# Металловедение и термическая обработка. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия

Публикации в рубрике (64): Металловедение и термическая обработка
все рубрики

A mathematical model of changes in the composition of grains during cooling a two-component melt

Drozin A.D., Naiman S.N., Kochetov N.E., Vorobyov A.V., Moiseev I.A.

Статья научная

The growth of individual grains of a solid phase during cooling liquid melt has been studied. During cooling, the compositions of the liquid and solid phases and the equilibrium conditions change. Therefore, each subsequent layer, “freezing” on the grain, will have a slightly different composition. This paper proposes a method for calculating the structure of the grain changes with increasing distance from the center. Corresponding mathematical model has been created. It is based on the following assumptions. Growing grains are considered as spherical. The temperature alignment in the system and the composition alignment in the liquid phase occur instantly. The alignment of the solid phase composition does not occur. Also, it is assumed that local equilibrium of the liquid phase with the solid phase on the grain surface is observed at any temperature. The characteristics of this local equilibrium can be found out from the corresponding equilibrium state diagram. The balance equation of phase masses and masses of their components at infinitesimal temperature decrease was made. It was assumed that the local equilibrium of the liquid phase and the infinitely thin layer of the solid phase, formed during this decrease in temperature, is observed. Taking to the limits, we have obtained a differential equation describing the investigated process. The solution of this equation has been obtained in the form of the solid phase mass as an integral function of the temperature. The grain composition depending on the distance from its center is obtained in the form of parametric functions expressing the radius of the current grain point and its composition at this point depending on the temperature. A computer program for the calculation of the mathematical model equations have been created. To use the model, it is needed to know the composition of the initial melt, the average density of the solid phase and the equations of the liquidus and solidus lines in the form of functions of concentration vs the temperature. An example of the calculation is presented.

Бесплатно

X-ray study of yttrium texture using standard and extended dialing pole densities

Stepanenko A.V.

Статья научная

Various methods of experimental study of the texture of polycrystalline metals and alloys are considered. The texture formed upon plastic deformation or upon recrystallization annealing leads to anisotropy of the physical and mechanical properties of metallic materials. For express calculations of the values of anisotropic physical properties of polycrystals, methods based on the use of integral characteristics of textures are preferred. An X-ray method for calculating orientation factors for textured metals with a hexagonal close-packed structure is discussed. Calculation of the orientational factor of texture Δi assumes averaging over the representative volume of the polycrystalline sample under study. The basis for calculating the orientational factors of a textured polycrystal is the reverse pole figure. In the standard method for calculating the reverse pole figure of hcp metals, 17 crystallographic orientations are used. Yttrium texture analysis can be performed using an extended set of pole densities on the reverse pole figure. A method for calculating the reverse pole figure for hcp metals is proposed, which takes into account 24 crystallographic orientations. The data of X-ray diffraction studies of polycrystalline yttrium after deformation by cold rolling with a degree of deformation = 45% are discussed. On the basis of the obtained X-ray data, the reverse pole figures of deformed yttrium were constructed using the standard method and using an extended set of pole densities. The orientation factor of the texture Δi of the deformed yttrium polycrystal was determined. A comparative calculation of the resistivity ρi of textured yttrium has been performed using two experimental procedures. The extended set of pole densities on the reverse pole figure is most convenient when studying samples in which a sharp deformation texture is formed. The proposed technique accurately describes the dynamics of texture formation, describes more precisely the features of the pole density distribution on the reverse pole figure, and allows one to determine the anisotropic physical properties of materials.

Бесплатно

Анализ показателей качества стали 40С2А в процессах производства гнутых пружинных изделий

Мезин Игорь Юрьевич, Гун Игорь Геннадьевич, Чукин Виталий Васильевич, Михайловский Игорь Александрович, Касаткина Елена Геннадьевна, Лимарев Александр Сергеевич

Статья научная

В работе представлены результаты исследования свойств стали 40С2А применительно к различным этапам производства пружинных изделий. Указанные исследования позволили провести оценку реализуемости процессов, применяемых в пружинном производстве. Выполненные исследования показали, что горячекатаная сталь 40С2А после металлургического передела не может быть непосредственно использована в производстве пружинных изделий без предварительной смягчающей термической обработки, если в технологический процесс включены операции холодной пластической деформации. По результатам выполненных исследований рекомендованы параметры некоторых процессов переработки стали 40С2А.

