Аннотация: Представлены результаты физического моделирования в лабораторных условиях температурных режимов контролируемой прокатки, ускоренного охлаждения и имитации смотки в условиях двухвалкового стана ДУО 300 на образцах от промышленного сляба, произведенного в ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (ПАО «НЛМК»), из стали марки 30Г2 с целью достижения в металле прочностных свойств, соответствующих группе прочности N80 (временное сопротивление более 689 МПа, предел текучести в диапазоне 552–689 МПа, относительное удлинение не менее 19 %) по ГОСТ 53366/API 5CT. Проведена оценка микроструктуры с применением оптической микроскопии, механических свойств при статических испытаниях на растяжение и динамических испытаниях на ударный изгиб лабораторного металла, прокатанного по различным температурным режимам конца прокатки и имитации смотки. Выданы рекомендации по содержанию химических элементов в стали для соответствия требований нормативно-технической документации различных производителей электросварных труб, определены оптимальные температурные параметры для промышленного опробования в условиях стана 2000 ПАО «НЛМК» для обеспечения группы прочности N80 на основе марки 30Г2 без значительного удорожания при легировании.

Аннотация: Исследована точность построения кривой упрочнения при испытании образцов на одноосное сжатие в зависимости от величины деформации. При построении кривой упрочнения при испытании образцов на одноосное сжатие определяли локальные явления, сопровождающие процесс формоизменения, в том числе влияние изменения твердости по полю течения. Исследована и установлена точность построения кривой упрочнения при одноосном сжатии между замерами величины деформации металла и твердостью при пластическом деформировании. Изучено и определено изменение величины деформации по полю течения образца при формообразовании при построении кривой упрочнения при одноосном сжатии при пластическом деформировании. Построены графики зависимости величины твердости от величины деформации по полю течения при различных степенях осадки цилиндрических образцов для стали 10. Получена возможность прогнозирования свойств деталей, получаемых методами холодной объемной штамповки при использовании кривой упрочнения. Для построения кривой упрочнения зависимости интенсивности напряжения от интенсивности деформации проведены эксперименты по осадке цилиндрических образцов из стали 10. При этом выполнена оценка точности определения этих величин.

Аннотация: Защита стальных изделий и конструкций от коррозионного разрушения в настоящее время приобретает особую актуальность. Наиболее доступным и практичным способом защиты является применение цинксодержащих покрытий. Важным этапом обеспечения длительной эксплуатации оцинкованного металлоизделия или конструкции является выбор метода, используемого при нанесении такого защитного покрытия. На практике возможно получение цинксодержащих покрытий, различных по толщине, свойствам, структуре, фазовому составу и другим характеристикам. Нерациональный выбор метода нанесения такого покрытия для изделий и конструкций, работающих в определенных условиях, может привести к дополнительным эксплуатационным и финансовым затратам. Представлена информация о наиболее перспективных способах формирования цинковых покрытий на стальных изделиях. Проведен сравнительный анализ толщины, структурного и фазового состояния, а также основных эксплуатационных свойств (микротвердости, коррозионной стойкости, адгезионной прочности сцепления покрытия с основным металлом) защитных цинковых покрытий, сформированных различными методами. Установлено, что для обеспечения высокого уровня адгезии и противокоррозионной способности большое значение имеет взаимодействие металлов основы и покрытия с образованием железоцинковых фаз. Отсутствие этих фаз приводит к снижению эксплуатационных характеристик покрытия. Исследовано влияние микродобавок алюминия к цинку на особенности структуры и фазового состояния покрытия, а также на рост железоцинковых слоев при термодиффузионном цинковании холоднокатаной стали. Определено, что алюминий препятствует образованию железоцинковых фаз, но способствует получению более равномерного цинкового покрытия.

Аннотация: Отмечен вклад Г. С. Гуна в решение научных и практических задач, связанных с процессами производства металлоизделий различного назначения. Отличительной чертой его деятельности являлось создание научных групп, в состав которых входили известные ученые и молодые исследователи. Это гарантировало успешное достижение требуемого результата. Основой такого подхода к организации научной деятельности являлись многолетние традиции кафедры прокатно-волочильного производства, которую возглавлял Г. Э. Аркулис. Предложено использование основных положений теории совместной пластической деформации разных металлов применительно к процессам обработки давлением многофазных сталей. Отличительной особенностью предлагаемого подхода является учет вида и количественного соотношения фаз, составляющих структуру стали. Для учета доли той или иной фазы в общем объеме материала предлагается использовать понятие «фазовый коэффициент заполнения». В качестве примера выбран процесс горячей прокатки стали 09Г2С. Виды и численное соотношение фаз, а также их свойства при контролируемых температурах горячей прокатки получены при помощи программного обеспечения JMatPro. Проведенные расчеты показали хорошую сходимость результатов полученных аналитических уравнений с производственными режимами горячей прокатки данной стали. Разработанный подход можно использовать для разработки технологических режимов обработки давлением многофазных сталей в условиях отсутствия статистических данных об особенностях изменения их структурно-фазового состояния.

