Search

Problem statement. The formation of structural components starts with the hardening of steels. Therefore, it is important to investigate the influence of chemical composition, temperature of additional heating and cooling rate of the melt on the formation of structural components of steels. The purpose of the research – to compare the influence of the chemical composition, heating temperature and cooling rate on the formation of structural components in steels. Methods. To determine the features of the structural state of steels, we use microstructural analysis, X-ray microanalysis, X-ray diffraction method and surface etching of specimens with nital and hot solution of sodium picrate. Results. In the work, a study of steel specimens with different carbon, manganese and silicon content was carried out. We compared the structural state of steel in the cross-section of continuous cast steel billet and steel of a similar chemical composition after additional heating above the liquidus line at 50 °C, 150 °C and cooling at rates of 10–104 °C/s. Scientific novelty. It was found that in the process of manufacturing of continuous cast steel billets, when cooling in a crystallizer at the rate of ~104 ºС/s in the surface zone of the billet of steels with a carbon content of ≥ 0.5 wt.%, manganese ≥ 0.75 wt.% and silicon ≥ 0.45 wt.% the δ-ferrite formation and γ-iron dendrites formation from the melt are completely suppressed. For the first time, the effect of heating temperature above the liquidus line up to 150 °С and cooling rate of 10–103 °С/s on the structure formation of experimental carbon steels was investigated. It was established that additional heating above the liquidus line and cooling at rates of 102–103°C/s almost completely inhibits the formation of ferrite along the grain boundaries, enhances formation of a more uniform structure, an increase in the dispersion of structural components, simultaneous solid-solution and dispersion hardening of steel, and improvement of mechanical properties of steels. In addition, a decrease in the volume fraction of the areas containing liquation elements (manganese and silicon) was observed. The areas were distributed more evenly, which suggests that there could be a decrease in the difference in the content of chemical elements, compared to the condition without additional heating of the melt. Practical value. The use of the obtained results could allow to develop technologies for obtaining steels with a more uniform structure., Постановка проблеми. Формування структурних складових починається під час затвердівання сталей. Тому важливо дослідити вплив хімічного складу, температури додаткового нагріву та швидкості охолодження розтопу на формування структурних складових сталей. Мета дослідження − провести порівняння впливу хімічного складу, температури нагріву та швидкості охолодження на формування структурних складових в сталях. Методика. Для визначення особливостей структурного стану сталей використовували мікроструктурний, мікрорентгеноспектральний, рентгеноструктурний аналізи та травлення поверхні зразків ніталем та гарячим розчином пікрату натрію. Результати. Досліджено зразки сталей з різним умістом вуглецю, марганцю та кремнію. Порівнювали структурний стан сталі за перерізом БЛЗ та сталі близького хімічного складу після додаткового нагрівання вище лінії ліквідусу на 50 °С, 150 °С та охолодження зі швидкостями 10–104 °С/с. Наукова новизна. Встановлено, що в процесі виготовлення БЛЗ при охолодженні в кристалізаторі зі швидкістю ~104 ºС/с у поверхневій зоні заготовки зі сталей з умістом вуглецю ≥0,5 % (мас.), марганцю ≥0,75 % (мас.) та кремнію ≥0,45 % (мас.) відбувається повне пригнічення утворення δ-фериту та утворення з розтопу дендритів γ-заліза. Вперше досліджено виплив температури нагріву вище лінії ліквідусу до 150 °С та швидкості охолодження 10–103 °С/с на структуроутворення дослідних вуглецевих сталей. Встановлено, що додаткове нагрівання вище лінії ліквідусу та охолодження зі швидкостями 102–103 °С/с практично повністю пригнічують утворення фериту по границях зерен, сприяють утворенню більш однорідної структури, зростанню дисперсності структурних складових, одночасному твердорозчинному і дисперсійному зміцненню сталі та поліпшенню механічних властивостей сталей. Крім цього, спостерігали зменшення об’ємної частки ділянок, що містять ліквацію елементів (марганцю та кремнію). Ділянки були розподілені більш рівномірно, дозволяє припустити, що буде зменшення перепаду по вмісту хімічних елементів, порівняно зі станом без додаткового нагрівання розтопу. Практична значимість. Використання отриманих результатів дозволить розробити технології отримання сталей з більш однорідною структурою.

