Аннотация: Исследованы микроструктура, фазовый состав и механические характеристики композита сталь - бронза, полученного методом электроннолучевого аддитивного производства c одновременной подачей проволок алюминиевой бронзы БрАМц92 и нержавеющей стали 06Х18Н9Т. Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что композит содержит 25 % (об.) алюминиевой бронзы и это приводит к формированию трехфазной структуры, состоящей из зерен γFe, αFe и αCu. По данным сканирующей электронной микроскопии объемная доля аустенита, феррита и бронзы в композите сталь - 25 % бронзы составляет 40,7, 35,7 и 23,6 % соответственно. Неравновесные условия процесса электроннолучевого аддитивного производства приводят к выделению дисперсных частиц в зернах аустенита и феррита. В зернах аустенита выделяются дисперсионно упрочняемые частицы меди со средним размером частиц 40 нм, объемная доля которых составляет 47 %. В зернах феррита выделяются дисперсионно упрочняемые частицы NiAl с объемной долей20 %, средний размер которых составляет 44 нм...

Аннотация: В статье рассматриваются вопросы формирования модельных реализаций временных рядов данных (на основе натурных данных) контролируемых и неконтролируемых воздействий в тренажернообучающих системах и системах цифрового моделирования. Такие тренажеры получают все более широкое распространение в связи с развитием информационных и компьютерных технологий, автоматизированных систем научных исследований, обучающих систем, технологий цифрового моделирования (АПМмоделирования), а также цифровых двойников и систем усовершенствованного управления. Сформированные реализации воздействий могут характеризовать ситуации нормального протекания процесса, аварийных и предаварийных состояний, или специфичные типопредставительные ситуации для обучения операторов и технологического персонала, тестирования программного обеспечения, исследования и настройки алгоритмов и поиска оптимальных управляющих воздействий. На примерах из металлургической отрасли показана возможность формирования нескольких взаимосвязанных воздействий на основе моделей нелинейной динамики и многовариантных динамических баз данных...

Аннотация: Приведены результаты металлофизических исследований эффектов структурообразования в поверхностных слоях твердых сплавов системы WC - Со при экстремальном термодеформационном воздействии импульсного лазерного излучения. Структурная организация и свойства твердых сплавов ВК6, ВК8, ВК10 при обработке с плотностью мощности излучения 175 МВт/м2 определяются состоянием зон, формирующихся вокруг включений карбидов вследствие появления на границах композиции карбид - связка напряжений разного рода, в том числе термострикционных и фазовых. Результатом является растворение пограничных зон карбидов за счет контактного плавления, что сопровождается взаимным массопереносом атомов на границах в системе карбид - связка с возможным формированием тонкой супертвердой оболочки. Эти процессы позволяют создавать в твердых сплавах композиции с набором дифференцированных свойств, задаваемых варьируемыми параметрами процесса лазерной обработки и составом исходных материалов. Показано, что после лазерного легирования с плотностью мощности излучения 200 МВт/м2 появляющиеся в поверхностных слоях твердых сплавов с покрытиями (кобальтовыми, никелевыми) температурные градиенты и термические напряжения способствуют конвективному перемешиванию расплавленных компонентов покрытий и их проникновению в твердый сплав на глубину более 20 мкм...

Аннотация: Раскисление (снижение концентрации растворенного в жидком металле кислорода) является неотъемлемой частью технологии производства сталей. Для получения глубоко раскисленного металла на металлургических предприятиях применяется в основном алюминий. Необходимо учитывать, что легирующие элементы сталей и сплавов при определенных условиях могут выступать как элементыраскислители, внося вклад в комплексный характер процесса раскисления. Практически все стали содержат марганец в той или иной концентрации. Изучение процессов взаимодействия в системе Fe - Mn -Al - O - С при температурах сталеварения имеет прикладное значение. В настоящей работе проводится термодинамический анализ раскислительной способности алюминия в кислородсодержащих железомарганцевых расплавах. При этом учитывается влияние углерода на ход процесса раскисления. Эффективным в исследовании является применение методики построения поверхности растворимости компонентов в металле (ПРКМ) - диаграммы, которая связывает составы жидкого металла с составами сопряженных неметаллических фаз...

