Аннотация: В настоящей работе выполнено сравнение двух технологических методов изготовления высокоэнтропийных сплавов системы Co – Cr – Fe – Mn – Ni: вакуумно-индукционного литья и проволочно-дуговой наплавки. Структура образцов сплавов, изготовленных литым способом, полностью состояла из гранецентрированной кубической решетки с ликвационным обогащением междендритных областей никелем и марганцем. Максимальная микротвердость достигала 155 HV при содержании 30 ат. % Mn и 10 ат. % Fe, однако параметр износа при этом был минимален и составил 8,81·10-5 мм3/Нм. Оптимизация состава до Co20Cr20Fe30Mn10Ni20 позволяет снизить до 2,09·10-5 мм3/Нм, что в 4,2 раза ниже, чем у обогащенного марганцем аналога. Структура сплава при проволочно-дуговом изготовлении обусловлена выраженной структурной неоднородностью, возникающей вследствие быстрой кристаллизации и диффузии железа из подложки. Несмотря на микротвердость, изменяющуюся от 151 до 181 HV, образцы демонстрируют временное сопротивление разрыву 943 МПа и удлинение 36,8 %, что превосходит показатели литых аналогов. В литом состоянии, напротив, структура формируется в условиях более медленного охлаждения, что способствует дендритной ликвации и относительно низкой дисперсности структурных составляющих, ограничивая пластичность и износостойкость. Полученные результаты позволяют рассматривать дуговую наплавку как перспективный способ локального формирования износостойких функциональных слоев с высокой прочностью и вязкостью, тогда как литой способ пригоден для получения объемных заготовок с предсказуемой, но менее высокой износостойкостью. Предложены стратегии оптимизации: для литых сплавов регулирование соотношения марганца, железа и термическая обработка; для дуговых покрытий  контроль тепловложения и состава шихты для минимизации разбавления железом.

Аннотация: В статье рассмотрены современные методы ступенчатой закалки высоколегированных сталей, применяемые для повышения механических и эксплуатационных свойств инструментов и деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и износа. Проведен анализ влияния температурной схемы закалки, продолжительности выдержки и скорости охлаждения на механические свойства стали. Особое внимание уделено двухступенчатым режимам термической обработки, позволяющим оптимизировать распределение карбидов, снизить внутренние напряжения и повысить твердость материала без существенного снижения его вязкости. На основании анализа экспериментальных данных показано, что ступенчатая закалка обеспечивает более равномерное образование мартенсита и предотвращает образование трещин при охлаждении толстых заготовок. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических процессов термообработки штамповых и режущих инструментов, а также деталей машин, эксплуатируемых в агрессивных условиях.

Аннотация: В статье рассматривается реализация расчетно-аналитического метода (РАМ) нормирования расхода металла при производстве холоднодеформированных труб в условиях внутриотраслевой кооперации (на примере Трубного завода №1 и Трубного завода №2). Актуальность исследования связана с тем, что расходы на металл составляют значительную долю в себестоимости трубной продукции (до 90 %) и необходимостью точного планирования затрат в нестационарных экономических условиях. Цель работы – разработать методический и программный инструментарий для пооперационного учета отходов и потерь металла, позволяющий устанавливать нормы расхода на всех этапах производства. Исследованы технологические маршруты изготовления холоднодеформированных труб, а также систематизированы виды отходов (обрезь, стружка, потери при нагреве, безвозвратные потери) по переделам. Методы исследования включают математическое моделирование образования отходов и потерь металла, формализацию расчетных алгоритмов в виде методической документации и разработку специализированного программного обеспечения. Программный продукт обеспечивает автоматизированный расчет частных расходных коэффициентов металла (РКМ), норм расхода металла (НРМ), структуры и массы отходов и потерь (СОП и МОП), а также подготовку отчетности в соответствии с корпоративными требованиями. В результате исследования создана математическая модель, адаптированная к актуальным технологиям и оборудованию производства холоднодеформированных труб Трубного завода № 2. Модель учитывает дифференциацию по индивидуальным технологическим схемам и признакам продукции, включая использование горячепрессованных труб в качестве исходной заготовки. Разработанное ПО позволяет выполнять расчеты с детализацией по операциям, что повышает точность нормирования и способствует снижению издержек. Практическая значимость исследования заключается в возможности внедрения предложенного инструментария на предприятиях трубной промышленности для повышения конкурентоспособности за счет оптимизации расхода металла и прозрачности формирования себестоимости.