The current state of regeneration of sulfate solutions was analyzed, it was established that the existing physico-chemical methods do not solve the problem of regeneration of sulfuric acid, but only neutralize it, for transfer according to the standards of the MPC to neutralization and into the sewage system with subsequent disposal. It has been confirmed that it is advisable to carry out the regeneration by an electrochemical method using a three-chamber electrolyzer, when the solution is fed into the middle chamber, the concentration of regenerated sulfuric acid increases to 180-200 g/l, with simultaneous iron deposition, with a current yield of 65-70%. This method reduces waste and allows switching to a closed cycle on sulfuric acid. It was found that in the process of digestion, the concentration of sulfuric acid decreases from 2.0 to 0.5 mol·dm-3, and the concentration of iron (II) sulfate increases accordingly. Under the conditions of a decrease in the concentration of sulfuric acid, its chemical activity also decreases when interacting with iron oxides and hydroxides. To increase the reactivity of pickling solutions, an increase in the temperature of the entire process is used. The kinetic regularity of combined cathodic processes in model solutions of iron (II) sulfate with sulfuric acid was established. Platinum, copper and carbon steel were used as cathode material. The choice of the cathode material was based on the different electrochemical properties of these selected metals with respect to the hydrogen reaction. The main process at the platinum cathode is hydrogen release in a wide range of current densities. At current densities greater than 0.1 A/cm2, a sharp increase in potential was observed due to the incorporation of Fe2+ into the composition of the cathode-electrolyte interface, but Fe2+ reduction potentials were not reached. When replacing the cathode material from platinum to carbon steel, a significant inhibition of hydrogen release was observed, which made it possible to reach the potentials for the simultaneous reduction of hydrogen and iron, however, the maximum current of the rectilinear section of the electrochemical process with electrochemical control was reduced from 10 at 20 0C to 3 times at 80 0C. The use of a copper cathode made it possible to reveal the influence of the hydrogen reaction on the course of Fe2+ reduction. The release of hydrogen at the copper cathode was accompanied by a significant inhibition of the hydrogen ion discharge. When using an iron cathode, electrochemical desorption is the limiting stage, which leads to the existence of layers of adsorbed hydrogen firmly attached to the surface of the iron cathode. A comparative analysis of the voltage-current dependences for the final investigated temperatures indicates a significant effect of an increase in temperature from 20 0C to 80 0C by approximately 120-150 mV. The cathodic process at 20 0C takes place in the mode of increased kinetics for both combined processes. At 80 0С, rectilinear sections of electrochemical control of the cathodic process appear on the voltage–voltage dependences, at Fe2+ concentrations of 1.0 and 1.5 mol/dm3. These areas range from 20 to 60 mA/cm2. The concentration of iron ions and the temperature of electrolysis have a significant effect on the process of electrochemical reduction of Fe2+, which was confirmed experimentally. Since the target process in the electrochemical regeneration of spent pickling solutions is the regeneration of sulfuric acid itself, and not the removal of Fe2+ from this solution, the cathodic mode of operation of the electrode unit was determined according to the technological indicators of the anodic process., Проаналізовано сучасний стан регенерації сульфатних розчинів, встановлено, що існуючі фізико-хімічні методи не вирішують проблеми регенерації сульфатної кислоти, а тільки нейтралізують її, для переведення за нормами ГДК на нейтралізацію та у систему стоків з подальшим захороненням. Підтверджено, що регенерацію доцільно проводити електрохімічним методом із застосуванням трьохкамерного електролізеру, коли розчин подається у середню камеру, концентрація регенерованої сульфатної кислоти зростає до 180-200 г/л, з одночасним осадженням заліза, з виходом за струмом 65-70 %. Такий метод знижує відходи та дозволяє перейти на замкнений цикл по сульфатній кислоті. З’ясовано, що в процесі травлення концентрація сульфатної кислоти зменшується від 2,0 до 0,5 моль·дм-3, а концентрація заліза (ІІ) сульфату відповідно зростає. За умов зниження концентрації сульфатної кислоти знижується і її хімічна активність при взаємодії із оксидами та гідроксидами заліза. Для збільшення реакційної активності травильних розчинів застосовується збільшення температури всього процесу. Була встановлена кінетична закономірність суміщених катодних процесів у модельних розчинах заліза (ІІ) сульфату з сульфатною кислотою. У якості матеріалу катоду використовували платину, мідь та вуглецеву сталь. Вибір матеріалу катоду ґрунтувався на різних електрохімічних властивостях цих обраних металів по відношенню до водневої реакції. Основним процесом на платиновому катоді є виділення водню в широкому діапазоні густин струму. При густинах струму більше 0,1 А/см2 спостерігалось різке зростання потенціалу через вбудову Fe2+ до складу межі розділу катод-електроліт, але потенціали відновлення Fe2+ не були досягненні. При заміні матеріалу катода з платини на вуглецеву сталь спостерігалося значне гальмування виділення водню, що дозволило досягти потенціалів сумісного відновлення водню та заліза, однак максимальний струм прямолінійної ділянки перебігу електрохімічного процесу з електрохімічним контролем скоротився від 10 при 20 0С, до 3 разів при 80 0С. Застосування мідного катоду дозволило виявити вплив водневої реакції на перебіг відновлення Fe2+. Виділення водню на мідному катоді перебігало зі значним гальмуванням розряду іонів водню. При застосування залізного катоду електрохімічна десорбція є лімітуючою стадією, що призводить до існування шарів адсорбованого водню міцно зчепленими із поверхньою залізного катоду. Порівняльний аналіз вольт-амперних залежностей для граничних досліджуваних температур вказує на значний вплив підвищення температури від 20 0С до 80 0С приблизно на 120-150 мВ. Катодний процес при 20 0С перебігає у режимі збільшеної кінетики для обох суміщених процесів. При 80 0С на вольт-амперних залежностях з’являються прямолінійні ділянки електрохімічного контролю катодного процесу, при концентраціях Fe2+ 1,0 та 1,5 моль/дм3. Ці ділянки простягаються від 20 до 60 мА/см2. Концентрація іонів заліза та температура електролізу має суттєвий вплив на процес електрохімічного відновлення Fe2+, що було підтверджено експериментально. Так як цільовим процесом при електрохімічний регенерації відпрацьованих травильних розчинів є регенерація саме сульфатної кислоти, а не видалення з цього розчину Fe2+ то катодний режим роботи електродного блоку був визначений за технологічними показниками перебігу анодного процесу.

The effect of stress concentration on fatigue behavior of steel 20 is studied. Experimental study is carried out on tubular smooth and notched specimens under uniaxial cyclic loading and alternating torsion. Load and strain controlled fatigue tests were carried out at room temperature using servohydraulic machine with independent control of push-pull and torsion loads with frequency of 0.5-3 Hz. One basic geometry for two different types of specimens shown in Figure 1 with 1.1 mm wall thickness, 22 mm inside diameter, and 40 mm gauge length was used in this work. One type was a tubular smooth thin-walled specimens, the other type was the same thin-walled specimen with 3.4 mm circular through-thickness hole at the middle ofgauge length. The 5% load drop for uniaxial strain control tests and 5% strain and rotation angle increment for uniaxial and torsion load control tests respectively, as compared to midlife stable cycle for smooth specimens were considered as a small crack initiation life. The criterion of maximum principal stress was used as a control parameter of the test program. Torque loading was accompanied by a significant decrease in durability compared to uniaxial loading due to conservative methodology. Although maximum principal stress criterion could correlate axial and torsion constant amplitude data ofnotched specimens with a factor of 4, it could not correlate axial with torsion data of smooth specimens. It is found that the prediction of fatigue life can be successfully performed according to the shear form of Fatemi-Soci criterion by taking into account the mechanism of destruction of samples. The shear strain-life curve was generated based on von Mises criterion. The FS parameter was associated with local stress-strain condition based on FE analysis results., В роботі досліджується вплив концентрації напружень на втомну поведінку маловуглецевої сталі 20 під час одновісного циклічного навантаження, а також знакозмінного кручення. Експериментальні дослідження проводились з контролем по деформаціям на циліндричних трубчастих зразках як з концентратором напружень так і без нього. Критерій максимальних головних напружень був обраний для програми досліджень. Результати випробувань зразків при крученні без концентратора напружень продемонстрували значно меншу довговічність, ніж розрахунковізначення за критерієм максимальних головних напружень. Однак, для зразків із концентратором аналітичні дані добре корелюють з експериментальними. Для кореляції даних зразків усіх досліджуваних типів та типів навантаження запропоновано використовувати параметр Фатемі-Сосі.