Бесплатно

Анализ технических требований, предъявляемых к ультрахладостойкому листовому прокату

Чукин Михаил Витальевич, Полецков Павел Петрович, Набатчиков Дмитрий Геннадьевич, Емалеева Динара Гумаровна, Гущина Марина Сергеевна, Кузнецова Алла Сергеевна

Статья научная

Выполнен анализ технических требований, предъявляемых к ультрахладостойкому листовому прокату по выбранным направлениям наукоемких отраслей промышленности. Определены возможные потребители разрабатываемой продукции и конкуренты, предлагающие аналогичную продукцию. Проведен анализ показателей качества, установленных для аналогичной продукции в технических документах российских и зарубежных организаций. Установлен достигнутый уровень свойств данного вида проката в России и за рубежом.

Бесплатно

Аналитические возможности оценки степени гомогенности литых алюминиевых сплавов

Ильин Сергей Иванович, Корягин Юрий Дмитриевич, Шабурова Наталия Александровна, Судариков Михаил Викторович, Воробьев Олег Валентинович

Статья научная

Гомогенизация отливок из литых алюминиевых сплавов имеет приоритетное значение для улучшения их технологических параметров. Режим гомогенизирующего отжига регулируется двумя параметрами - температурой и временем выдержки. Традиционно используются одно или двухступенчатые режимы отжига. Для оценки степени гомогенности расплава после таких термообработок на предприятиях, как правило, используются различные методы механических испытаний. В работе предлагается новый метод расчета критерия оценки гомогенности структуры литых сплавов на примере алюминиевого сплава В95. Критерием гомогенности γ может служить степень приближения составов локальных объемов литых сплавов к марочному составу. Как показывает опыт, измерения содержания легирующих элементов удобнее проводить по осям дендритов. Дендриты, как правило, обеднены основными легирующими элементами, которые обычно локализованы в междендритных объемах. Принимая за величину, характеризующую степень негомогенности литого сплава, отклонение состава от марочного (Δ), критерий гомогенности можно представить в виде: γi = 1 - Δ. Для совершенного гомогенного сплава значение критерия гомогенности должно приближаться к 1. Рассчитанный по данной формуле средний коэффициент гомогенности для литого сплава В95 равен γ∑ = 0,503. Сравнивая содержание легирующих элементов в центре зерен и по границам гомогенизированных зерен, следует отметить, что локальный состав зерен и в центре, и на границах стал близок к марочному составу сплава В95. На это указывает и близкий к 1 введенный ранее условный коэффициент гомогенности γ. Действительно, средний коэффициент гомогенности стал равен γ∑ = 0,94. Предложенный метод рекомендован в качестве аналитического способа для оценки степени гомогенности алюминиевых литых сплавов, а в качестве критерия гомогенности γ можно предложить обобщенный расчетный показатель, построенный на основе анализа локальных составов по осям дендритов и междендритных областей.

Бесплатно

Взаимосвязь текстур деформации и рекристаллизации в технически чистом алюминии

Зорина Мария Александровна, Данилов Сергей Владимирович, Русаков Герман Михайлович, Лобанов Михаил Львович