Аннотация: Представлена разработка мультимодальной автоматизированной системы робототехнического комплекса для выполнения операций технологического контроля стальных фланцев. Система обладает мультимодальным свойством, интегрируя несколько компонентов: систему автоматического контроля на базе камер компьютерного зрения, маркировочную машину с оптическим распознаванием символов, консервационную машину, промышленного робота, систему упаковки и систему управления на базе современного контроллера. В работе комплекса реализуется обработка нескольких типоразмерных фланцев, отличающихся условным проходом, геометрическими размерами и массой. Диапазон габаритов изделий в ячейке: от 135 до 230 мм по наружному диаметру, толщиной от 18 до 61 мм, массой от 1,7 до 6,6 кг. Все фланцы изготавливают из стали Ст20. Комплекс обеспечивает полную автоматизацию технологического процесса и исключает необходимость прямого участия оператора в производстве. Ключевой особенностью является использование отечественного оборудования и реализация конвейерного принципа с параллельным выполнением операций. Динамическое трехмерное моделирование позволило провести верификацию конструкции и оптимизировать траектории робота с целью повышения производительности производства и обеспечения требуемого уровня безопасности. Разработанный РТК обеспечивает производительность 19–20 фланцев в час (прирост на 30–40 % против ручной обработки). Разработанная система контроля продукции на базе технического зрения позволяет выявлять все дефекты при производстве фланцев. Капитальные затраты на внедрение составляют 1 548 тыс. руб., годовой прирост прибыли – 836 тыс. руб., срок окупаемости – 2,8 года. Индекс доходности проекта равен 1,07. Система может быть адаптирована для различных типоразмеров фланцев и интегрирована с внутризаводской логистикой.

Аннотация: В работе исследовано влияние конфигурации рабочего пространства промежуточного ковша блюмовой МНЛЗ на условия рафинирования рельсовой стали от неметаллических включений. Целью исследования являлось обоснование рациональной конструкции промежуточного ковша, обеспечивающей повышение эффективности удаления неметаллических включений за счет формирования благоприятной гидродинамики металла. Исследования выполнены методом физического моделирования на лабораторной модели промежуточного ковша в масштабе 1:2,5 с соблюдением геометрического и кинематического подобия. Рассмотрены базовая конфигурация ковша и варианты с установкой полнопрофильных перегородок, различающихся диаметром отверстий. Установлено, что в базовом варианте формируются интенсивные придонные потоки, направленные преимущественно к центральным ручьям, что ухудшает условия рафинирования металла. Показано, что установка перегородок способствует изменению структуры потоков, увеличению времени пребывания металла в ковше и его выходу к поверхности раздела металл–шлак. Выявлен нелинейный характер влияния диаметра отверстий в перегородках на гидродинамические параметры расплава. Опытно-промышленное опробование подтвердило эффективность предложенного решения, обеспечив значительное снижение отбраковки рельсов.

Аннотация: Настоящая статья посвящена фундаментальной и практически значимой проблеме исследования процессов структурообразования чугунных расплавов с акцентом на построение политерм кинематической вязкости расплавов чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ). Кинематическая вязкость, являющаяся структурно-чувствительной характеристикой, выступает тонким индикатором структурного состояния металлического расплава. Сложность предмета исследования заключается в высокой неоднородности металлической матрицы и дискретных разнообразных по морфологии включений графита, кинетика превращения которых в условиях теплового воздействия напрямую влияет на реологическое поведение системы. В статье проведен анализ имеющейся в научной литературе информации, касающейся изучения политерм кинематической вязкости различных типов чугуна, в частности, нелегированных чугунов с шаровидным, вермикулярным и пластинчатым графитом. Его результаты позволили выявить пробелы в имеющихся на сегодняшний день знаниях в отношении ЧВГ и определить наиболее перспективные направления для дальнейших исследований. Авторами представлены собственные результаты измерений вязкости расплавов ЧВГ при высокотемпературном нагреве и последующем охлаждении. Особое внимание было уделено влиянию методики проведения эксперимента и обработки результатов измерений вязкости на характер и численные значения гистерезиса политерм нагрева и охлаждения. В результате выявлено, что именно применение тех или иных экспериментальных протоколов и подходов к обработке результатов может существенно влиять на интерпретацию характера и точных численных значений явления гистерезиса, наблюдаемого при построении политерм вязкости. Это подчеркивает необходимость стандартизации методик и критического подхода к анализу имеющихся в научной литературе данных.