Purpose. To consider possible factors of influence on the formation of structural and grain unevenness of carbon steel. Methodology. Based on the analysis of the existing literature, the influence of various factors on the structural heterogeneity in carbon steels is analyzed. Results. From the analysis of the literature, a number of reasons were identified that affect the formation of heterogeneity in the structure of carbon steels. These factors include: chemical composition, dendritic liquation and processing liquation, non-metallic inclusions, mechanisms of austenite grain formation, initial grain size, and steel contamination with gases. Scientific novelty. On the part of the chemical composition, chemical elements such as carbon, copper, aluminum, silicon, nitrogen, sulfur and phosphorus affect the liquation formation. The formation of the microliquation level is also significantly influenced by the type of the formed structure. It has been shown that the level of segregation with directional crystallization is much higher than with equilibrium crystallization. Also, the formation of the final structure is associated with a hereditary influence in the production of metal products of the structural features of the parent metal, which depend on various technological factors. The contribution of certain metallogenetic signs of technological heredity occurs at all stages of melting, crystallization, structure formation, solid-phase transformations; different types of thermal, deformation-thermal, deformation processing, etc. In most cases, it is technological factors that are responsible for the structural features and manifestations of the metallurgical and structural heredity of metals and alloys. The dispersion of the dendritic structure, which grows with an increase in the crystallization rate, has a significant effect on the development of dendritic segregation in the ingot. With an increase in the dispersion of the dendritic structure, the total crystallization surface grows and a significant part of the liquid metal solidifies at higher temperatures. Practical significance. As a result of the performed review of the literature, the main factors influencing the formation of the final structural and grain unevenness were determined in accordance with modern points of view. Determination of the basic principles and the most effective factors will make it possible to confidently assume the possible microstructure of steel both in the cast state and after heat treatment., Мета дослідження - розглянути можливі фактори впливу на формування структурної та зеренної нерівномірності вуглецевої сталі. Методика. На підставі огляду існуючої літератури проаналізовано вплив різноманітних факторів на утворення структурної неоднорідності у вуглецевих сталях. Результати. З аналізу літератури виділено низку причин, що впливають на утворення в структурі вуглецевих сталей неоднорідності. До цих факторів належать: хімічний склад, дендритні ліквації та ліквації обробки, неметалеві включення, механізми утворення зерен аустеніту, розмір вихідного зерна, а також забрудненість сталі газами. Наукова новизна. З боку хімічного складу впливають на лікваційне формування такі хімічні елементи як вуглець, мідь, алюміній, кремній, азот, сірка та фосфор. На формування рівня мікролікваціі істотно впливає і тип утвореної структури. Показано, за спрямованої кристалізації рівень ліквації набагато вищий, ніж за рівновісної. Також формування кінцевої структури пов'язують зі спадковим впливом під час виробництва металопродукції особливостей будови вихідного металу, що залежать від різних технологічних факторів. Закладання певних металогенетичних ознак технологічної спадковості відбувається на всіх етапах плавлення, кристалізації, структуроутворення, твердофазних перетворень; за різних видів термічної, деформаційно-термічної, деформаційної обробки тощо. У більшості випадків саме технологічні чинники відповідають за особливості будови і прояви металургійної та структурної спадковості металів і сплавів. Дисперсність дендритної будови, що зростає зі збільшенням швидкості кристалізації, істотно впливає на розвиток дендритної ліквації в злитку. У разі збільшення дисперсності дендритної будови зростає загальна поверхня кристалізації і значна частина рідкого металу твердне за вищих температур. Практична значимість. Визначено основні фактори впливу на формування кінцевої структурної та зеренної нерівномірності відповідно до сучасних точок зору. Визначення основних принципів та найбільш ефективних чинників дозволить упевнено передбачати можливу мікроструктуру сталі як у литому стані, так і після термообробки.

