem it was used, except metallographic studies, volume allocation method, which is subjected by the metal anodic dissolution in the electrolyte. Ions and molecules of dissolved metal were whipped through the colloid bag. Solid particles siege nonmetallic inclusions, which are not dissolved, were investigated by X-ray phase and chemical analyzes. The siege, the resulting electrochemical dissolution of steel 23Г2A, investigated by X-ray analysis to determine the phase composition of nonmetallic inclusions. For this, solution with the precipitate was filtered and dried, separated from the filter paper and examined at the facility DRON−2.0 in the emission of chromium and copper. Microstructures of the 23Г2A steel, namely, the nonmetallic inclusion distribution features in the cast steel, studied by the methods of optical microscopy. Results. It is established that in steel, treated with ferrotitanium ФTи68, carbides manganese Mn5C2, chromium Cr23C6, iron Fe3C form hard alloyed cement type (Fe, Mn, Cr)3C, and the steel treated additive DT1, hard alloyed cement type (Fe, Cr) 3C and titanium nitride. Using of the X-ray diffraction and petrographic methods has proved that after treatment with the addition ДT1 achieved a significant increase in quality compared to steel processing ferrotitanium ФTи68. It is istablished, the decrease in the total amount of oxygen that was part of the oxides. It is proved that there is stronger deoxidizing additive effect compared with ДT1 ferrotitanium. Scientific innovation. It is shown, that titanium grains at the origin and impact on the grain steel structure acts as a modifier of I-st kind, and in shaping the structure of dendrites and nonmetallic inclusions − as a modifier of the II-nd kind. It is proved that there is a range of values in titanium content (0.019…0.025 %), and where the number of non-metallic inclusion in steel is insignificant: ~ (6…17) 10-3 %). When the content of titanium < 0.019 % the number of nonmetallic inclusions peaks on the curve corresponding to ~ 26 10-3 %. When the content of titanium > 0,025 % − the number of non-metallic inclusion − > 40 × 10-3 %. The practical significance. It is proved the possibility of using the waste of expensive titanium and aluminum alloys for deoxidation, micro modification microalloying of the low alloy steels to reduce the amount of harmful non-metallic inclusions and improve the quality and properties of steels processed.

Влияние скорости охлаждения при кристаллизации на структурно-фазовый состав износостойкого высококремнистого силумина альрезист