Аннотация: В работе проведена оценка влияния частиц (B4C)в количестве 5–20 мас. %, добавленных в порошковую смесь NiСоCrWSi, используемую для лазерного поверхностного переплава, на структуру и твердость поверхностного слоя стали. Макроскопический анализ показал, что поверхностные слои стали обладают высоким качеством и не содержат дефектов. Оценка микроструктур в поверхностном слое металла проводилась с использованием сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС) и рентгеновской дифракции (РД). Микроструктура поверхностного слоя стали состояла из аустенитной матрицы с хромосодержащими преципитатами (карбидами и боридами). Были описаны вариации структурной морфологии в разных областях покрытий и при различной мощности излучения. Макротвердость наплавленных слоев, в которых присутствует добавка карбида бора, изменяется в пределах 55–65 HRC, в то время как слой, выполненный с базовым порошком без введения B4C, имеет твердость 26–30 HRC. Показано, что увеличение содержания карбида бора в наплавленном металле ведет к повышению средних характеристик твердости наплавленного слоя.

Аннотация: Исследована кинетика формирования перлита и сопутствующее этому изменение микроструктуры высокомарганцовистой стали 110Г13Х2БРЛ в результате изотермического отжига при температуре 550 оС с выдержками 2 и 8 часов. Установлено, что изотермический отжиг приводит к формированию микроструктуры сложной морфологии, состоящей из колоний перлита и остаточного аустенита. Показано, что с увеличением времени изотермической выдержки объемная доля перлита уменьшается с 83,59 до 59,45 %, что свидетельствует о частичном растворении карбидов и перераспределении фаз. Отмечается, что формирование перлита при отжиге стали Гадфильда, легированной дополнительно 2 масс. % Cr позволяет значительно интенсифицировать процесс образования перлита: при изотермическом отжиге стали Fe-1,1C-13Mn-2Cr при температуре 550 оС в течение 120 мин, максимальная доля перлита достигает 83,59 об. % по сравнению со сталью Fe-0,8C-12Mn, где максимальная доля перлита не превышает 35 об. % после 150 мин выдержки при 550 °С. Полученные результаты позволяют управлять структурно-фазовым состоянием высокомарганцевой аустенитной стали в связи с тем, что изотермический отжиг при 550 оС может эффективно использоваться в качестве предварительного этапа при разработке режимов термической обработки стали 110Г13Х2БРЛ, обеспечивая измельчение зерна за счет фазовых переходов и последующую оптимизацию механических свойств. В частности - повышение ударной вязкости и износостойкости.

Аннотация: Борьба с пригаром остается одной из важнейших проблем литейного производства. Несмотря на богатый опыт и современные технологии, борьба с этим дефектом требует постоянного совершенствования противопригарных покрытий, методов подготовки форм и строгого соблюдения технологических режимов литья. Разработка математических моделей образования пригара представляет собой сложную задачу, связанную с многофакторностью процесса и рядом других причин. Целью данной работы является построение двухфакторой модели совместного влияния толщины стенки отливки и соотношения природного и активированного графитов в наполнителе противопригарных покрытий на процесс пригарообразования на поверхности чугунных отливок. В работе исследовано совместное влияние толщины стенки отливки и состава наполнителя противопригарного покрытия, что дало возможность разработать математическую двухфакторную модель совместного влияния толщины стенки отливки и соотношения природного и активированного графитов в наполнителе противопригарных покрытий на процесс пригарообразования на поверхности чугунных отливок. Полученная модель имеет квадратичный характер и доказывает, что на величину пригара оказывает влияние как толщина стенки, так и состав наполнителя. Анализ модели подтвердил, что оптимальным является соотношение природного и активированного графитов в наполнителе покрытий, равное 1:1.