Аннотация: Изучена эволюция сдвиговой деформации в стали со структурой отпущенного мартенсита при активном растяжении. Цель работы – выявление закономерностей развития деформации на масштабно-структурных уровнях: пакет, пластина, фрагмент пакета и рейка. Исследуется деформационный рельеф, формирующийся на разных стадиях пластической деформации. Методы исследования: оптическая, просвечивающая и сканирующая электронная микроскопия. Измерены количественные характеристики деформационного рельефа: мощность сдвига (Р), расстояние (Х) между следами сдвига и их длина. Проведена статистическая обработка, получены средние значения характеристик и установлена их связь со степенью пластической деформации. Развитие сдвиговой деформации в пакетной составляющей мартенсита происходит с образованием двух подсистем следов сдвига: тонкие и грубые. Подсистемы тонких следов формируются с самого начала пластической деформации. Появление и эволюция подсистемы грубых следов коррелирует с образованием в образце первой (длинной) шейки, то есть является основным механизмом, приводящим к локализации пластической деформации в масштабах образца. Местами локализации грубого сдвига являются приграничные области реек и фрагментов пакета. Выявлена связь между локализацией подсистем грубых следов сдвига и формированием фрагментированной дислокационной структуры. Величины средней мощности сдвига в тонких <Pf> и грубых <Ps> следах не зависят от степени локальной пластической деформации образца во всем интервале степеней деформации и остаются постоянными вплоть до разрушения (<Pf> = 0,1 мкм и <Ps> = 0,3 мкм).

Аннотация: В последнее время наблюдается тенденция улучшения характеристик и действенности всех существующих средств измерения за счет скачка развития технологий. Практически в каждой отрасли промышленности применяются разнообразные технологии, использующие контроль температуры. Температуру нагретого тела можно оценить путем измерения параметров его теплового излучения, которое представляет собой электромагнитные волны различной длины. Замер температуры необходим для комфортного автоматического контроля и управления процессами производства. Использование бесконтактных средств дает возможность осуществлять измерение температуры, вопервых, перемещающихся предметов, вовторых, предметов, находящихся в малодоступных местах, втретьих, избежать повреждения измерительных приборов при контроле больших температур. Высокое быстродействие, вероятность измерения температуры без отключения объекта от технологического процесса, обеспечение безопасности персонала, замер температуры до 3000 °С - это достоинства бесконтактного способа измерения температуры...

Аннотация: Время информационных технологий определяет свои приоритеты, которые являются обязательным условием построения конкурентоспособного производства и экономики. Повсеместное распространение цифровизации - один из базовых признаков новой экономики, нового типа социальноэкономического устройства, постепенно формируемого в современном мире путем внедрения достижений научнотехнического прогресса и инновационных методов хозяйствования, интеллектуализации и капитализации человеческих знаний, использования передовых новейших информационных и материальных технологий, ускоренного развития наукоемких отраслей экономики, становления творческого, эффективного, рационального информационноматериального производства. В настоящее время на крупных литейных предприятиях с массовым и крупносерийным производством отливок в целом решена задача автоматизации управления технологическими процессами с использованием цифровых систем управления. Они реализуют алгоритмы управления технологическими процессами литья в замкнутых контурах (локально)...

Аннотация: Высокоэнтропийные сплавы являются многоэлементными материалами и содержат не менее пяти элементов близкой концентрации. Высокоэнтропийные сплавы являются, как правило, однофазными термодинамически стабильными твердыми растворами замещения, преимущественно на основе объемноцентрированной кубической и гранецентрированной кубической кристаллической решеток. Стабилизация твердого раствора при кристаллизации высокоэнтропийного сплава обеспечивается взаимодействием ряда факторов, а именно, высокой энтропией смешения, низкой скоростью диффузии компонентов, малой скоростью роста кристаллитов из расплава. Целью настоящей работы являлось получение новых знаний о структуре и свойствах высокоэнтропийных пленок, синтезированных на металлической подложке при осаждении многоэлементной металлической плазмы в среде аргона. Плазма была сформирована в результате электродугового с плазменным ассистированием независимого распыления катодов титана, алюминия, меди, ниобия, циркония. В результате выполненных исследований выявлен режим осаждения, который позволяет формировать пленки различной толщины близкого к эквиатомному состава...