Thu, 01 Jun 2017 00:00:00 GMT

Название: Влияние скорости охлаждения при кристаллизации на структурно-фазовый состав износостойкого высококремнистого силумина альрезист Авторы: Романова, Наталья Сергеевна; Романова, Наталія Сергіївна; Romanova, Natalia; Ионова, Л. Ю.; Іонова, Л. Ю.; Іonova, L. Краткий осмотр (реферат): RU: Постановка проблемы. Исследование закономерностей формирования структурно-фазового состава сложнолегированных сплавов на основе Al при кристаллизации со скоростями охлаждения 103 …105 °/с позволяет изменять свойства этих сплавов в довольно широких пределах. Результаты исследований бинарных сплавов алюминия, полученных при кристаллизации в указанном диапазоне скоростей охлаждения, трактуются рядом авторов на основе формирования метастабильных фазовых диаграмм, которые формируются путем экстраполяции линий фазового равновесия в области переохлажденного состояния. Цель работы − проанализировать результаты металлографического и рентгенофазового анализов первичного и гранулированного высококремнистого силумина Альрезист в рамках представлений формирования метастабильных фазовых диаграмм на основе тройной системы Al − Si − Fe. Результаты и их обсуждение. Анализ научных публикаций показывает, что для двойных сплавов с эвтектическим или перитектическим равновесием при скоростях охлаждения 103 …105 °/с образуются аномально пересыщенные твердые растворы со стороны алюминия, которые трактуются как метастабильные. Они кристаллизуются в соответствии с метастабильными фазовыми диаграммами. Показано, что аномально пересыщенные твердые растворы алюминия наблюдаются для бинарных систем с промежуточными соединениями. Проанализированы результаты микроструктурного и фазового анализа гранулированного сложнолегированного силумина на основе тройной фазовой диаграммы Al − Si − Fe. Выводы. Установлено, что при кристаллизации гранул подавляется выделение из расплава промежуточных интерметаллидов и значительно увеличивается объемная доля −Al твердого раствора. Полученные данные подтверждают правомерность экстраполяции поверхности ликвидус в область переохлаждения при подавлении кристаллизации промежуточных фаз в трехкомпонентной системе Al − Si − Fe. Рассмотрена схема формирования метастабильной диаграммы на основе трехкомпонентной системы Al − Si − Fe с образованием аномально пересыщенного метастабильного твердого раствора алюминия.; UK: Постановка проблеми. Дослідження закономірностей формування структурно-фазового складу складнолегованих сплавів на основі Al у процесі кристалізації зі швидкостями охолодження 103 ...105 °/с дозволяє змінювати властивості цих сплавів у досить широких межах. Результати досліджень бінарних сплавів алюмінію, отриманих під час кристалізації в зазначеному діапазоні швидкостей охолодження, трактуються деякими авторами на основі формування метастабільних фазових діаграм, які можна отримати шляхом екстраполяції ліній фазової рівноваги в області переохолодженого стану. Мета статті − проаналізувати результати металографічного і рентгенофазового аналізів первинного і гранульованого висококремнистого силуміну Альрезист в рамках уявлень формування метастабільних фазових діаграм на основі потрійної діаграми. Основна частина. Аналіз наукових публікацій показує, що для подвійних сплавів з евтектичною і перитектичною рівновагою за швидкостей охолодження 103 …105 °/с аномально пересичені тверді розчини з боку алюмінію є метастабільними. Вони кристалізуються відповідно до метастабільних фазових діаграм. Показано, що аномально пересичені метастабільні тверді розчини алюмінію спостерігаються для бінарних систем із проміжними сполуками. Проаналізовано результати мікроструктурного і фазового аналізу гранульованого складнолегованого силуміну на основі потрійної фазової діаграми Al − Si − Fe. Висновки. Показано, що під час кристалізації гранул пригнічується виділення з розплаву проміжних інтерметалідів і значно збільшується об'ємна частка α−Al твердого розчину в структурі сплаву. Отримані дані підтверджують правомірність екстраполяції поверхні ліквідус в область переохолодження у разі придушення кристалізації проміжних фаз у трикомпонентній системі Al − Si − Fe. Розглянуто схему формування метастабільної діаграми на основі трикомпонентної системи Al − Si − Fe з утворенням аномально пересиченого метастабільного твердого розчину алюмінію.; EN: Statement of a problem. The research of logic of formation of structural and phase composition of the alloyed alloys on the basis of Al crystallized with cooling in range 103 …105 °/sec , allows to change properties of these alloys in quite wide limits. Results of researches of the binary alloys of aluminum obtained at crystallization in the specified range of cooling are treated by a number of authors on the basis of formation of metastable phase diagrams. These diagrams can be obtained by extrapolation of phase equilibrium lines to regions of the overcooled state. Research objective. To analyzed results of researches of metallographic data and data of X-ray analyses from patterns with different velocity of cooling at crystallization. Description of obtained results. In article are investigated experimental silumin containing 35 % Si and alloying elements Fe, Ti, Zr. The phase-structural composition of highsiliceous hypereutectic silumin was considered in according with formation of metastable phase diagram on the basis of Al − Si − Fe system. The analysis of scientific publications showed, that at velocity of cooling in range 103 …105 0 /sec, double alloys with the eutectic or peritektic equilibrium and intermediate phases can be crystallized with forming in structure of the supersaturated solid solution on the base of aluminum in according with metastable diagram. Results of the microstructural and phase analysis of the granulated and cast alloy are analyzed on the basis of the triple phase diagram Al − Si − Fe. It is shown that in case of crystallization of granules, were suppressed such intermediated phases as FeSi2Al4 and FeSiAl5 with forming supersaturated −Al solid solution. Conclusions. Data of an experiment confirm a possibility of extrapolation of a surface a liquidus to area of overcooling in case of suppression of crystallization of the intermediate phases according to the diagram Al − Si − Fe. In article the charting of formation of the metastable diagram on the basis of the stable Al − Si − Fe diagram with formation of abnormally supersaturated solid solution of aluminum and multiphase eutectic is considered.