Аннотация: Рассмотрен выбор технологии получения флюсовой добавки из фторсодержащих отходов. Проведен анализ использования природного и искусственного флюорита во флюсовых продуктах при производстве чугуна и стали. Показано, что имеющийся дефицит плавикового шпата можно восполнить использованием фторсодержащих отходов алюминиевого производства. Приведено обоснование выбора технологии каустификации мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов с целью получения продукта, содержащего синтетический флюорит и графитированный углерод. На основе анализа фазового и элементного состава выбран фторсодержащий сырьевой источник для каустификации — угольная пена. Описан механизм и приведено термодинамическое моделирование процессов, протекающих в системе при каустификации угольной пены. Описана методика каустификации. Фазовый и элементный состав исходного сырья и высушенного продукта определен с использованием методов рентгенофазового и рентгеноспектрального анализа, состав жидкой фазы — с применением химических титриметрических методов. В результате лабораторных экспериментов по каустификации угольной пены оценены кинетические ограничения процесса каустификации, на основе которых установлены оптимальные режимные параметры процесса. Показана возможность получения флюсовой добавки для выплавки стали каустификацией фторуглеродсодержащих отходов. Получен продукт каустификации, который содержит 60–65 % CaF2 и 10–12 % глинозема и может быть перспективной флюсовой добавкой для производства чугуна и стали. Графитированный углерод в составе флюса является выгорающей добавкой, уменьшающей энергозатраты на процесс. Полученный по безотходной технологии раствор каустической щелочи с концентрацией 15–20 г/дм3 NaOH можно использовать в качестве газоочистного раствора на стадии «мокрой» очистки отходящих газов, например от остатков фтористого водорода и соединений серы.

Аннотация: Одним из наиболее важных показателей, определяющих надежность шаровых шарниров подвески и рулевого управления автомобилей, согласно требованиям отечественных стандартов и технических спецификаций автопроизводителей, является долговечность эксплуатации, которая, в частности, характеризуется гамма-процентной наработкой до отказа шаровых пальцев. По требованию многих производителей автомобилей в процессе проектирования узлов подвески и рулевого управления необходимо определять наработку до отказа шаровых пальцев, в течение которой отказ объекта не возникнет с вероятностью 90 %. В основе определения указанного показателя находится анализ данных по случайной выборке двухпараметрического распределения Вейбулла, полученных по результатам проведения эксперимента. Рассмотрен порядок определения гамма-процентной наработки до отказа шаровых пальцев рулевых наконечников автомобиля марки «лада ларгус», выполненных из среднеуглеродистой низколегированной стали.

Аннотация: В 2021 г., встречаясь с выпускным классом Проектной школы Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова (МГТУ им. Г. И. Носова), достаточно «сильными» ребятами, мотивированными на поступление в вуз, я поинтересовался, что означает для них термин «быть успешным» в современном мире. Не претендуя на глубокие социологические исследования, результат опроса несколько удивил, если не сказать — поразил меня. Среди ответов прозвучали такие категории, как «деньги», «работа», «уважение», «хобби», но слов, о порядочности, честности, трудолюбии, нравственных и общечеловеческих ценностях ни от одного из учеников не прозвучало. Я объяснил это для себя не вполне корректной постановкой вопроса, но этот случай послужил идеей для освещения роли человеческих отношений в современном научном пространстве, а сделать это лучше всего на примере своих учителей, коим с гордостью считаю Геннадия Семеновича Гуна.