Аннотация: Изучена кинетика структурообразования композиционного материала типа железобронза, содержащего твердые смазочные материалы. В зависимости от давления прессования и температуры спекания в структуре железобронзы обнаруживаются бинарные и сложные фазы. Наличие твердых смазочных веществ в составе композиционного материала значительно снижает взаимодействие жидкой (бронза) и твердой (железо) фаз при спекании. В качестве твердых смазок используются тальк и графит, которые являются термостойкими при температуре спекания 850 - 1150 °С. Присутствие талька, который располагается на поверхности спрессованных частиц железа, меди, олова и графита, значительно снижает эффект их взаимодействия: микрочастицы талька обволакивают их, а за счет термической стойкости сохраняется такое состояние до высоких температур (примерно 900 °С). Показано, что в микроструктуре железобронзы, спеченной при температуре 850 °С, перлит отсутствует. Это объясняется адсорбирующей способностью талька на поверхности частиц железа, что препятствует диффузии углерода в его кристаллическую решетку...

Аннотация: В работе исследованы зависимости между скоростью распространения ультразвука и механическими характеристиками в процессе одноосного растяжения аустенитной нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, обладающей уникальным комплексом физикомеханических свойств, включая высокие показатели прочности, пластичности, ударной вязкости и хладостойкости. Данный комплекс физикомеханических свойств обеспечивается благодаря действию различных механизмов пластической деформации (дислокационное скольжение/двойникование, образование дефектов упаковки, мартенситное превращение). Следует отметить, что оценка изменения механических характеристик металлов (особенно при низких температурах) является весьма трудоемкой задачей и требует применения неразрушающих методов контроля. Экспериментальные результаты были получены с помощью стенда, предназначенного для синхронизированного с записью диаграммы напряжение - деформация определения скорости распространения ультразвука и коэффициента затухания ультразвуковой волны как функций деформации...

Аннотация: Рассматривается общая характеристика алгоритма прогнозирования состава конечного шлака в доменной печи в режиме реального времени. В основе алгоритма лежат фундаментальные знания о процессах, протекающих в печи, и общие закономерности переходных процессов. Алгоритм позволяет выполнять прогнозирование на текущий момент времени и за каждый час на десять часов вперед. Используются линеаризованная модель доменного процесса и натурноматематический подход. В модели учитываются динамические характеристики доменных печей по различным каналам воздействия, которые изменяются и зависят от вида воздействия, режимных параметров работы печей и свойств проплавляемого сырья. Это позволяет осуществлять настройку модели на условия функционирования объекта, учитывать при моделировании изменения состава и свойств железорудного сырья и кокса, дутьевых и режимных параметров доменной плавки. Программное обеспечение информационномоделирующей системы прогнозирования состава и свойств конечного шлака в доменной печи в режиме реального времени разработано на языке программирования C# на базе фреймворка ASP.NET MVC с использованием кроссплатформенной программной платформы .NET 5...

Аннотация: Ферритномартенситные жаропрочные высокохромистые стали (ФМХС) с содержанием хрома 11 - 12 % подвергают закалке на мартенсит от температур 1050 - 1100 ºС. Возможные нежелательные последствия нагревов на такие высокие температуры - увеличение размеров аустенитного зерна, увеличение количества дельтаферрита в итоговой структуре, снижение механических характеристик. В работе изучено изменение всех этих факторов при нагревах ФХМС до температур закалки в интервале 950 - 1250 °С. Проведен анализ соотношения содержания мартенсита (его количество отождествляли с долей аустенита перед закалкой) и высокотемпературного дельтаферрита на металлографических шлифах. Обнаружено, что изменение структуры изученных ФХМС при нагревах на температуры 1150 °С и выше зависит от структурного класса сталей. В сталях, которые при комнатной температуре состоят из мартенсита и дельтаферрита, или в которых дельтаферрит начинает образовываться при температурах нагрева 1200 °С и выше, размер аустенитного зерна уменьшается с ростом температуры в интервале 1200 - 1250 °С, а количество дельтаферрита увеличивается...