Аннотация: В настоящее время наблюдается стабильный рост спроса на нержавеющие трубы, обусловленный развитием атомной энергетики и нефтегазового сектора. Объектом исследования является прошивной стан с направляющими роликами трубопрокатного агрегата с пилигримовым станом. Актуальной задачей при прошивке является выбор маршрутов и режимов деформации, обеспечивающих минимальные энергосиловые параметры в сочетании с минимальной температурой нагрева нержавеющей стали. Решение данной задачи путем прямого промышленного эксперимента на прошивном стане несет риски, связанные с поломками оборудования, а также высокими затратами на эксперимент. В работе с помощью программы QForm 2D/3D проведен численный эксперимент по прошивке заготовок в гильзы из стали 08Х18Н10Т при различных температурах и скоростях деформаций с целью определения ресурса прошивного стана по энергосиловым параметрам. Установлено, что снижение температуры прошивки с 1280 до 1230 °С приведет к увеличению крутящего момента на валке на 15 % и сделает прошивку невозможной. Получены выражения для расчета крутящего момента в зависимости от частоты вращения валков и температуры деформации. Результаты моделирования показали удовлетворительную сходимость с фактическими энергосиловыми параметрами прошивного стана по величине крутящего момента. Проведенное исследование позволило получить научно обоснованную методику оценки энергосиловых параметров при прошивке заготовок из нержавеющих и других марок сталей и сплавов.

Аннотация: Черная металлургия России с 1860 по 1910 год преодолела кризис отставания от других промышленно развитых стран, обеспечив своей продукцией национальные потребности и существенно снизив уровень импорта черных металлов, ставшего некритичным. Многократно увеличились объемы добычи железной руды (в 14 раз) и выплавки чугуна (в 9 раз). Созданы новые центры черной металлургии в новых Южном и Юго-Восточном горно-металлургических районах. Сократилась доля использования в качестве сырья болотно-озерных железных руд за счет увеличения объемов добычи железных руд скарновой формации, а также морской и континентальной осадочных железорудных формаций. Произошел полный переход металлургического производства на каменный уголь с отказом от применения древесного угля. Многократно увеличилось производство каменноугольного кокса (продукция 1906/1888 гг., в 19 раз). Производство же товарного железа увеличилось к 1899 году в 1,9 раза, но с 1900 года начался необратимый спад его выпуска.

Аннотация: Приведены исследования механических характеристик и изменения скорости распространения ультразвука (волн Рэлея) при пластической деформации листовой низкоуглеродистой стали 20. Перед испытанием на одноосное растяжение образцы подвергались отпуску при 600 оС в течение трех часов, после чего охлаждались с печью. Целью работы является изучение влияния температуры испытаний (от +20 °С до –80 °С) на деформационное поведение стали с использованием in situ методов ультразвукового контроля и двухэкспозиционной спеклфотографии. Скорость ультразвука измеряли методом автоциркуляции импульсов. Установлены корреляционные зависимости между скоростью распространения ультразвука, пределами прочности, текучести и ударной вязкостью. Показано, что параметры рэлеевских волн зависят от температуры как в ненагруженном, так и в нагруженном состоянии, начиная с предела текучести и вплоть до разрушения. Кинетику деформационных процессов на площадке текучести фиксировали спекл-фотографическим методом, позволяющим регистрировать области, в которых при заданном приросте общего удлинения образца локализуется деформация материала. Понижение температуры приводит к возрастанию накапливаемой на площадке текучести деформации, повышению напряжения течения и скорости волн Рэлея. Для всех исследуемых температур наблюдается гладкая площадка текучести и непрерывное движение фронта локализации. Установлена связь между скоростью распространения фронтов Людерса и изменением скорости распространения ультразвука на площадке текучести. Рассчитаны значения скоростей распространения рэлеевских волн для критических точек, указывающих на начало пластичности, а также для выявления предельных состояний и предразрушения стали 20 в исследуемом интервале температур.