Дисертація складається з: 149 стор.; 8 рис.; 51 табл.; 18 посилань. У дисертаційній роботі розроблено проєкт ливарного комплексу бронетанкового заводу потужністю 5 000 т придатних виливків на рік, який спеціалізується на виготовленні дрібних сталевих виливків із вуглецевих та низьколегованих сталей для бронетехніки. Також розроблено технологічні процеси виготовлення типових представників із номенклатури ливарного комплексу за технологією лиття у піщано-глинясті форми та спеціальним способом лиття. У результаті виконання магістерської дисертації проаналізовано виробничу програму підприємства, проведено розрахунки основних технологічних відділень ливарного комплексу заводу, визначено тип на розраховано кількість технологічного устаткування, розроблено планування комплексу. Розроблено технологію виготовлення виливка у разових об’ємних піщано-глинястих формах із низьколегованої сталі та технологію виготовлення виливка із вуглецевої сталі за моделями, що витоплюються. Розраховано основні параметри та спроєктовано устаткування сумішоприготувального відділення для приготування формувальної суміші. Проведено розрахунки техніко-економічних показників роботи ливарного комплексу та розроблено start-up проєкт. Дисертація складається з: 149 стор.; 8 рис.; 51 табл.; 18 посилань. У дисертаційній роботі розроблено проєкт ливарного комплексу бронетанкового заводу потужністю 5 000 т придатних виливків на рік, який спеціалізується на виготовленні дрібних сталевих виливків із вуглецевих та низьколегованих сталей для бронетехніки. Також розроблено технологічні процеси виготовлення типових представників із номенклатури ливарного комплексу за технологією лиття у піщано-глинясті форми та спеціальним способом лиття. У результаті виконання магістерської дисертації проаналізовано виробничу програму підприємства, проведено розрахунки основних технологічних відділень ливарного комплексу заводу, визначено тип на розраховано кількість технологічного устаткування, розроблено планування комплексу. Розроблено технологію виготовлення виливка у разових об’ємних піщано-глинястих формах із низьколегованої сталі та технологію виготовлення виливка із вуглецевої сталі за моделями, що витоплюються. Розраховано основні параметри та спроєктовано устаткування сумішоприготувального відділення для приготування формувальної суміші. Проведено розрахунки техніко-економічних показників роботи ливарного комплексу та розроблено start-up проєкт. Master’s thesis consists of: 149 pages, 8 images; 51 tables; 18 links. In the master’s thesis the project of the foundry complex of the armored plant with a capacity of 5,000 tons of suitable castings per year was developed, which specializes in the production of small steel castings from carbon and low-alloy steels for armored vehicles. Technological processes of production of typical representatives from the nomenclature of the foundry complex by the technology of green sand mold casting and a special method of casting have also been developed. As a result of the master's dissertation the production program of the enterprise is analyzed, the calculations of the main technological departments of the foundry complex of the plant are calculated, the type of calculated technological equipment is determined, the planning of the complex is developed. The technology of making green sand mold casting from low-alloy steel and the technology of investment castings from carbon steel have been developed. The basic parameters are calculated and the equipment of the mixture preparation department for the preparation of the molding mixture is designed. Calculations of technical and economic indicators of the foundry complex were performed and a start-up project was developed. Master’s thesis consists of: 149 pages, 8 images; 51 tables; 18 links. In the master’s thesis the project of the foundry complex of the armored plant with a capacity of 5,000 tons of suitable castings per year was developed, which specializes in the production of small steel castings from carbon and low-alloy steels for armored vehicles. Technological processes of production of typical representatives from the nomenclature of the foundry complex by the technology of green sand mold casting and a special method of casting have also been developed. As a result of the master's dissertation the production program of the enterprise is analyzed, the calculations of the main technological departments of the foundry complex of the plant are calculated, the type of calculated technological equipment is determined, the planning of the complex is developed. The technology of making green sand mold casting from low-alloy steel and the technology of investment castings from carbon steel have been developed. The basic parameters are calculated and the equipment of the mixture preparation department for the preparation of the molding mixture is designed. Calculations of technical and economic indicators of the foundry complex were performed and a start-up project was developed.

Our earlier results indicate the feasibility of considering the microbiological contamination of closed and reversible cooling and water supply systems, given the effect of the microbial cells on the corrosion processes taking place there. The results show a possibility of transition metal ions acting as regulators and modifiers of microorganisms’ growth processes under conditions of an osmotic stress and starvation.The aim of the present work is to study the effect of transition d-metal ions (Zn2+ and Cr3+), both separately and in the presence of known antiskalants, oxyethylenediphosphonic acid (OEDFh) and nitrilotrimethylphosphonic acid (NTMFh), on the effectiveness of the corrosion protection and the course of the biological corrosion in a demineralized environment.Microorganisms belonging to different systematic affiliations were selected for the study of the biocorrosion processes: Bacillus sp. and Pseudomonas sp. These microorganisms belonged to different physiological groups of bacteria and had opposite types of life strategies. They differred significantly in their ability to survive under the influence of various factors. They could exist in closed systems of water consumption (with sharp temperature changes, oxygen starvation, a presence of toxic substances used for water conditioning). Bacillius and Pseudomonas strains were cultured on commonly used agar media, after which a cell suspension was prepared. For all bacterial strains used, the seeding dose was 108 cells‧cm-3. It was determined using turbidometric control methods and bacterial density standards. The effect of the microorganisms on the corrosion processes was followed in stationary bioreactors of a volume of 125 cm3. A solution of 0.1 % NaCl was added as a model medium to which corrosion inhibitors (Zn2+, Cr3+, OEDPh and NTMPh) were added at a concentration of 5 mg‧dm-3. At each stage of preparation, the suspension was thoroughly mixed, after which the metal samples were introduced to the reactor in the form of electrodes so that the entire surface of the electrode was completely immersed in the water. The metal samples were made of St 20 carbon steel. Each study of model water with metal plates was of 3 weeks duration. The intensity of the corrosion process was evaluated once a week. The rate of the biological corrosion was determined by the gravimetric method. The inhibition factor (j) and the degree of the corrosion protection (Z, %) of the samples in presence of corrosion inhibitors and bacteria were calculated. The negative value of this indicator indicated a change of the direction of the process, i.e. an activation of the corrosion process.The obtained data show that the presence of microorganisms significantly modifies the anti-corrosion effect of the heavy metal ions. The range offluctuations of the degree of the corrosion protection in presence of bacteria of the genus Pseudomonas is greater than that of the genus Bacillus. The dynamics of the protective effect in presence of both strains is characterized by significant changes (a decrease and a subsequent gradual increase of the degree of the corrosion protection). The highest intensity of the corrosion process is observed during the first week of the interaction in a model environment containing bacterial cells and anticorrosive agents. Then, the direction of the process changed and there was shown a slight protective effect at the 5-15 up to 36 % level. It is also demonstrated that the anti-corrosion compositions containing NTMPh provide a greater increase of the corrosion process rate in presence of microorganisms.The study of the presence of microorganisms on the corrosion proceeding demonstrates their ability to provide a significant effect. The bacteria can activate the corrosion process, which complicates the inhibitors behavior., Вивчено вплив іонів перехідних d-металів (Zn2+ та Cr3+) окремо та в композиції з антискалантами – оксиетилендифосфоновою кислотою (ОЕДФК) та нітрилотриметилфосфоновою кислотою (НТМФК), на протікання біологічної корозії в демінералізованних водних середовищах. Показано, що присутність мікроорганізмів має суттєвий вплив на процеси корозії, модифікуючи протикорозійний ефект йонів перехідних металів та змінюючи навіть напрямок протікання корозійних процесів. Діапазон коливань ступеню захисту від корозії в присутності бактерій роду Pseudomonas виявився більшим, ніж для бактерій роду Bacillus, але для обох штамів динаміка захисного ефекту характеризувалася значними змінами (зменшенням, а згодом – поступовим збільшенням ступеню захисту від корозії). Найбільша інтенсивність корозійних процесів у випадку додавання до модельного середовища бактеріальних клітин в композиції з протикорозійними агентами, зареєстрована протягом першого тижня взаємодії, тоді як в подальшому їхній рівень знижувався і спостерігався навіть незначний захисних ефект, який не перевищував 36%, а в більшості випадків залишався на рівні 5-15%. Виявлено, що протикорозійні композиції, до складу яких входила НТМФК викликали більш значне підвищення рівня корозії в модельному середовищі в присутності мікроорганізмів.

