Search

Annotation. Purpose. A study of high-temperature deformation of low-carbon steel impact on the kinetics of austenite transformations and a structure formation at different cooling rates using computer simulation. Methods. The main research tool is a physically based computer model describing the kinetics of austenite transformation in steel during cooling. As research material selected low-carbon steel 15. Findings. Here was modeled a process, describing the transformation kinetics of austenite in arbitrary composition steels, allowing also qualitatively and quantitatively predict the metal structure formation. Using as an example a lowcarbon low-alloyed steel the feasibility of the model to predict the impact of pre-high-temperature deformation on the steel structure during the phase transformation was demonstrated. It was shown an increasing of ferrite transformation rate in the deformed steel which causes ferrite grain refinement and prevent a formation of low-carbon martensite in the final structure. Originality. Using a computer model quality and quantity effects austenite of pre-strain at 930 °C in the steel 15 were studied. It is found that predeformation with a degree of 50% can in the 1.5 - 2.0 (depending on the cooling rate) times refines ferrite grain size and prevents the formation of low-carbon martensite. The degree of pre-deformation effect on the kinetics of austenite transformation decreases with a decrease in the cooling rate. Practical value. Computer simulation of supercooled austenite transformation processes allows you to quickly and cost-effectively get the information necessary for thermal and thermo-mechanical processing technologies development and improvement. In particular it is shown that when the formation of martensite and bainite structures in the conditions of accelerated cooling is not desirable, preliminary deformation of a low carbon low alloyed steel at a temperature slightly higher than A3 can significantly reduce their quantity while significantly (up to 1.5 – 2.0 times) ferrite grains refinement., Аннотация. Цель. Исследование влияния высокотемпературной деформации низкоуглеродистой стали на кинетику распада аустенита и формирование структуры при различных скоростях охлаждения при помощи компьютерного моделирования. Методика. Основным инструментом исследования является физически обоснованная компьютерная модель, описывающая кинетику распада аустенита в сталях в процессе охлаждения. В качестве материала исследования выбрана низкоуглеродистая сталь 15. Результаты. Смоделирован процесс, описывающий кинетику распада аустенита в сталях произвольного состава, что позволяет также качественно и количественно предсказать формирование структуры металла. На примере низкоуглеродистой низколегированной стали продемонстрирована возможность модели прогнозировать влияние предварительной высокотемпературной деформации на структурообразование стали в ходе фазовых превращений. Показано, что увеличение скорости ферритного превращения в деформированной стали приводит к измельчению зерна феррита и предотвращению образования низкоуглеродистого мартенсита в конечной структуре. Научная новизна. С использованием компьютерной модели установлены качественные и количественные характеристики влияния предварительной деформации аустенита при 930 °С в стали 15. Установлено, что предварительная деформация со степенью 50 % в 1,5 – 2,0 (в зависимости от интенсивности охлаждения) раза измельчает размер зерна феррита и предотвращает образование низкоуглеродистого мартенсита. Степень выраженности влияния предварительной деформации на кинетику распада аустенита уменьшается при снижении скорости охлаждения. Практическая значимость. Компьютерное моделирование процессов распада переохлажденного аустенита позволяет быстро и с минимальными затратами получить информацию, необходимую для разработки и усовершенствования технологий термической и термомеханической обработки. В частности, показано, что, если образование мартенситных и бейнитных структур в условиях ускоренного охлаждения нежелательно, предварительная деформация низкоуглеродистой низколегированной стали при температуре несколько выше A3 позволяет существенно снизить их количество при одновременном значительном (в 1,5 – 2,0 раза) измельчении зерна феррита., Анотація. Мета. Дослідження впливу високотемпературної деформації низьковуглецевої сталі на кінетику розпаду аустеніту і формування структури при різних швидкостях охолодження за допомогою комп'ютерного моделювання. Методика. Основним інструментом дослідження є фізично обґрунтована комп'ютерна модель, що описує кінетику розпаду аустеніту в сталях в процесі охолодження. Як матеріал дослідження обрано низьковуглецеву сталь 15. Результати. Змодельовано процес, що описує кінетику розпаду аустеніту в сталях довільного складу, що дозволяє також якісно і кількісно передбачити формування структури металу. На прикладі низьковуглецевої низьколегованої сталі продемонстрована можливість моделі прогнозувати вплив попередньої високотемпературної деформації на структуроутворення сталі в ході фазових перетворень. Показано, що збільшення швидкості феритного перетворення в деформованій сталі призводить до подрібнення зерна фериту і запобігання утворенню низьковуглецевого мартенситу в кінцевій структурі. Наукова новизна. З використанням комп'ютерної моделі встановлені якісні та кількісні характеристики впливу попередньої деформації аустеніту при 930 °С у сталі 15. Встановлено, що попередня деформація зі ступенем 50% у 1,5 – 2,0 (в залежності від інтенсивності охолодження) рази подрібнює розмір зерна фериту і запобігає утворенню низьковуглецевого мартенситу. Ступінь вираженості впливу попередньої деформації на кінетику розпаду аустеніту зменшується при зниженні швидкості охолодження. Практична значимість. Комп'ютерне моделювання процесів розпаду переохолодженого аустеніту дозволяє швидко і з мінімальними витратами отримати інформацію, необхідну для розробки та вдосконалення технологій термічної і термомеханічної обробки. Зокрема показано, що, коли утворення мартенситних і бейнітних структур в умовах прискореного охолодження є небажаним, попередня деформація низьковуглецевої низьколегованої сталі при температурі трохи вище A3 дозволяє істотно знизити їх кількість при одночасному значному (в 1,5 – 2,0 рази) подрібненні зерна фериту.