Статья научная

Структура и текстура проволоки из технически чистого алюминия были исследованы после прокатки с суммарной степенью деформации 90 % и отжигов при температурах 200 и 500 °C. Основной метод исследования - ориентационная микроскопия с использованием дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD). В результате деформации по всему сечению проволоки была сформирована структура, состоящая из вытянутых зерен, характеризующихся наличием ограниченной текстуры, состоящей из компонент: слабой {110} и сильной {112}, но при этом рассеянной поворотом вокруг направления прокатки. В результате рекристаллизации была сформирована разнозернистая структура, характеризующаяся бимодальным распределением размеров зерен. При рекристаллизации формировались и росли зерна со следующими ориентациями: {112}, находящаяся в области рассеяния деформационной компоненты; близкая к {100}, образованная поворотом вокруг оси на 52° от деформационной компоненты {112} {112}, образованная поворотом вокруг оси на 52° от деформационной компоненты {110}. Формирование текстуры рекристаллизации было объяснено подвижностью в металле с ГЦК-решеткой специальной РСУ границы Σ25b, появлению которой предшествовало образование соответствующих специальных разориентаций между компонентами деформационной текстуры.

Бесплатно

Влияние азота и нитридообразующих элементов на прокаливаемость борсодержащей стали

Мазничевский Александр Николаевич, Гойхенберг Юрий Нафтулович, Сприкут Радий Вадимович

Статья научная

Изучено влияние концентрации растворенного в стали азота и малых добавок вводимых нитридообразующих элементов на прокаливаемость борсодержащей марганцовисто-ванадиевой стали 40ГФ-ВИ. Показано, что увеличение концентрации азота с 0,004 до 0,015 % увеличивает прокаливаемость стали. Установлено, что при низком содержании в стали азота (0,004 %) уже небольшого количества титана (около 0,02 %) оказывается достаточно для его связывания в нитриды, что позволяет сохранять большую часть бора в активном состоянии (в твёрдом растворе). При содержании азота в пределах 0,010-0,015 %, что характерно для металла электродуговой плавки, остаточное количество титана и алюминия в пределах 0,015-0,020 % каждого недостаточно для связывания всего азота. В результате часть азота расходуется на образование нитридов бора, что уменьшает эффект влияния последнего на прокаливаемость марганцовисто-ванадиевой стали, микролегированной бором.

Бесплатно

Влияние азота на механические свойства и технологическую пластичность аустенитной стали

Мазничевский Александр Николаевич, Гойхенберг Юрий Нафтулович, Сприкут Радий Вадимович, Савушкина Евгения Сергеевна

Статья научная

Изучено влияние азота (до 0,30 мас. %) на макроструктуру, механические свойства и технологическую пластичность хромоникельмарганцевой стали в сравнении с низкоуглеродистой аустенитной хромоникелевой сталью 03Х18Н11. Изучение макроструктуры слитков опытных сталей в продольном и поперечном направлении показало изменение механизма кристаллизации металла. Добавка азота приводит к уменьшению ширины столбчатых и увеличению зоны равноосных кристаллов, а также вызывает измельчение зерна и уменьшение усадочной рыхлости при одинаковых условиях кристаллизации и охлаждения слитка. Показано, что увеличение концентрации азота в стали приводит к существенному возрастанию прочностных свойств (на 30-60 %) стали при практически неизменной пластичности металла в условиях испытаний при комнатной температуре. С увеличением температуры испытаний происходит постепенное выравнивание прочностных свойств азотистой стали и 03Х18Н11. Наряду с этим обнаружено существенное уменьшение технологической пластичности (~ в 1,5-2,0 раза) азотистой стали при температурах горячей деформации аустенитных сталей. Данное обстоятельство свидетельствует о необходимости изучения вопроса о микролегировании опытной стали бором или редкоземельными металлами для исключения больших потерь на зачистку по поверхностным дефектами в случае промышленного освоения азотистой хромоникельмарганцевой аустенитной стали. Дополнительно оценивали хладоломкость стали с азотом при отрицательных температурах вплоть до -196 °C. Установлено, что до проведения испытаний содержание альфа-фазы в металле составляло менее 1,0 %, а при исследовании разрушенных ударных образцов после испытаний на хладноломкость на поверхности излома обнаружена магнитная фаза в количестве 1,4 % при температуре испытания -100 °С и 2,2 % при температуре испытания -196 °С, что свидетельствует о деформационной природе их возникновения и объясняет снижение ударной вязкости стали с уменьшением температуры испытаний.