Calculated analysis of the extraction of axisymmetric hollow products from low carbon steel using a special profile deforming tool were carried out by the Finite Element Method. An elastic-plastic model of the workpiece metal was used. Coulomb friction, hardening, deformation rate and thermal effect during cold forming are considered. A special profile of the tool is a wavy surface, which is formed by the intersection of tori with the same diameter of the section, located with a certain step. Special profile of the Matrix and the clamp provided a decrease in the effect of friction on the drawing force. The special profile punch creates a pulling force behind the wall of the deformed workpiece in the gap between the matrix and the punch due to the filling of cavities with metal on its side-surface. Unloading of the bottom of the workpiece occurs by the amount of pulling force. The smoothing of the protrusions on the inner surface of the deformed workpiece is carried out during the reverse movement of the punch of a special profile and removing the product. The use of a special profile tool has reduced the number of draw transitions for low-carbon steel products by half. At the same time, it was possible to draw with thinning the wall, which provided a decrease in the wall thickness variations. Possibility of extraction by a punch with a radius of rounding, which is two times less in comparison with the extraction of a traditional tool. This eliminates the additional operation of calibrating products after drawing. For the considered options for drawing with different gaps between the die and the punch, the dependences of the drawing forces, the forces on the clamps and the forces of removing products from the punches are established. The stress-strain state of the workpieces and the temperature of the deformed metal were revealed. Particular attention is paid to axial tensile stresses, which are the main reason for the separation of the bottom of the product. The shape and dimensions of the products after drawing are determined.

Вивчено вплив іонів перехідних d-металів (Zn2+ та Cr3+) окремо та в композиції з антискалантами – оксиетилендифосфоновою кислотою (ОЕДФК) та нітрилотриметилфосфоновою кислотою (НТМФК), на протікання біологічної корозії в демінералізованних водних середовищах. Показано, що присутність мікроорганізмів має суттєвий вплив на процеси корозії, модифікуючи протикорозійний ефект йонів перехідних металів та змінюючи навіть напрямок протікання корозійних процесів. Діапазон коливань ступеню захисту від корозії в присутності бактерій роду Pseudomonas виявився більшим, ніж для бактерій роду Bacillus, але для обох штамів динаміка захисного ефекту характеризувалася значними змінами (зменшенням, а згодом – поступовим збільшенням ступеню захисту від корозії). Найбільша інтенсивність корозійних процесів у випадку додавання до модельного середовища бактеріальних клітин в композиції з протикорозійними агентами, зареєстрована протягом першого тижня взаємодії, тоді як в подальшому їхній рівень знижувався і спостерігався навіть незначний захисних ефект, який не перевищував 36%, а в більшості випадків залишався на рівні 5-15%. Виявлено, що протикорозійні композиції, до складу яких входила НТМФК викликали більш значне підвищення рівня корозії в модельному середовищі в присутності мікроорганізмів. Our earlier results indicate the feasibility of considering the microbiological contamination of closed and reversible cooling and water supply systems, given the effect of the microbial cells on the corrosion processes taking place there. The results show a possibility of transition metal ions acting as regulators and modifiers of microorganisms’ growth processes under conditions of an osmotic stress and starvation. The aim of the present work is to study the effect of transition d-metal ions (Zn2+ and Cr3+), both separately and in the presence of known antiskalants, oxyethylenediphosphonic acid (OEDFh) and nitrilotrimethylphosphonic acid (NTMFh), on the effectiveness of the corrosion protection and the course of the biological corrosion in a demineralized environment. Microorganisms belonging to different systematic affiliations were selected for the study of the biocorrosion processes: Bacillus sp. and Pseudomonas sp. These microorganisms belonged to different physiological groups of bacteria and had opposite types of life strategies. They differred significantly in their ability to survive under the influence of various factors. They could exist in closed systems of water consumption (with sharp temperature changes, oxygen starvation, a presence of toxic substances used for water conditioning). Bacillius and Pseudomonas strains were cultured on commonly used agar media, after which a cell suspension was prepared. For all bacterial strains used, the seeding dose was 108 cells cm-3. It was determined using turbidometric control methods and bacterial density standards. The effect of the microorganisms on the corrosion processes was followed in stationary bioreactors of a volume of 125 cm3 . A solution of 0.1 % NaCl was added as a model medium to which corrosion inhibitors (Zn2+, Cr3+, OEDPh and NTMPh) were added at a concentration of 5 mg dm-3. At each stage of preparation, the suspension was thoroughly mixed, after which the metal samples were introduced to the reactor in the form of electrodes so that the entire surface of the electrode was completely immersed in the water. The metal samples were made of St 20 carbon steel. Each study of model water with metal plates was of 3 weeks duration. The intensity of the corrosion process was evaluated once a week. The rate of the biological corrosion was determined by the gravimetric method. The inhibition factor (j) and the degree of the corrosion protection (Z, %) of the samples in presence of corrosion inhibitors and bacteria were calculated. The negative value of this indicator indicated a change of the direction of the process, i.e. an activation of the corrosion process. The obtained data show that the presence of microorganisms significantly modifies the anti-corrosion effect of the heavy metal ions. The range offluctuations of the degree of the corrosion protection in presence of bacteria of the genus Pseudomonas is greater than that of the genus Bacillus. The dynamics of the protective effect in presence of both strains is characterized by significant changes (a decrease and a subsequent gradual increase of the degree of the corrosion protection). The highest intensity of the corrosion process is observed during the first week of the interaction in a model environment containing bacterial cells and anticorrosive agents. Then, the direction of the process changed and there was shown a slight protective effect at the 5-15 up to 36 % level. It is also demonstrated that the anti-corrosion compositions containing NTMPh provide a greater increase of the corrosion process rate in presence of microorganisms. The study of the presence of microorganisms on the corrosion proceeding demonstrates their ability to provide a significant effect. The bacteria can activate the corrosion process, which complicates the inhibitors behavior.

