О зависимости качественных показателей металлопродукции от структуры и свойств расплавов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Статья посвящена детальному изучению зависимостей качественных показателей металлопродукции от структурного состояния и свойств расплавов. Эффективность современных технологий выплавки сталей и сплавов базируется на глубоком понимании физико-химических процессов, происходящих в жидком металле. Именно состояние расплава перед процессом кристаллизации играет одну из ключевых ролей в обеспечении высокого качества готового продукта, с другой стороны, этот фактор, требующий дополнительного внимания, зачастую остается недооцененным. Проведен анализ имеющихся теоретических представлений и экспериментальных данных о структуре металлических жидкостей. Основное внимание уделено результатам и перспективам внедрения и применения термовременной обработки (ТВО) расплава, позволяющей целенаправленно регулировать его состояние и добиваться улучшения качества твердого металла. Приводится массив опытных данных, подтверждающих положительное влияние обсуждаемой технологии. Рассмотрены конкретные примеры применения ТВО расплава на промышленных предприятиях при изготовлении широкого спектра металлопродукции: конструкционных, инструментальных и нержавеющих сталей, а также чугунов различного назначения. Акцентированы эффекты воздействия технологии ТВО расплава на поведение низко-, средне- и высоколегированных сталей, демонстрирующие высокую эффективность управления структурой, что ведет к снижению частоты возникновения традиционных дефектов, таких как усадочные раковины, химическая сегрегация и другие. Показано, что применение ТВО при выплавке сталей позволяет существенно расширить интервал их горячей пластичности. Для жаропрочных никелевых сплавов формирование равновесного расплава позволяет получить структуру и свойства твердого металла, недостижимые другими металлургическими методами. Представлена статистика, показывающая ощутимый прирост доли качественной продукции и снижение потерь на последующих стадиях переработки металла. Рассмотрены перспективы дальнейшего совершенствования методики экспериментального определения параметров и расчетных характеристик оптимального режима термовременной обработки металла для конкретных условий выплавки. Высказано предположение о высоком потенциале ТВО расплава в свете растущих требований к энергосбережению и рациональному использованию ресурсов, для повышения качества выпускаемого металла и повышения конкурентоспособности продукции.

Об авторах

Е. Е. Барышев

ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Email: e.e.baryshev@urfu.ru
Екатеринбург, Россия

А. Г. Тягунов

ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Email: e.e.baryshev@urfu.ru
Екатеринбург, Россия

И. В. Вандышева

ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Email: e.e.baryshev@urfu.ru
Екатеринбург, Россия

В. С. Цепелев

ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Email: e.e.baryshev@urfu.ru
Екатеринбург, Россия

Г. В. Тягунов

ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Автор, ответственный за переписку.
Email: e.e.baryshev@urfu.ru
Екатеринбург, Россия

Список литературы

  1. Филиппов М.А., Бараз В.Р., Гервасьев М.А., Розенбаум М.М. Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологий в машиностроении: учебное пособие: в 2 т. Т. I. Стали и чугуны. – 2-е изд., испр. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та. 2013.
  2. Файнберг В.Я. Связанное состояние. Большая советская энциклопедия. в 30-ти т. 3-е изд. М.: Совет. энцикл. 1969–1986.
  3. Данилов В.И. Строение и кристаллизация жидкости: Избранные статьи. Киев: Изд-во АН УкрССР. 1956.
  4. Могутнов Б.М., Томилин И.А., Шварцман Л.А. Термодинамика сплавов железа. М.: Металлургия, 1984.
  5. Марукович, Е. И., Стеценко В.Ю. Tермодинамические основы плавления металлов // Литье и металлургия. 2020. № 1. С. 14–17.
  6. Тягунов Г.В., Тягунов А.Г., Барышев Е.Е., Вандышева И.В., Зайцева Н.А., Шмакова К.Ю., Вандышев Д.Н. О никеле и хроме и их сплавах // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2022.№ 8.С. 56–62.
  7. Гаврилин И.В. Плавление и кристаллизация металлов и сплавов. Владимир: Владимирский государственный университет. 2000.
  8. Еланский Г.В., Еланский Г.Д. Строение и свойства металлических расплавов. М.: МГВМИ. 2006.
  9. Тягунов Г.В., Барышев Е.Е., Цепелев В.С. и др. Металлические жидкости. Стали и сплавы. Екатеринбург: УрФУ. 2016.
  10. Wang L., Bian X.F., Liu J.T. Discontinuous structural phase transition of liquid metal and alloys // Physics Letters A. 2004. 326 (5–6). 429–435.
  11. Мильдер О.Б., Тарасов Д.А., Тягунов А.Г., Цепелев В.С., Вьюхин В.В., Левонян А.Л., Аношина О.В. Структурные изменения расплава жаропрочного никелевого сплава как фазовый переход второго рода // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2023. 66 (5). С. 564–570.
  12. Баум Б.А., Хасин Г.А., Тягунов Г.В. и др. Жидкая сталь. М.: Металлургия, 1984. 208 с.
  13. Ефимов А.В., Чернов В.П. Изменение структуры литой стали при термовременной обработке / в сб. Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2016.
  14. Емельянов А.А., Чернов В.П., Ефимов А.В., Данилюк К.А. Влияние режимов термовременной выдержки на структуру и свойства стальных отливок / В сб. Литейные процессы. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2010. С. 12–16.
  15. Ефимов А.В., Чернов В.П. Термовременная обработка отливок из стали марки 150ХНМ // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2017.15. № 1C. 79–85.
  16. Лубяной, Д. А., Мамедов Р.О., Князев С.В. Ресурсо- и энергосбережение в технологии получения стальных отливок с термовременной обработкой // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. 2020. № 43. С. 126–132.
  17. Шешуков О.Ю., Невидимов В.Н., Некрасов И.В., Метелкин А.А., Цепелев В.С. Развитие исследований физико-химических свойств оксидных и металлических расплавов // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2025. 68 (1). С. 76–83.
  18. Лубяной Д.А. Результаты внедрения термовременной обработки на предприятиях Кузбасса // Литейщик России. 2004. № 7. С. 22–23.
  19. Барышев, Е.Е., Тягунов А.Г., Степанова Н.Н. Влияние структуры расплава на свойства жаропрочных никелевых сплавов в твердом состоянии. Екатеринбург. УрО РАН. 2010.
  20. Херлах Д., Галенко П., Холланд-Мориц Д. Метастабильные материалы из переохлажденных расплавов. Серия Физика. Издательство «ИКИ», 2010 г. 496 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».