Бесплатно

Влияние германия и стронция на микроструктуру и механо-технологические свойства сплава АК9М2

Гулов Саломидин Садриддинович, Ганиев Изатулло Наврузови, Бердиев Асадкул Эгамович, Саидзода Рахимджони Хамро, Ашурматов Джума Тошмуродович

Статья научная

Литейный алюминиево-кремниевый сплав АК9М2 широко используется в автомобилестроении для литья отливок различного назначения. Данный сплав при литье подвергается модифицированию натрием. Однако эффект модифицирования натрием не превышает 30-40 минут, что требует проведения повторной операции. В последнее время все больше в литейном производстве при литье отливок из силуминов применяются лигатуры алюминия со стронцием, которые отличаются длительным действием сохранения эффекта модифицирования вплоть до восьми и более часов, а также после 2-4 переплавов. В связи с этим в работе приведены результаты исследования влияния совместных добавок германия и стронция на механические свойства медистого силумина марки АК9М2, а также микроструктуры сплавов. Показано, что добавки стронция и германия совместно обеспечивают высокую кооперативность роста фаз в эвтектике α-Al-Si, а также упрочнение α-твердого раствора алюминия. Германий и стронций оказывают модифицирующее влияние на микроструктуру сплава АК9М2, результатом чего является рост механических свойств сплавов. При этом добавки до 0,1-0,3 % германия увеличивают жидкотекучесть сплава АК9М2 более чем в 1,3 раза. Это сопровождается уменьшением объема концентрированной усадочной раковины на 10-12 %. Добавки стронция благоприятно сказываются на жидкотекучести сплава лишь при содержании германия около 0,1 % (по массе). Положительное влияние германия на механические и литейно-технологические свойства сплава АК9М2 усиливается в присутствии стронция.

Бесплатно

Влияние горячей прокатки на анизотропию механических свойств алюминиевого сплава 6061

Данилов Сергей Владимирович, Резник Павел Львович, Лобанов Михаил Львович, Головнин Максим Александрович, Логинов Юрий Николаевич

Статья научная

Исследовано влияние изменения скоростных режимов горячей прокатки на механические свойства плиты алюминиевого сплава 6061 системы Al-Mg-Si. Горячая прокатка осуществлялась в двух режимах: при наименьших временных затратах и при пониженной скорости прокатки. После горячей прокатки из центральной части полос отбирались образцы для определения стандартных характеристик, описывающих механические свойства материала: временное сопротивление разрыву σв, условный предел текучести σ0,2 и относительное удлинение δ. Полученные значения зафиксировали анизотропию прочностных свойств. Прочностные свойства во всех случаях были максимальны поперек направления прокатки и минимальны под углом 45° к нему. Снижение скорости прокатки привело к большему упрочнению. Пластические свойства плиты оказались практически изотропными. Ориентационный анализ образцов, основанный на дифракции обратно рассеянных электронов (Electron Backscatter Diffraction - EBSD), показал, что вне зависимости от режима горячей прокатки наблюдалась ярко выраженная кристаллографическая текстура. Основными компонентами текстуры являлись ориентировки: две из {110}, две из {112}, а также (001)[010] и (110)[001]. С помощью программного обеспечения системы анализа Oxford Instruments для одноосного напряженного состояния рассчитывались факторы Тейлора, представляющие собой кристаллографические характеристики относительной прочности материала. Полученные величины факторов Тейлора для образцов, отобранных на механические испытания, подтвердили, что анизотропия прочностных свойств горячекатаной алюминиевой плиты в основном определяется текстурой материала, показателем которой является усредненный по кристаллографическим ориентировкам фактор Тейлора.