У статті описана побудова інтегральної аналітичної моделі термоциклування з фазовими перетвореннями в вуглецевих сталях і знайдені її визначальні параметри. Обґрунтовано немонотонність механічних напружень у металевих зразках у період фазових перетворень. Модель дає можливість визначити характер механічних напружень без проведення прямих вимірів., В статье описано построение интегральной аналитической модели термо- циклирования с фазовыми превращениями в углеродистых сталях и найдены ее определяющие параметры. Обоснована немонотонность механических напря- жений в металлических образцах в период фазовых превращений. Модель дает возможность определить характер механических напряжений без проведения прямых измерений., The modelling of the cumulative analitic temperature cycling model with phase changes in carbon steel and determining their parameters are described in this article. The nonmonotony of mechanical stress in metal test specimens during phase changes are validated. The model lets to determine a character of mechanical stress without direct measuring.

Проблематика. Мікробна корозія за участю сульфатвідновлювальних бактерій (СВБ) є одним із небезпечних видів руйнування заліза та сталей. Однак на сьогодні відома лише незначна кількість сполук, які використовують як інгібітори мікробної корозії. Мета дослідження. Вивчення впливу нітрогенвмісних гетероциклічних сполук та їх комбінації із солями металів на корозію вуглецевих сталей у сольових розчинах, що містять СВБ, та визначення механізму їх захисної дії. Методика реалізації. Дослідження проводили масометричним, електрохімічним та мікробіологічним методами з вуглецевими сталями в сольових хлоридних електролітах з культурою “Київ 10” та органічними і неорганічними сполуками. Результати дослідження. В 3 %-ному розчині NaCl найбільшу ефективність проявляють композиції бензотриазолу із солями кальцію та магнію, а четвертинні солі піридину майже не впливають на корозію сталей. При переході до розчинів, інокульованих СВБ, захисна дія четвертинних солей піридинію істотно підвищується, і ступінь захисту сталей в анаеробних умовах досягає 97 %. Збільшення ефективності дії таких сполук зумовлене зміною характеру катодної реакції корозійного процесу, високими бактерицидними властивостями інгібіторів та підвищенням їх захисної дії за рахунок синергетичного впливу продуктів життєдіяльності СВБ. Висновки. Четвертинні солі піридинію та композиції бензотриазолу із солями кальцію або магнію проявляють високі захисні властивості при корозії сталі у сольових розчинах, що містять СВБ. Ступінь захисту за їх наявності становить 90–98 %. Background. Microbial corrosion, caused by sulfate-reducing bacteria (SRB), is one of the dangerous kinds of iron and steel destruction. However, today there are only a small number of compounds, which are used as inhibitors of microbial corrosion are known. Objective. The objective is to study the effect of nitrogen-containing heterocyclic compounds and their combination with the metal salts in the carbon steel corrosion in salt solution containing SRB and determination of mechanisms of their protective action. Methods. Research was carried out with mass-metrical, electrochemical and microbiological methods with carbon steel in chloride salt electrolytes, the culture of “Kiev 10” and organic and inorganic compounds. Results. The compositions of benzotriazole with calcium and magnesium salts are the most effective in 3 % NaCl solution and quaternary pyridinium salts practically make no influence on corrosion of steel. Protective effect of quaternary pyridinium salts is substantially increased and the degree of protection of steel in anaerobic conditions reaches 98 % at the transition to the inoculated salt solution. It was established that increase of the efficiency is caused by the changing nature of the cathodic reaction of corrosion process, by high antibacterial properties of organic compounds and the synergistic effect of metabolic products of SRB. Conclusions. Quaternary pyridinium salts and benzotriazole compositions with calcium and magnesium salts demonstrate high protective properties in steel corrosion in salt solutions containing SRB. The degree of protection is achieved by 90—98 %. Проблематика. Микробная коррозия с участием сульфатредуцирующих бактерий (СВБ) является одним из опасных видов разрушения железа и сталей. Однако на сегодняшний день известно лишь незначительное количество соединений, которые используют в качестве ингибиторов микробной коррозии. Цель исследования. Изучение влияния азотсодержащих гетероциклических соединений и их комбинации с солями металлов на коррозию углеродистых сталей в солевых растворах, содержащих СВБ, и выявление механизма их защитного действия. Методика реализации. Исследования проводили масометрическим, электрохимическим и микробиологическим методами с углеродистой сталью в солевых хлоридных электролитах с культурой “Киев 10” и органическими и неорганическими соединениями. Результаты исследования. В 3 %-ном растворе NaCl наибольшую эффективность проявляют композиции бензотриазола с солями кальция и магния, а четвертичные соли пиридиния почти не влияют на коррозию сталей. При переходе к растворам, инокулированным СВБ, защитное действие четвертичных солей пиридиния существенно повышается, и степень защиты сталей в анаэробных условиях достигает 97 %. Увеличение эффективности действия таких соединений обусловлено изменением характера катодной реакции коррозионного процесса, высокими бактерицидными свойствами ингибиторов и повышением их защитного действия за счет синергетического влияния продуктов жизнедеятельности СВБ. Выводы. Четвертичные соли пиридиния и композиции бензотриазола с солями кальция или магния проявляют высокие защитные свойства при коррозии стали в солевых растворах, содержащих СВБ. Степень защиты при их наличии составляет 90–98 %.

