Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 885
Особенности деформационной обработки высокопрочной арматуры для железобетонных шпал нового поколения
Статья научная
Проведен комплекс исследований по возможности применения для производства высокопрочной арматуры больших диаметров высокоуглеродистой легированной стали 80ХФЮ. Предложен критерий оценки равномерности напряженного состояния в очаге деформации заготовки при волочении. На основе исследований равномерности напряженного состояния по переходам маршрутов волочения для получения качественной продукции выбран маршрут с убывающими обжатиями.
Бесплатно
Особенности и физические принципы влияния добавок кремния на свойства стали
Статья научная
Анализируется физическая природа влияния добавок кремния на свойства сталей, используемых для изготовления труб. Экспериментально изучена ударная вязкость при температуре -40 °С образцов 10 сталей производства ЧТПЗ, отличающихся по содержанию кремния, углерода, серы и азота. Показано, что при содержании кремния 0,02 мас. % ударная вязкость оказывается очень высокой (223 Дж/cм2). Более высокие добавки кремния оказывают упрочняющее действие на сталь, но понижают ударную вязкость. Для выделения действия кремния по отношению к другим легирующим элементам рассмотрены литературные данные о влиянии большой группы легирующих элементов на температуру хладноломкости и предел текучести сталей. Обобщение литературных данных позволило предложить эмпирическое уравнение, связывающее температуру хладноломкости и предел текучести с составом стали. На этой основе удалось показать, что кремний действительно является элементом, который в наибольшей степени увеличивает предел текучести и одновременно усиливает хладноломкость железа. Обсуждены причины данного явления, выдвинута гипотеза, что причина резкого увеличения предела текучести при добавлении кремния связана с сильным отталкиванием атомов кремния и углерода, находящихся в ближнем соседстве.
Бесплатно
Особенности коррозионного поведения отливок из чугуна в агрессивных средах
Статья научная
Работа посвящена изучению кинетики и механизма серого (СЧ) и хромированного чугунов (ЧХ28) в кислых и нейтральных средах. Актуальность работы обусловлена необходимостью подбора антикоррозионной защиты указанных сплавов при их эксплуатации в различных средах. Исследования проводились гравиметрическим, микроскопическим и фотометрическим методами. На основании анализа кинетических зависимостей коррозионного процесса отмечено, что разрушение сплавов СЧ и ЧХ28 в указанных средах протекает по электрохимическому механизму. Приведены результаты исследования микроструктуры исследуемых сплавов до и после коррозионных испытаний. Авторами установлено, что в структуре серого чугуна присутствуют феррит и графит, в то время как структура хромистого чугуна состоит из твердого раствора хрома в железе и карбидов. Особое внимание уделяется влиянию химического состава электролита на коррозионное поведение сплавов СЧ и ЧХ28. Установлено, что ванадат-ионы являются активаторами коррозионного процесса, а цистеин и метионин - ингибиторами. Показано, что использованные ингибиторы обладают достаточно высоким защитным действием по отношению к исследуемым сплавам. Полученные данные подтверждены результатами анализа продуктов коррозии сплавов, выполненного фотометрическим методом.
Бесплатно
Особенности кристаллизации и формирования магнитных свойств аморфных сплавов при нагреве
Статья научная
Изучены структура и комплекс магнитных характеристик магнитопроводов размером 25 x 15 x 10 мм и массой от 18 до 22 г из аморфной ленты толщиной от 20 до 30 мкм сплавов на основе железа и кобальта. Показано, что процесс кристаллизации при непрерывном нагреве всех аморфных сплавов протекает в две стадии в близких температурных интервалах 500…600 и 650…750 °C. Кристаллизация аморфной ленты в начале первого интервала, при котором формируется аморфно-нанокристаллическое состояние, приводит к дополнительному улучшению магнитных свойств всех сплавов. Более высокий комплекс магнитных свойств (очень низкая коэрцитивная сила HcM = 0,67 Тл и магнитной проницаемости μmax > 105, низкая степень прямоугольности петли гистерезиса Br/Bmax = 0,4…0,5) формируется у магнитопроводов из аморфной ленты сплава типа Finemet после их отжига при 500…560 °C, когда размеры нанокристаллов составляют 14…15 нм. Повышение температуры нагрева выше оптимальной для каждого сплава вызывает интенсивное развитие кристаллизации, приводит к увеличению размеров образующихся кристаллитов и ухудшает комплекс магнитных свойств. Отжиг магнитопроводов из сплава 5БДСР при температуре окончания первого интервала кристаллизации (590…600 °C) мало влияет на степень кристаллизации, но приводит к увеличению размера кристаллитов, что сопровождается снижением индукции насыщения и ростом коэрцитивной силы.