Бесплатно

Влияние кремния и микролегирующих элементов на коррозионную стойкость аустенитной стали

Мазничевский Александр Николаевич, Гойхенберг Юрий Нафтулович, Сприкут Радий Вадимович

Статья научная

Изучено влияние концентрации кремния (в пределах 0,14-0,78 мас. %), добавок бора и редкоземельных металлов на коррозионную стойкость низкоуглеродистой аустенитной хромоникелевой стали типа Х18Н11. Показано, что увеличение концентрации кремния в стали с 0,14 до 0,78 мас. % увеличивает скорость межкристаллитной коррозии в сильно окислительной среде (азотная кислота): в закаленном состоянии только при испытании в растворе 27 % HNO3 + 4 г/л Cr+6 и в сенсибилизированном состоянии. При этом повышение температуры нагрева под закалку до 1150 °С позволяет значительно снизить скорость коррозии у стали с 0,78 мас. % Si, мало влияя на скорость коррозии низкокремнистой стали. Установлен различный характер травления образцов при проведении испытаний. Низкокремнистая сталь при испытаниях в азотной кислоте корродирует преимущественно по границам двойников, а высококремнистая сталь - преимущественно по границам аустенитных зерен. Исследовано совместное влияние увеличения концентрации азотной кислоты (от 20 до 65 %) и температуры испытаний (от 100 до 130 °С). С поверхности образцов высококремнистой стали значительное выпадение зерен происходит в условиях испытаний в 56 и 65 % HNO3 при 120 и 130 °С, что резко увеличивает коррозионные потери образцов этой стали, в то время как выпадения зерен у стали с низкой концентрацией кремния не наблюдали. При меньших температурах и концентрациях азотной кислоты коррозионные потери всех сталей сблизились. Показано, что микролегирование редкоземельными элементами не ухудшает коррозионную стойкость сенсибилизированной стали. В отличие от РЗМ, легирование хромоникелевой стали даже небольшой добавкой бора (0,0015 %) на порядок уменьшает коррозионную стойкость стали. Повышение температуры нагрева под закалку бористой стали привело к увеличению скорости коррозии.

Бесплатно

Влияние легирования на свойства высокоотпущенных сталей, применяемых для производства обсадных труб

Усков Дмитрий Петрович, Пышминцев Игорь Юрьевич, Мальцева Анна Николаевна, Смирнов Михаил Анатольевич, Гойхенберг Юрий Нафтулович, Тарасова Елена Александровна

Статья научная

Изучено влияние легирования на свойства высокоотпущенных сталей, применяемых для производства обсадных труб. Показано, что увеличение содержания молибдена от 0,15 до 0,53 % обеспечивает заметный рост механических характеристик хромомолибденовых сталей при отпуске 600-690 °С. Легирование ванадием и ниобием способствует дополнительному повышению прочностных свойств. Наибольшее упрочнение стали с 0,32 % молибдена в высокоотпущенном состоянии обеспечивает комплексное легирование ниобием и ванадием.

Бесплатно

Влияние плазменной резки на микроструктуру и твердость высокопрочной стали

Чукин Михаил Витальевич, Полецков Павел Петрович, Алексеев Даниил Юрьевич, Бережная Галина Андреевна, Гущина Марина Сергеевна

Статья научная

Одним из наиболее перспективных направлений развития современного машиностроения является применение высокопрочных сталей при создании продукции, удовлетворяющей всем современным требованиям рынка. Применение таких сталей позволяет снизить металлоемкость изготавливаемых конструкций за счет уменьшения толщины применяемого металла при сохранении прежней конструктивной прочности, увеличить срок службы изделий за счет повышения износостойкости, а также повысить надежность создаваемой продукции. Процесс переработки высокопрочных сталей имеет ряд особенностей, связанных с повышенной чувствительностью таких сталей к тепловому воздействию. Целью данной работы является исследование влияния плазменной резки на микроструктуру и твердость в зоне термического влияния высокопрочной стали твердостью 500 HBW. Для этого проведены исследования микроструктуры в зоне термического влияния плазменной резки высокопрочной листовой стали твердостью 500 HBW. Результаты исследований показали наличие в зоне термического влияния участков с различной структурой и свойствами: обезуглероженный участок, участок закалки, участок неполной закалки, участок отпуска, основной металл. По мере удаления от границы реза скорость охлаждения и температура металла снижаются, что приводит к понижению твердости стали. Микроструктура основного металла имеет игольчатый вид и состоит из реек разной ориентации и размеров. Структура отдельных участков зоны термического влияния: участка закалки - мартенсит, участка неполной закалки - мартенсит + феррит, участка отпуска - мартенсит отпуска. Также определена общая протяженность зоны термического влияния и длина отдельных ее участков.