Purpose. The purpose of work is an estimation of influence of an electric spark treatment on the state of mouldable superficial coverage of carbon steel. Methodology. The steel of fragment of railway wheel rim served as material for research with chemical composition 0.65% С, 0.67% Mn, 0.3% Si, 0.027% P, 0.028% S. Structural researches were conducted with the use of light microscopy and methods of quantitative metallography. The structural state of the probed steel corresponded to the state after hot plastic deformation. The analysis of hardness distribution in the micro volumes of cathode metal was carried out with the use of microhardness tester of type of PMT-3. An electric spark treatment of carbon steel surface was executed with the use of equipment type of EFI-25M. Findings. After electric spark treatment of specimen surface from carbon steel the forming of multi-layered coverage was observed. The analysis of microstructure found out the existence of high-quality distinctions in the internal structure of coverage metal, depending on the probed area. The results obtained in the process are confirmed by the well-known theses, that forming of superficial coverage according to technology of electric spark is determined by the terms of transfer and crystallization of metal. The gradient of structures on the coverage thickness largely depends on development of structural transformation processes similar to the thermal character influence. Originality. As a result of electric spark treatment on the condition of identical metal of anode and cathode, the first formed layer of coverage corresponds to the monophase state according to external signs. In the volume of coverage metal, the appearance of carbide phase particles is accompanied by the decrease of microhardness values. Practical value. Forming of multi-layered superficial coverage during electric spark treatment is accompanied by the origin of structure gradient on a thickness. The effect of the superficial work-hardening from a spark according to a level can be an alternative to majority of thermal and chemical-thermal technologies of treatment of metallic materials., Цель. Целью работы является оценка влияния электрической искровой обработки на состояние формирующегося поверхностного покрытия углеродистой стали. Методика. Материалом для исследования служила сталь фрагмента обода железнодорожного колеса с химическим составом 0,65% С, 0,67% Mn, 0,3% Si, 0,027% P, 0,028% S. Структурные исследования проводились с использованием световой микроскопии и методик количественной металлографии. Структурное состояние исследуемой стали соответствовало состоянию после горячей пластической деформации. Анализ распределения твердости в микрообъемах металла катода осуществляли с использованием микротвердомера типа ПМТ-3. Электрическую искровую обработку поверхности углеродной стали выполняли с использованием оборудования типа ЭФИ-25М. Результаты. После электрической искровой обработки поверхности образца из углеродистой стали наблюдали формирование многослойного покрытия. Анализ микроструктуры показал существование качественных различий во внутреннем строении металла покрытия в зависимости от исследуемого участка. Полученные в работе результаты подтверждают известные положения, что формирование поверхностного покрытия по технологии электрического искрового разряда определяется условиями переноса и кристаллизации металла. Градиент структур по толщине покрытия в значительной степени зависит от развития процессов структурных превращений, подобных влиянию термического характера. Научная новизна. В результате электрической искровой обработки, при условии одинакового металла анода и катода, сформированная первая прослойка покрытия по внешним признакам соответствует однофазному состоянию. В объеме металла покрытия появление частиц карбидной фазы сопровождается снижением значений микротвердости. Практическая значимость. Формирование многослойного поверхностного покрытия при электрической искровой обработке сопровождается возникновением градиента структур по толщине. По уровню эффект поверхностного упрочнения от искрового разряда может быть альтернативой большинству термических и химико-термических технологий обработки металлических материалов., Мета. Метою роботи є оцінка впливу електричної іскрової обробки на стан поверхневого нашарування вуглецевої сталі, що формується. Методика. Матеріалом для дослідження була сталь фрагменту ободу залізничного колеса з хімічним складом 0,65% С, 0,67% Mn, 0,3% Si, 0,027% P, 0,028% S. Структурні дослідження проводилися з використанням світлової мікроскопії й методик кількісної металографії. Структурний стан досліджуваної сталі відповідав стану після гарячої пластичної деформації. Аналіз розподілу мікротвердості в мікрооб’ємах металу катоду проводили з використанням мікротвердоміра типу ПМТ-3. Електричну іскрову обробку поверхні вуглецевої сталі виконували з використанням устаткування типу ЕФІ-25М. Результати. Після електричної іскрової обробки поверхні зразка вуглецевої сталі спостерігали формування багатошарового покриття. Аналіз мікроструктури показав існування якісних розбіжностей у внутрішній будові металу покриття в залежності від ділянки, яка досліджується. Отримані в роботі результати підтверджують відомі положення, що формування поверхневого покриття за технологією електричного іскрового розряду визначається умовами переносу й кристалізації металу. Градієнт структур по товщині покриття значною мірою обумовлений розвитком процесів структурних перетворень подібних впливові термічного характеру. Наукова новизна. У результаті електричної іскрової обробки, за умов однакового металу аноду і катоду, сформований перший прошарок покриття за зовнішніми ознаками відповідає однофазному стану. В об’ємі металу покриття поява часток карбідної фази супроводжується зниженням значень твердості. Практична значимість. Формування багатошарового поверхневого покриття при електричній іскровій обробці супроводжується виникненням градієнту структур за його товщиною. За досягненим рівнем ефект поверхневого зміцнення від іскрового розряду може бути конкурентоспроможним більшості термічних та хіміко-термічних технологій обробки поверхні металевих матеріалів.