Получение мелкокристаллических заэвтектических силуминов воздействием на расплав импульсным электрическим током

Thu, 01 Jun 2017 00:00:00 GMT

Название: Получение мелкокристаллических заэвтектических силуминов воздействием на расплав импульсным электрическим током Авторы: Прыгунова, Адель Георгиевна; Пригунова, Адель Георгіївна; Prыhunova, Adel; Петров, Сергей Степанович; Петров, Сергій Степанович; Petrov, Serhei; Кошелев, Михаил Васильевич; Кошелев, Михайло Васильович; Koshelev, Mykhayl Краткий осмотр (реферат): RU: Постановка проблеми. Заевтектичні силуміни − важливий конструкційний матеріал і завдяки низькому коефіцієнту термічного розширення широко використовуються в автомобілебудуванні. Технологічним прийомом отримання високоякісних виливків із цих сплавів є модифікування їх фосфористою міддю і сіркою. Однак застосування зазначених модифікаторів негативно впливає на стан навколишнього середовища і не дозволяє повною мірою досягти регламентованого розміру і рівномірності розподілу первинних кристалів кремнію, не забезпечує формування тонкодиференційованої Al − Si евтектики. Наведено результати управління структурою і морфологією фаз в заевтектичних силумінах обробкою розплаву однополярним імпульсним електричним струмом із періодичною (циклічною) зміною частоти. Висновки: внаслідок дії електричного струму на структуру розплаву при твердненні зі швидкістю 0,3 К/с пригнічується виділення первинних кристалів кремнію. Крихкий алюмінієвий сплав з умістом кремнію 15,0...18 мас. % набуває пластичних властивостей на рівні алюмінію марки А0.; UK: Постановка проблеми. Заевтектичні силуміни − важливий конструкційний матеріал і завдяки низькому коефіцієнту термічного розширення широко використовуються в автомобілебудуванні. Технологічним прийомом отримання високоякісних виливків із цих сплавів є модифікування їх фосфористою міддю і сіркою. Однак застосування зазначених модифікаторів негативно впливає на стан навколишнього середовища і не дозволяє повною мірою досягти регламентованого розміру і рівномірності розподілу первинних кристалів кремнію, не забезпечує формування тонкодиференційованої Al − Si евтектики. Наведено результати управління структурою і морфологією фаз в заевтектичних силумінах обробкою розплаву однополярним імпульсним електричним струмом із періодичною (циклічною) зміною частоти. Висновки: внаслідок дії електричного струму на структуру розплаву при твердненні зі швидкістю 0,3 К/с пригнічується виділення первинних кристалів кремнію. Крихкий алюмінієвий сплав з умістом кремнію 15,0...18 мас. % набуває пластичних властивостей на рівні алюмінію марки А0.; EN: Formulation of the problem Hypereutectic silumins are important construction materials and due to the low coefficient of thermal expansion have wide spread applications in the automotive industry. The technological reception of getting the high-quality casting from these alloys is modifying their by phosphorous-copper and sulphur. However using the specified modifiers negatively influences on the state of environment and does not allow in a full degree to attain the regulated size and uniform dispersion of primary silicon crystals, does not provide forming of a thinly-differentiated Al − Si eutectic. Present results of the control structure and morphology of the phases in hypereutectic silumins by processing of molten alloy unipolar pulse electric current with the periodic (cyclic) change of frequency. Conclusions: In consequence of influences of electrical current on the structure of molten alloy the selection of primary silicon crystals is suppressed when solidifying at the speed of ~ 0,3 К/с Brittle aluminium alloy with silicon content in the range of 15,0…18 mass. % acquires plastic properties at the level of aluminium brand А0.