Бесплатно

Влияние режимов термической обработки на структуру бронзы БрНХК

Карева Надежда Титовна, Корягин Юрий Дмитриевич

Статья научная

Никель-хром-кремнистая бронза БрНХК, используемая для изготовления контактов, относится к числу умеренно дисперсионно-твердеющих и упрочняется холодной пластической деформацией закаленного сплава с последующим старением. Однако изделия, изготовляемые из бронзы БрНХК, часто не обладают достаточной стабильностью усилия размыкания контактов в процессе эксплуатации. В работе приведены результаты исследования структуры бронзы БрНХК в закаленном и деформированном состояниях, а также после различных режимов старения. Установлено, что уже после закалки в твердом растворе наблюдаются частицы различной формы и размеров на основе хрома с кремнием и отличающиеся содержанием меди и никеля. Старение при 500 °C способствует увеличению размеров выделившихся крупных частиц и обогащению мелких частиц никелем. Показано, что двухступенчатое старение повышает сопротивление релаксации напряжений бронзы БрНХК как в деформированном, так и недеформированном состояниях по сравнению с одинарным старением вследствие изменения химического состава, природы и дисперсности выделившихся фаз.

Бесплатно

Влияние структурных и фазовых изменений при термической обработке трубных сталей на скорость общей коррозии

Маковецкий Александр Николаевич, Мирзаев Джалал Аминулович, Васильев Евгений Николаевич

Статья научная

Коррозия является одним из основных факторов, ограничивающих срок эксплуатации нефте- и газопроводных труб. Для повышения коррозионной стойкости стали легируют элементами, которые позволяют получить плёнку окислов, защищающую металл от растворения. В то же время можно ожидать, что и для обычных углеродистых и низколегированных сталей скоростью коррозии можно до некоторой степени управлять, изменяя их структуру путём термической обработки. Данное исследование посвящено изучению этого фактора на примере трубных сталей 20А и 20ФА. С этой целью стали были подвергнуты 18 различным режимам термической обработки, которые включали нормализацию при различных температурах, полную закалку с высоким отпуском и закалку из межкритического интервала с высоким отпуском. После термической обработки были исследованы механические свойства и скорость равномерной (общей) коррозии сталей в модельной среде, содержащей сероводород, с целью выявить возможное влияние структурных изменений на стойкость против коррозии. Наихудшую коррозионную стойкость обеспечивали режимы с закалкой из межкритического интервала Ac1…Ac3, по-видимому, потому, что перераспределение углерода и легирующих элементов между α- и γ-фазами во время выдержки в межкритическом интервале усиливает коррозию. Но в целом коррозионная стойкость сталей колебалась нерегулярно, без заметной корреляции с размером зерна, характером структуры, температурой отпуска и уровнем ударной вязкости. Таким образом, наглядно продемонстрировано, что сопротивление трубных сталей коррозии в сероводородной среде в основном определяется не режимом термической обработки и особенностями структуры, а химией процесса растворения металла (например, образованием защитных плёнок), а также, возможно, неметаллическими включениями.