Бесплатно
Статья научная
Технологические трубопроводы работают в разнообразных условиях, находятся под воздействием значительных давлений и высоких температур, подвергаются коррозии и претерпевают периодические охлаждения и нагревы. Эксплуатируются они при различных температурах окружающей среды. Согласно общепринятой классификации, технологические трубопроводы по температуре транспортируемой среды разделяют на холодные (температура ниже 0 °C), нормальные (температура от 0 до 50 °C) и горячие (температура более 50 °C). В большинстве нормативных документов на трубную продукцию из массово применяемых марок стали определена максимальная температура эксплуатации до 80 °C. В СТО Газпром 2-4.1-713-2013 «Технические требования к трубам и соединительным деталям» верхняя граница температур эксплуатации установлена на отметке 120 °C. При этом фактическая температура транспортируемой среды может существенно превышать эти значения. На базе института было проведено исследование механических характеристик марок сталей, используемых в технологических трубопроводах, - сталь 20, 09Г2С, 13ХФА, 17Г1С-У. Проведен анализ прочностных свойств (предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение, относительное сужение) при повышенных (до +250 °C) и пониженных (до -80 °C) температурах. Выполнен анализ вязкопластических свойств при испытании на ударный изгиб образцов Шарпи, построены зависимости ударной вязкости от температуры в интервале от -100 до 0 °C. Представленные в статье результаты позволяют лучше понять влияние температуры эксплуатации на механические свойства трубопровода из различных марок стали.
Бесплатно
Особенности производства литых заготовок из медных сплавов
Статья научная
Рассмотрены проблемы производства литых заготовок из медных сплавов, содержащих легкоокисляющиеся и легкоиспаряющиеся элементы (Cr, Zr, Cd, Zn, Si и др.). Проанализированы возможные способы ввода легирующих элементов в расплав. Изучены кинетика растворения хрома в расплаве меди и его распределение по сечению и длине слитка при полунепрерывном литье. Кроме того, представлены результаты исследования влияния покровных флюсов в кристаллизаторе при полунепрерывном литье на структуру и свойства сложнолегированных латуней. Полученные в ходе исследования данные положены в основу разработки технологии плавки и полунепрерывного литья медных сплавов.
Бесплатно
Статья научная
Изучено влияние двукратного отпуска на свойства низколегированной трубной стали, предварительно закаленной из межкритического интервала температур. Показано, что повторный отпуск при 520 °С не приводит к развитию отпускной хрупкости. Обсуждено возможное влияние различных факторов - изменения равновесной концентрации углерода в феррите, дисперсионного твердения.
Бесплатно
Статья научная
Для повышения комплекса механических свойств алюминиевых сплавов возможно использовать деформационную и термическую обработки. Повышение прочностных характеристик при повышении пластичности и ударной вязкости обеспечивается высокотемпературной термомеханической обработкой. Изучена возможность осуществления термомеханической обработки литейных алюминиевых сплавов. Для оценки прокаливаемости, являющейся важнейшей характеристикой высокопрочного литейного алюминиевого сплава, построена диаграмма изотермического распада пересыщенного твердого раствора. Кривые распада твердого раствора приведены для недеформированного и деформированного литейного сплава с оптимальной степенью деформации 30 %. Начало распада пересыщенного твердого раствора фиксировалось по снижению прочностных характеристик по сравнению с уровнем свойств закаленного и состаренного сплава. Установлено, что при осуществлении ВТМО горячая пластическая деформация, проводимая при температуре гомогенизации, интенсифицирует распад пересыщенного твердого раствора высокопрочных литейных алюминиевых сплавов в процессе последующего охлаждения и уменьшает прокаливаемость.