Механизмы разрушения конструкционных cтроительных сталей

Thu, 01 Jun 2017 00:00:00 GMT

Название: Механизмы разрушения конструкционных cтроительных сталей Авторы: Погребная, Наталья Эмилиевна; Погребна, Наталія Емільевна; Pohrebnaya, Nataliia; Куцова, Валентина Зиновьевна; Куцова, Валентина Зіновіївна; Kutsova, Valentyna; Ковзель, Максим Анатольевич; Ковзель, Максим Анатолійович; Kovzel, Maksym; Стеценко, Анна Петровна; Стеценко, Ганна Петрівна; Stetsenko, Hanna Краткий осмотр (реферат): RU: Постановка проблемы. В качестве материала для настоящего исследования выбраны комплекснолегированная высокопрочная бейнитная сталь 14Х2ГМР и сталь ВСт3сп обычного качества. Исследование стали ВСт3сп обусловлено тем, что в настоящее время она является наиболее широко используемым в строительстве материалом, поэтому применение термической и термомеханической обработки позволило повысить однородность структуры и показатели прочностных характеристик. Низкое содержание легирующих элементов (до 4 % в сумме) обеспечивает удовлетворительную свариваемость и относительно невысокую стоимость металлоконструкций. Поэтому использование отечественного конкурентоспособного высокопрочного металлопроката на внутреннем строительном рынке, является экономически целесообразным, а также снизит зависимость отрасли от зарубежных стран – импортеров металла. В работе проведен обобщенный обзор наиболее часто встречающихся механизмов разрушения низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей. Рассмотрено влияние параметров структуры (типа, формы, размера, распределения частиц второй фазы, неметаллических включений и величины зерна) на зарождение и распространение трещин. Определение сущности процессов и условий формирования того или иного структурного элемента поверхности излома открывает перспективу надежной инспекции изломов, разрушившихся элементов металлических строительных конструкций. Выводы. Проведена идентификация наиболее часто встречающихся изломов на основе процессов деформации и разрушения.; UA: Постановка проблеми. За матеріал для даного дослідження вибрано комплекснолеговану високоміцну бейнітну сталь 14Х2ГМР та сталь ВСт3сп звичайної якості. Дослідження сталі ВСт3сп зумовлене тим, що вона є матеріалом, який широко використовується у будівництві, тому застосування термічної та термомеханічної обробки дозволило підвищити однорідність структури і показники міцнісних характеристик. Низький вміст легуючих елементів (до 4 % у сумі) забезпечує задовільну зварюваність та відносно невисоку вартість металоконструкцій. Тому використаннявітчизняного конкурентоздатного високоміцного металопрокату на внутрішньому будівельному ринку, економічно доцільне, а також понизить залежність галузі від зарубіжних країн − імпортерів металу. Проведено узагальнений огляд механізмів руйнування, що найчастіше зустрічаються, низьковуглецевих та низьколегованих конструкційних сталей. Розглянуто вплив параметрів структури (типу, форми, розміру, розподілу частинок другої фази, неметалевих включень і величини зерна) на зародження і поширення тріщин. З’ясування суті процесів та умов формування того або іншого структурного елемента поверхні зламу відкриває перспективу надійної інспекції зламів, елементів металевих будівельних конструкцій, що зруйнувалися. Висновки. Проведено ідентифікацію зламів, що найчастіше зустрічаються, на основі процесів деформації та руйнування.; EN: Formulation of the problem. Complex alloyed high-strength bainitic steel 14Х2ГМР and normal quality ВСт3сп were chosen for this study. Steel ВСт3сп were chosen due to the fact that it is currently the most widely used material in the construction. By the use heat treatment and thermomechanical treatment, we can increase the uniformity of the structure and mechanical characteristics. The low content of alloying elements (up to 4 % in total) provides satisfactory weldability and the relatively low cost of steel construction. Therefore, the use of the local high competitive rolled metal in the local construction market, is economically viable, as well as reduce the dependence of industry on foreign countries − the importers of metal. Presented results provides generalized overview of the most common fracture mechanisms for the low-carbon and low-alloyed constructional steels.The influence of the structure parameters (type, shape, size, distribution of second phase particles, inclusions and grain size) on the nucleation and propagation of the cracks were studied. Objective. Understanding the nature of the processes and conditions for the structural element formation on the fracture surface give us opportunity for reliable inspection breaks and fracture of the metal constructions elements. Conclusions. Were identified and described the most common fractures based on the deformation andfracture processes.