Purpose. The purpose of the paper is an estimation of degree of metal hardness change for the railway wheel with martensite structure during rolling. Methodology. As strength characteristic the Rockwell hardness is used. Wear tests were conducted in the conditions of normal loading with (10%) and without sliding on the test equipment SMTs-2. Parameters of the fine crystalline structure (tetragonality degree of the crystalline grid, dislocation density, scale of coherent scattering regions, and disturbance value of the crystalline grid of second kind) are determined by the methods of X-ray structural analysis. Findings. During operation of the railway wheels with different strength level, origin of defects on the wheel thread is caused by simultaneous action of both the friction forces and the cyclically changing loadings. Considering that formation of damage centers is largely determined by the state of metal volumes near the wheel thread, one should expect the differences in friction processes development at high contact stress for the wheels with different strength level and structural state. Originality. During the wear tests softening effect of carbon steel with martensite quenching structure is obtained. Softening effect equaled 3.5–7% from the level of quenched metal hardness. The softening effect is accompanied by the reduction of tetragonality degree of the crystalline structure of martensite, reduction of coherent scattering regions, dislocation density increase and crystalline grid disturbance of the second kind. Practical value. The results point out the necessity for further studies to clarify the resulted softening effect mechanism., Цель. Целью работы является оценка степени изменения твердости металла железнодорожного колеса со структурой мартенсита при качении. Методика. В качестве характеристики прочности была использована твердость по Роквеллу. Испытания на изнашивание проводили при условиях нормальной нагрузки, с проскальзыванием (10%) и без проскальзывания, на испытательном оборудовании СМЦ-2. Параметры тонкого кристаллического строения (степень тетрагональности кристаллической решетки, плотность дислокаций, размер областей когерентного рассеивания, величина искажений кристаллической решетки второго рода) определяли с использованием методик рентгеновского структурного анализа. Результаты. При эксплуатации железнодорожных колес разного уровня прочности возникновение повреждений на поверхности катания обусловлено от одновременного действия сил трения и циклически меняющихся нагрузок. Считая, что формирование очагов разрушения в значительной степени определяется состоянием объемов металла вблизи с поверхностью катания железнодорожного колеса, следует ожидать различий в развитии процессов трения при высоком контактном напряжении для колес с разным уровнем прочности и структурным состоянием. Научная новизна. В процессе испытаний на изнашивание был получен эффект разупрочнения углеродной стали со структурой закалки на мартенсит. Снижение твердости составило значения от 3,5 до 7% от уровня закаленного металла. Эффект разупрочнения сопровождался снижением степени тетрагональности кристаллической решетки мартенсита, измельчением областей когерентного рассеивания, увеличением плотности дислокаций и искажений кристаллической решетки второго рода. Практическая значимость. Полученные результаты указывают на необходимость продолжения исследований по уточнению механизма полученного эффекта разупрочнения., Мета. Метою роботи є оцінка ступеню зміни твердості металу залізничного колеса з структурою мартенситу підчас кочення. Методика. В якості характеристики міцності була використана твердість за Роквеллом. Випробування на зношування проводили за умов нормального навантаження, з просковзуванням (10%) і без просковзування, на випробувальному устаткуванні СМЦ-2. Параметри тонкої кристалічної будови (ступінь тетрагональності кристалічної решітки, густина дислокацій, розмір областей когерентного розсіювання, величина викривлень кристалічної решітки другого роду) визначали з використанням методик рентгенівського структурного аналізу. Результати. При експлуатації залізничних коліс різного рівня міцності виникнення ушкоджень на поверхні кочення обумовлене від одночасної дії сил тертя та циклічно змінних навантажень. Вважаючи, що формування осередків руйнування в значній мірі визначається станом об'ємів металу поблизу з поверхнею кочення залізничного колеса, слід очікувати відмінностей в розвитку процесів тертя при високій контактній напрузі для коліс з різним рівнем міцності і структурним станом. Наукова новизна. В процесі випробувань на зношування був отриманий ефект пом’якшення вуглецевої сталі з структурою після гартування на мартенсит. Зниження твердості склало значення від 3,5 до 7% від рівня стану металу після гартування. Ефект пом’якшення супроводжувався зниженням ступеню тетрагональності кристалічної решітки мартенситу, подрібненням областей когерентного розсіювання, збільшенням густини дислокацій і викривлень кристалічної решітки другого роду. Практична значимість. Отримані результати указують на необхідність продовження досліджень стосовно уточнення механізму отриманого ефекту пом’якшення.

Based on the analysis of research results for the kinetics of austenitization process the order of the original structures in the direction of increasing the rate of austenite formation is determined., На основе анализа результатов исследования кинетики процесса аустенизации определяется порядок расположения исходных структур в направлении роста скорости образования аустенита., На основі аналізу результатів дослідження кінетики процесу аустенізації визначається порядок розташування вихідних структур в напрямку зростання швидкості утворення аустеніту.

Для стали железнодорожной оси, в зависимости от амплитуды нагружения, приведены закономерные изменения структуры при испытаниях на усталость., For the rail axle steel the regular changes of structure during the fatigue test in dependence on strength amplitude are presented., Для сталі залізничної осі, в залежності від амплітуди навантаження, наведено закономірні зміни структури при випробуваннях на втомлюваність.

В статье представлены результаты исследований с целью математического описания кривой циклического нагружения углеродистой стали., In the article the research results of mathematical description of curve of cyclic loading of carbon steel are presented., У статті викладено результати досліджень з метою математичного опису кривої циклічного навантаження вуглецевої сталі.

Статья посвящена объяснению процесса формирования дислокационной ячеистой структуры в течение пластического деформирования углеродистой стали., The article is devoted to explanation of the evolutional process of dislocation cell structure formation during the plastic deformation of carbon steel., Стаття присвячена поясненню процесу формування дислокаційної чарункової структури при пластичному деформуванні вуглецевої сталі.