Бесплатно
Особенности рекристаллизации деформируемых алюминий-магниевых сплавов со скандием
Статья научная
Деформируемые сплавы на базе системы Al-Mg принадлежат к группе сплавов, которые не упрочняются термической обработкой. Из этих сплавов производят все типы деформированных полуфабрикатов, а также прессованные изделия и штамповки. Наиболее легированными и прочными из распространённых деформируемых сплавов на основе системы Al-Mg являются сплавы АМг6 и Амг61. Применение сплава АМг6 в конструкциях этого вида объясняется его явными преимуществами, такими как хорошая свариваемость, высокая коррозионная стойкость, достаточно высокая пластичность и высокая технологичность. Основным методом упрочнения таких сплавов является холодная деформация. Главным недостатком сплава АМг6 являются его относительно невысокие механические свойства и нестабильность упрочненного состояния при нагревах. Одним из перспективных направлений повышения уровня прочности деформируемых сплавов на базе системы Al-Mg является легирование скандием. В статье приведены результаты исследования термической стабильности структурного состояния Al-Mg сплава, содержащего 0,22 % скандия (сплав 01570) после отжига при различных температурах, а также после дополнительной холодной деформации. Установлены температурно-временные параметры начала рекристаллизации горячепрессованного прутка из сплава 01570 после 4-часовой выдержки при температуре 500 °C и 1-часовой выдержки при 525 °C. Показано, что начало рекристаллизации горячепрессованных образцов, отожженных при 320 °C и деформированных на 40 % при комнатной температуре, наблюдается при 10-часовом отжиге при 400 °C, а отожженных при 450 °C и деформированных на 40 % при комнатной температуре - даже при 4-часовом отжиге при 400 °C.
Бесплатно
Статья научная
Приводятся результаты экспериментальных исследований особенностей реологических свойств высокоуглеродистой легированной стали, используемой для производства нового вида продукции - высокопрочной стабилизированной арматуры для современных железобетонных шпал. Получены уравнения состояния стали марок C85CrV и 85ФЮ, необходимые для проектирования деформационных режимов волочения и профилирования арматуры, обеспечивающих достижение заданного комплекса эксплуатационных характеристик готовой продукции.
Бесплатно
Особенности твердофазного восстановления компонентов марганцевых руд разного генезиса
Статья научная
Приведены результаты твердофазного восстановления компонентов марганцевых руд разного генезиса, отличающихся содержанием оксидов марганца, железа и фосфора. В качестве образцов использованы природная богатая оксидом марганца мономинеральная руда из Бразилии, железомарганцевый концентрат Жайремского ГОК (Казахстан) с высоким содержанием железа и железомарганцевая руда Селезеньского месторождения (Россия) с относительно высоким содержанием железа и фосфора. Приведены результаты исследования фазового состава исходных руд и распределения основных элементов в рудных материалах. Исследовано влияние температуры, продолжительности выдержки и вида восстановителя на процесс твердофазного восстановления элементов. Эксперименты проведены в лабораторной печи Таммана при температуре 900 и 1000 °С и выдержке в течение 90, 180 и 300 мин. Установлена возможность селективного восстановления железа из комплексных марганцевых руд до металлического состояния не только твердым углеродом, но и моноксидом углерода. При температуре 900 °С в атмосфере СО можно селективно восстановить железо без восстановления P и Mn. С повышением температуры до 1000 °С и продолжительности выдержки в атмосфере СО вместе с железом восстанавливается фосфор. В случае восстановления твердым углеродом при этих условия в металлическую часть переходят железо, фосфор и марганец. Увеличение продолжительности выдержки при температуре 1000 °С сопровождается повышением в металлической фазе концентрации марганца. Во всех экспериментах с появлением новой металлической фазы выделяется и новая оксидная фаза, состоящая из оксидов невосстанавливаемых в условиях эксперимента металлов (магния, алюминия, кремния и марганца).
Бесплатно
Особенности технологии высокоскоростной разливки стали на сортовых МНЛЗ ОАО «ЧМК»
Статья научная
Рассмотрены особенности освоения двух высокоскоростных сортовых МНЛЗ и технология производства непрерывнолитых заготовок в кислородно-конвертерном цехе ОАО «ЧМК». К основным проблемам производства сортовых заготовок на высокоскоростных МНЛЗ относятся обеспечение безостановочной технологии «плавка на плавку», то есть без потерь ручьев и аварийных прерываний серийных плавок, а также получение качественной непрерывнолитой заготовки (НЛЗ) без дефектов. Показано, что для обеспечения высокой производительности и качества литой сортовой заготовки необходимо в пределах марочного производить корректировку химического состава стали.