Аннотация: Рассмотрено влияние легирования кремнием интерметаллидных сплавов системы Fe – Al в концентрационном диапазоне содержания алюминия 25–34 % (ат.) на фазовый состав и твердость. Предложен способ формирования литых образцов для исследования указанных параметров на основе процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Исходными материалами служили железный сурик, алюминиевая пудра марки ПАП-1, сварочные проволоки из алюминия (СвА99) и алюминиевых сплавов (СвАК5, СвАК10). Из указанных материалов изготавливали прекурсоры в виде алюминиевых проволок с экзотермической обмазкой и затравкой (смесь бертолетовой соли и алюминиевой пудры) для инициирования процесса СВС, который осуществляли в графитовой оснастке. Каждый вариант синтеза литого интерметаллидного образца выполняли в составе пяти параллельных прекурсоров. Полученные экспериментальные данные подвергали статистической обработке в целях установления их репрезентативности и адекватности на основе использования критериев Смирнова – Граббса и Стьюдента. Установлено, что при использовании в прекурсоре сварочной проволоки СвА99 фазовый состав синтезированного интерметаллидного сплава представлен α-фазой и интерметаллидами FeAl и Fe3Al. Доминирующая доля присутствующего в сплаве алюминия (70 %) идет на образование интерметаллида FeAl. Остальная доля распределяется в основном на формирование интерметаллида Fe3Al (28 %) и твердого раствора в α-Fe (2 %). Введение в состав прекурсора сварочных проволок СвАК5 и СвАК10 способствовало легированию фазовых составляющих интерметаллидного сплава кремнием и исчезновению твердого раствора α-Fe(Al). При этом соотношение оставшихся фаз (FeAl и Fe3Al) менялось в сторону его уменьшения в следующей последовательности 2,46; 1,92; 1,51 при соответствующем изменении марок алюминиевой проволоки в прекурсорах СвА99, СвАК5 и СвАК10. При этом твердость образцов имеет значимую тенденцию к увеличению: 44, 52, 56,4 HRC.

Аннотация: Листогибочные трехвалковые вальцы применяют для производства изделий цилиндрической, овальной и конической формы путем гибки листового металла. Принцип работы таких вальцов основан на противоположно направленном вращении валков, вследствие которого происходит захват листового материала и его гибка по заданному радиусу. В процессе формовки валки совершают реверсивное движение, при этом верхний валок может подниматься и опускаться для регулировки диаметра формуемой заготовки. Долговечность работы стальных толстостенных труб большого диаметра (ТБД) на магистральных газо- и нефтепроводах существенно зависит от качества и прочности изоляции внешней и внутренней поверхности труб. Такие трубы имеют внешнее прочное антикоррозионное трехслойное полиэтиленовое или полипропиленовое покрытие. Для изоляции внутренней поверхности ТБД можно, например, наносить на внутреннюю поверхность трубы тонкий слой антикоррозийной стали, который не разрушается при перекачке газа и нефти, содержащих кислотные агрессивные компоненты. Срок службы таких стальных толстостенных биметаллических (плакированных) ТБД с внутренним покрытием из антикоррозийной стали толщиной около 2–3 мм около 40 лет. Такие трубы производят, например, на трехвалковых вальцах Haeusler из биметаллического листа, основой которого является высокопрочная трубная сталь (подложка) толщиной 17–32 мм класса прочности К55–К65, покрытая слоем антикоррозийной стали толщиной около 2–3 мм. Вальцовка биметаллического листа качественно отличается от вальцовки монометаллического. Построена математическая модель расчета кривизны биметаллического листа после его упругопластического изгиба на трехвалковых вальцах.

Аннотация: Формирование качества поверхности калиброванного проката является сложной комплексной задачей, включающей вопросы подготовки поверхности заготовки, а также выбора смазочных материалов. Смазочные материалы, применяемые для снижения трения и износа инструмента, являются необходимым и важным элементом технологического процесса. Процессы окисления и разложения некоторых составляющих технологической смазки приводят к существенному уменьшению толщины смазочного слоя в контактной зоне и снижению экранирующей способности в условиях высоких температур и давлений, что негативно сказывается на качестве поверхности калиброванного проката. Для оценки качества технологической смазки целесообразно проводить измерение ее термоокислительной и термической стабильности. Данные измерения выполнены при помощи метода синхронного термического анализа. Приведены особенности методики проведения эксперимента и обработки опытных данных с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термогравиметрического (ТГ) анализа. Предложены показатели оценки термоокислительной и термической стабильности смазочных материалов, позволяющие определять температурный диапазон работоспособности и потенциальный ресурс их применения. Результаты исследования показали, что термоокислительная стабильность синтетической технологической смазки Политрен ХП-16 составляет 260 °C, термическая стабильность (термостойкость) — 192 °C. Установлено, что использование смазки Политрен ХП-16 при волочении заготовки после дробеметной обработки позволяет получить калиброванный прокат из стали марки 35 с требуемым качеством поверхности при температурах в очаге деформации, не превышающих 260 °C.