Бесплатно

Влияние характера и степени легирования на склонность к проявлению ликвации литых заготовок деформируемых алюминиевых сплавов

Ильин Сергей Иванович, Корягин Юрий Дмитриевич, Шабурова Наталия Александровна, Судариков Михаил Викторович, Воробьев Олег Валентинович, Иванова Анастасия Сергеевна, Семененко Екатерина Олеговна

Статья научная

Получение качественного полуфабриката из алюминиевых деформируемых сплавов для последующей деформации (прокатка, штамповка или прессование) предусматривает получение исходной бездефектной литой заготовки. Уровень механических свойств сплавов в литом и термически обработанном состоянии определяется в основном внутренним строением зерен, поэтому одним из основных параметров, влияющих на качество литой заготовки для последующей пластической деформации, является проявление химической неоднородности зерен по содержанию легирующих элементов, или ликвация. В работе исследуются сплавы АМц, АМг6 и Д16. Указанные сплавы можно условно выбрать в качестве модельных для исследования влияния характера легирования на склонность деформируемых алюминиевых сплавов к проявлению ликвационных эффектов в литом состоянии. Сравнивая локальное содержание легирующих элементов на осях дендритов с марочным составом сплавов, отметим значительное несоответствие. Это отклонение является мерой негомогенности сплава. Принимая за величину, характеризующую степень негомогенности литых сплавов АМц, АМг6 и Д16, степень отклонения состава от марочного, рассчитаны значения среднего коэффициента гомогенности данных сплавов. Определенный для алюминиевой основы сплавов критерий гомогенности показывает зависимость степени гомогенности от изменения характера легирования сплава и содержания легирующих элементов. Выявлены значительные различия между локальными содержаниями легирующих элементов в осях дендритов и марочным составом сплавов.

Бесплатно

Деформационное поведение коррозионностойкой супермартенситной стали в условиях горячей осадки

Рущиц Сергей Вадимович, Ахмедьянов Александр Маратович, Смирнов Михаил Анатольевич, Лапина Ирина Вильевна, Гольдштейн Владимир Яковлевич

Статья научная

На симуляторе термомеханических процессов Gleeble-3800 проведено моделирование горячей деформации одноосной осадкой супермартенситной стали 02Х13Н4М в интервале температур 900-1200 °C со скоростями деформации в диапазоне 0,01-10 с-1. Показано, что напряжения течения увеличиваются с понижением температуры и ростом скорости деформации. При одинаковых температурно-скоростных режимах деформации напряжения течения супермартенситной стали 02Х13Н4М превосходят напряжения течения мартенситной стали 20Х13. Критические деформации, требуемые для начала динамической рекристаллизации, в сталях 02Х13Н4М и 20Х13 имеют близкие значения. Энергия активации процессов горячей деформации стали 02Х13Н4М (442 кДж/моль), определенная регрессионным анализом экспериментальных данных, оказалась несколько выше, чем для стали 20Х13 (430 кДж/моль). Высказано предположение, что это различие обусловлено пониженным содержанием углерода в супермартенситной стали и ее легированием молибденом, резко повышающим энергию активации самодиффузии γ-железа.

Бесплатно

Закалка с последующим обогащением углеродом непревращенного аустенита (Q&P обработка) мартенситной коррозионностойкой стали AISI 414

Рущиц Сергей Вадимович, Ахмедьянов Александр Маратович, Маковецкий Александр Николаевич, Красноталов Александр Олегович

Статья научная

Термическая обработка, заключающаяся в закалке стали до температуры внутри интервала мартенситного превращения с последующим перераспределением углерода между образовавшимся мартенситом и непревращенным аустенитом (Q&P обработка) применена к коррозионностойкой стали мартенситного класса AISI 414 (15Х13Н2). Моделирование режимов Q&P обработки выполнено на симуляторе термомеханических процессов Gleeble 3800. Фазовые превращения в процессе обработки изучались с помощью контактного дилатометра, измеряющего изменение диаметра образца в месте приварки термопары. После аустенитизации при 1150 °С в течение 3 мин температура начала мартенситного превращения исследуемой стали составила 270 °С. Для реализации Q&P обработки образцы закаливали до температур 250, 200, 150 и 100 °С. Перераспределение углерода между образовавшимся мартенситом и непревращенным аустенитом осуществлялось в процессе 3-минутной выдержки при 450 °С. Закалка до температур 200-250 °С с последующим отжигом при 450 °С не обеспечивает обогащение непревращенного аустенита углеродом, достаточное для подавления мартенситного превращения при последующем охлаждении до комнатной температуры. Понижение температуры закалки до 150 °С с последующим отжигом при 450 °С приводит к полной термической стабилизации непревращенного аустенита вплоть до температур -60 °С, что обеспечивает за счет TRIP эффекта высокую низкотемпературную вязкость исследуемой стали (KCV-60 = 59 Дж/см2), превосходящую значения, заложенные в требования к высокопрочным трубным сталям. Сделан вывод о перспективности Q&P обработки исследуемой стали для получения высокопрочного состояния с высоким уровнем низкотемпературной вязкости.