Бесплатно
Особенности формирования структур в объеме псевдолигатур
Статья научная
Рассмотрены особенности формирования структурных составляющих в псевдолигатурах используемых, для легирования и модифицирования литейных сплавов.
Бесплатно
Статья научная
Представлены материалы исследований остаточных сварочных напряжений в сварных трубах большого диаметра при технологическом процессе «лист - труба». Впервые установлена топография распределения остаточных напряжений в окружном и продольном направлениях по всему периметру и длине трубы. Исследованы пути снижения остаточных напряжений в трубе за счет локальной термомеханической обработки сварного соединения и разработки сварочной порошковой проволоки на мартенситной основе.
Бесплатно
Отечественные краски для литья по газифицируемым моделям
Статья научная
В литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) актуальной технологической задачей является предотвращение образования пригара на стальных и чугунных отливках. В результате исследований разработаны соответствующие составы противопригарных модельных красок с использованием рециклинга и наноструктурированных материалов. В их состав помимо «традиционных» добавок (крахмал (загуститель), бентонит (стабилизатор), лигносульфонат технический (связующее и поверхностно-активное вещество), смачиватель ОП-7) входят следующие прогрессивные материалы. Для стального ЛГМ: водный раствор алюмоборфосфатного концентрата, периклаз порошкообразный, наноструктурированный алмазный порошок, электрокорунд белый. Для чугунного ЛГМ: указанные выше материалы, но вместо дорогостоящего электрокорунда - возвратная шихта электродного производства. Основные технологические характеристики разработанных составов противопригарных модельных красок: условная вязкость по ВЗ-6: 18…25 с; остаточная влажность 1…1,5 %, газопроницаемость 40…50 ед. Для особо ответственных отливок предполагается задействовать барботажно-ультразвуковую обработку суспензии покрытия. Воздействие ультразвукового поля в процессе подготовки состава покрытия активирует алюмоборфосфатное связующее, повышает его адгезию к гладким поверхностям сложнопрофильных полистирольных моделей. Применение барботажа одновременно с ультразвуковой обработкой состава покрытия обеспечивает существенное повышение газопроницаемости противопригарного покрытия. Эффективность противопригарных красок определяется снижением брака отливок по газовым раковинам, неточности геометрии, пригару, а также использованием в их составе доступных и экологически безопасных формовочных материалов, что обеспечивает высокую конкурентоспособность продукции. Учитывая повышенные технологические свойства, краски рекомендуются к применению на отечественных и зарубежных предприятиях литья по газифицируемым моделям.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено применение методов оценки качества регрессионных моделей при изучении некоторых металлургических процессов. Это следующие модели: коэффициент R2, коэффициент корреляции, мультиколлинеарность, экстраполяция, временные системы, инженерное прогнозирование, полный факторный эксперимент. До сих пор значительная часть исследователей (специалисты в области не только экономических, но и технических наук) используют коэффициент R2 в качестве постоянной диагностической величины, в то время как корректировка данного коэффициента не приносит значительной пользы. Коэффициент корреляции представляет собой числовую характеристику, показывающую статистическую взаимосвязь двух или более случайных величин, не зависящих от их размерности. Это правило в равной мере относится к коэффициенту корреляции, полученному путем перемножения двух матриц-столбцов. Показан метод обработки данных при наличии в них мультиколлинеарности (интеркорреляции), а также способ ее устранения. Показаны недостатки использования метода экстраполяции в процессе математического моделировании. На основе конечных временных рядов разработан новый метод прогнозирования, названный методом «скользящей матрицы» и заключающийся в непрерывном обновлении коэффициентов уравнения регрессии путём удаления из матрицы строки с устаревшими данными и ввода новых строк с данными в прогнозируемой точке. Метод позволяет непрерывно избавляться от информационного «груза» в старых данных, так как старые данные (т. е. данные прошлого периода) несут в себе «устаревшую» информацию, которая может отрицательно повлиять на адекватность математической модели и позволяет сделать прогнозирование более корректным. Все расчеты математической модели производили с использованием программного продукта Mathcad.
Бесплатно