Аннотация: Выполнен анализ влияния параметров платинитовой проволоки на ее функциональные свойства. Платинит — это биметаллический композиционный материал специального назначения, включающий сердечник из прецизионного железоникелевого сплава 43Н и внешнюю оболочку из электротехнической меди. В качестве изучаемых параметров рассмотрены коэффициент линейного теплового расширения (КЛТР), на величину которого влияет разнотолщинность компонентов платинита, и наличие на поверхности проволоки оксидного слоя. Под функциональным свойством в работе понимают возможность формирования вакуум-плотного спая платинита со стеклом. Изучение закономерностей влияния разнотолщинности платинитовой проволоки на КЛТР осуществлялось методом теоретического анализа и расчетного эксперимента. Тестовые расчеты проводили с использованием полученных в ходе теоретического исследования аналитических зависимостей с учетом информации о физико-механических свойствах исследуемых материалов. Отмечено, что фактическое значение КЛТР платинита чувствительно к двум факторам: содержанию никеля в материале сердечника и массовой доле меди в композиции. Приведены зависимости, позволяющие рассчитывать численные значения массовой доли меди в направлениях максимальной и минимальной толщин оболочки, определяющие радиальное тепловое расширение композиции в этих толщинах и отражающие неравномерность тепловой деформации контура поперечного сечения в целом. Проведенный анализ показал, что даже полное соответствие качества платинита требованиям действующих нормативных документов не исключает появление брака в виде отлипания стекла или его растрескивания еще на стадии изготовления приборов. Не исключена также вероятность потери герметичности электровакуумных приборов и при дальнейшей эксплуатации.

Аннотация: Повышение качества и объемов производства стальных канатов, широко применяемых во многих отраслях промышленного производства и являющихся продукцией глубокой переработки метизного передела черной металлургии, является актуальной задачей в современных экономических условиях. Основными показателями качества канатов являются значения механической и усталостной прочности, которые определяются соответствующим показателем повивочной проволоки. Формирование показателей прочности и усталости стальной высокоуглеродистой проволоки при ее волочении в монолитных волоках определяется деформационными режимами, реализуемыми в конкретных маршрутах волочения. Основными показателями последних являются степени суммарной и единичной (кратность волочения) деформации. Принято считать, что прочность готовой проволоки определяется суммарной степенью деформации и не зависит от единичной степени. Исследовано влияние единичной степени деформации на эффективность процесса волочения (затраты, устойчивость, время), неравномерность деформации и характер напряженного состояния проволоки. Однако влияние единичного обжатия на усталостную прочность проволоки исследовано недостаточно. Проведенные в данной работе экспериментальные исследования по волочению патентированной заготовки диаметром 3,8 мм по маршрутам со средними обжатиями 22, 25 и 29 % показало, что с увеличением значения единичного обжатия растут значения прочности (по линейной зависимости) и усталостной прочности (по экспоненте) и снижается число перегибов. Моделированием в программном комплексе DEFORM 3D установлено, что на различие механических и пластических свойств готовой проволоки большое влияние оказывает неравномерность накопленной степени деформации по сечению проволоки между ее центром и поверхностью, что приводит к образованию определенного градиента. Приведены расчеты значения градиента накопленной степени деформации при волочении в пяти-, шести- и семикратных маршрутах волочения. Даны рекомендации по методике расчета маршрутов волочения.

Аннотация: Одними из наиболее опасных технологических дефектов сварных соединений конструкций из высокопрочных хладостойких сталей являются холодные трещины, развитие которых происходит после окончания сварки в течение нескольких часов или суток. Причиной их возникновения является, как правило, образование закалочных структур в результате больших скоростей охлаждения металла сварного соединения. Выполнены оценка свариваемости и анализ сопротивляемости образованию холодных трещин новой низкоуглеродистой высокопрочной хладостойкой стали марки 20Г2СМРА. Для проведения исследований листового проката данной стали толщиной 20–25 мм подготовлены технологические пробы «Тэккен». Сварку проб выполняли на роботизированном комплексе FANUC ARC Mate 120iC плавящимся электродом различных марок (OK AristoRod 69, Св-08А) в среде защитных газов. Проведен комплексный металлографический анализ сварных соединений исследуемой стали в различных участках: металле шва, зоне термического влияния, на участке перехода от зоны термического влияния к основному металлу, а также в основном металле. Приведены распределения твердости по сечению во всех зонах сварного соединения, получены зависимости твердости HV1 на каждом исследуемом участке при различных режимах сварки, а также выбранных сварочных материалах. Показано, что наиболее опасными являются участки частичного расплавления и перегрева (крупного зерна) сварного соединения, расположенные в корне шва в зоне конструктивного концентратора напряжений. Установлено, что применение для сварки корневого прохода толстолистового проката присадочной проволоки пониженной прочности, так же, как и повышение температуры начала сварки, обеспечивают сопротивляемость образованию холодных трещин сварных соединений высокопрочной хладостойкой стали марки 20Г2СМРА.