Бесплатно

Изменение микротвердости безвольфрамовых твердых сплавов при их облучении газометаллическим пучком ионов аргона и циркония

Акимов Валерий Викторович, Мишуров Александр Федорович, Негров Дмитрий Анатольевич, Сидорова Яна Александровна, Путинцев Виталий Юрьевич

Статья научная

Рассматривается способ повышения микротвердости поверхности безвольфрамового твердого сплава на основе карбида титана со связующей фазой из интерметаллида никелида титана (TiNi). Известно, что матрица в твердых композиционных материалах должна проявлять способность к произвольному формообразованию в процессе деформации композита, а также хорошо упрочняться и хорошо смачивать твердые частицы, обеспечивая прочную связь по границам фаз и высокую плотность при спекании. Повышение прочностных свойств и твердости композиционных материалов достигают совершенствованием микроструктуры, устранением дефектов в их строении при улучшении процессов смачивания связующей фазой. Экспериментально установлено, что процесс облучения поверхности отполированных образцов ионами Ar+ и Zr+ с энергией около 20 кэВ и дозой 1017 ион/см2 твердого сплава приводит к значительному изменению микротвердости материала за счет образования закалочных точечных дефектов, возникающих при интенсивном нагреве и охлаждении образцов композита. В результате имплантации образцов твердых сплавов структура формируется в крайне неравновесных условиях взаимодействия поверхности безвольфрамового сплава с концентрированным потоком энергии и вещества. Поэтому этот метод повышения прочности и микротвердости является перспективным способом повышения износостойкости дезинтеграторных бил и металлокерамических зубьев, используемых в дорожно-строительных машинах для ремонта дорожного покрытия. Кроме того, изменение температуры, возникающей при облучении твердых сплавов системы TiC-TiNi, играет значительную роль в формировании его структуры и изменении микротвердости на поверхности образцов.

Бесплатно

Изучение влияния замещения кобальтом на структуру никель-цинкового феррита

Шерстюк Дарья Петровна, Стариков Андрей Юрьевич, Живулин Владимир Евгеньевич, Жеребцов Дмитрий Анатольевич, Михайлов Геннадий Георгиевич, Винник Денис Александрович

Статья научная

В работе представлены результаты получения и исследования структуры и свойств никель-цинковых ферритов, легированных кобальтом, с общей формулой Ni0,3Zn0,7-xCoxFe2O4 (при замещении x равном 0; 0,2; 0,4; 0,6). Образцы были получены методом твердофазного синтеза в трубчатой печи с карбидкремниевыми нагревателями при температуре 1150 °С. Проведено исследование морфологии и химического состава на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM 7001F с энергодисперсионным анализатором Oxford Instruments (Inca X-max 80). Исследование фазового состава проведено на порошковом дифрактометре Rigаku Ultimа IV. Полученные данные позволяют утверждать, что все составы из подготовленной линейки образцов монофазны и имеют структуру шпинели. Также исследовано влияние кобальта на параметры кристаллической решетки образцов, которые имеют величину от 8,3743 Å до 8,4085 Å. На гелиевых пикнометрах AccuPyc 1340, Micromeritics проведено исследование плотности образцов. Используя данные о плотности образцов на пикнометре и рассчитанную рентгеновскую плотность, была вычислена пористость материала. Установлено, что по мере увеличения степени замещения кобальта х от 0 до 0,6 наблюдается увеличение кажущейся плотности образцов и уменьшение пористости.

Бесплатно

Журнал