Аннотация: Приведены результаты рафинирования кремния металлургических марок на основе выщелачивания примесей неорганическими кислотами. Образцы кремния как объекты исследований изучаются металлографическим, рентгенофлюоресцентным методами, а также рентгеноспектральным микроанализом. Для повышения качества кремния были проведены экспериментальные работы по его гидрометаллургической очистке растворами различных кислот (10 %ными H2SO4 , HCl, HNO3 ; 4 %ной HF) и их смесями. Рассчитаны изменения энергии Гиббса для реакций взаимодействия с реагентами основных примесных включений, зафиксированных в исследуемых образцах кремния (FeSi2 , Fe2Si, FeSi, AlFeSi, AlFeSi2 , Al3FeSi2 , FeSi2Ti, FeAlTiSi, TiSi2 , Ca2Si). Эксперименты проводились на пробах кремния крупностью частиц -200 мкм при постоянном перемешивании магнитной мешалкой при температуре 60 °С, продолжительности1 ч и соотношении Ж:Т = 5:1. Определение концентрации примесных элементов в растворе после выщелачивания проводили атомноэмиссионным методом...

Аннотация: Исследуемый в работе жаропрочный сплав марки CompoNiAlM53 на основе моноалюминида никеля получен методом селективного лазерного сплавления (СЛС) сфероидизированного порошка фракции 20 - 45 мкм. Порошок сплава изготовлен по интегральной технологии, включающей в себя самораспространяющийся высокотемпературный синтез из элементов, измельчение спеков, ситовую и воздушную классификацию, последующую сфероидизацию порошковых частиц в потоке термической плазмы и ультразвуковую очистку сфероидизированных частиц от нанофракции. Путем параметрических исследований осуществлена отработка режимов СЛС на установках SLM 280H и TruPrint 1000. Механические испытания образцов проведены по схеме одноосного сжатия со скоростью деформирования dε/dt = 10-4 с-1 в интервале температур 1023 - 1273 К. Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии исследовано влияние размера пятна лазера на эволюцию микроструктуры и термомеханические свойства консолидированного методом СЛС материала в сравнении с полученным методом горячего изостатического прессования (ГИП). Установлено влияние постобработки ГИП + ТО (старение в вакууме) на структуру и механические свойства материла. Условный предел текучести при 1073 К сплава, выращенного на аддитивной установке с диаметром пятна лазера 38 мкм, в состоянии СЛС + ГИП + ТО составил 500 МПа, что превышает на 220 МПа предел текучести образцов, изготовленных с помощью гранульной металлургии с применением ГИП.

Аннотация: На основании металлографических исследований определены характерные дефекты мелющих шаров, прокатанных из отбраковки непрерывнолитых заготовок рельсовой стали марки К76Ф. Установлена взаимосвязь наличия внутренних дефектов шаров с их ударной стойкостью. Наибольшее влияние на снижение ударной стойкости шаров оказывают дефекты в виде внутренних трещин со скоплениями неметаллических включений в области их локализации и флокены. Такие дефекты являются причиной разрушения шаров при испытаниях на ударную стойкость в 62 и 17 % случаев соответственно. Влияние внутренних трещин без значительных скоплений неметаллических включений и закалочных микротрещин, расположенных по границам раздела фаз, оценивается на уровне 12 и 9 %. Установлены закономерности и механизм влияния химического состава отбраковки заготовок рельсовой стали К76Ф на вероятность разрушения производимых из них шаров при испытаниях на ударную стойкость. Увеличение содержания серы в заготовках рассматриваемой рельсовой стали снижает ударную стойкость производимых из них шаров, так как способствует образованию непластичных сульфидов, которые концентрируются в области расположения внутренних трещин...