Мета. Розробка і реалізація комп'ютерної моделі для аналізу впливу хімічного складу сталі на рівноважні температури початку і закінчення   α перетворення, положення ліній сольвусу фериту і аустеніту, а також температуру і концентрацію вуглецю відповідні до евтектоіду (перліту). Методика. Термодинамічне моделювання, засноване на визначенні умов рівності хімічних потенціалів для α,  і  (цементит) фаз. При визначенні форми кривих для потенціалів кожної з фаз використаний підхід підграткової моделі Сундмана-Агрена із застосуванням поліномів Редліха-Кістера для обчислення надлишкової енергії змішування. Для визначення рівнянь спільних дотичних до кривих та поверхоньпотенціалів (геометричне представлення концентраційної залежності енергії Ґіббса) використовувалися методи чисельного диференціювання в комбінації з методом найменших квадратів для відшукання рівних значень кутового коефіцієнта і вільного члена (умови збігу дотичних). Для реалізації обчислень застосовувався написаний на мові C++ модуль, що є частиною програмного проекту для моделювання фазових перетворень. Результати. Розроблено комп'ютерну модель, що дозволяє визначити температури фазових перетворень в сталі і рівноважний склад фаз по вуглецю при заданій температурі. Наведені приклади розрахунку впливу Mn, Si, Ni, Cr і Mo на вигляд ділянки політермічних квазібінарних розрізів діаграми стану Fe-C з легуючими елементами в області евтектоідного (перлітного) перетворення. Наукова новизна. Із застосуванням фізично обґрунтованого методу моделювання показаний кількісний зв'язок між складом комплекснолегованої сталі і положенням її критичних точок. Практична значимість. Побудована комп'ютерна модель, яка із застосуванням раніше розроблених програм, дає можливість з високим ступенем достовірності розрахувати утворення карбонітридних фаз в сталях, зокрема умови протікання процесу виділення надлишкових фаз, а також отримати інформацію для коригування температур проведення ефективної термічної і/або термомеханічної обробки сталі заданого складу., Цель. Разработка и реализация компьютерной модели для анализа влияния химического состава стали на равновесные температуры начала и окончания   α превращения, положение линий сольвуса феррита и аустенита, а также температуру и концентрацию углерода соответствующие эвтектоиду (перлиту). Методика. Термодинамическоемоделирование, основанное на определении условий равенства химических потенциалов для α,  и  (цементит) фаз. Приопределении формы кривых или поверхностей потенциалов (геометрическое представление концентрационной зависимости энергии Гиббса) каждой из фаз использован подход подрешеточной модели Сундмана-Агрена с применением полиномов Редлиха-Кистера для вычисления избыточной энергии смешения. Для определения уравнений общих касательных к кривым потенциалов использовались методы численного дифференцирования в комбинации с методом наименьших квадратов для отыскания равных значений углового коэффициента и свободного члена (условия совпадения касательных). Для реализации вычислений применялся написанный на языке C++ модуль, являющийся частью программного проекта для моделирования фазовых превращений. Результаты. Разработана компьютерная модель, позволяющая определить температуры фазовых превращений в стали и равновесный состав фаз по углероду при заданной температуре. Приведены примеры расчёта влияния Mn, Si, Ni, Cr и Mo на вид участка политермического квазибинарного разреза диаграммы состояния Fe-C с легирующими элементами в области эвтектоидного (перлитного) превращения. Научная новизна. С применением физически обоснованного метода моделирования показана количественная связь между составом комплекснолегированной стали и положением её критических точек. Практическая значимость. Построенная компьютерная модель, с применением ранее разработанных программ, даёт возможность с высокой степенью достоверности рассчитать образованиекарбонитридных фаз в сталях, в частности условия протекания процесса выделения избыточных фаз, а также получить информацию для корректировки температур проведения эффективной термической и/или термомеханической обработки стали заданного состава., Purpose. Development and implementation of a computer model to analyze the effects of steel chemical composition of at the equilibrium temperature of the beginning and end of the   α transformation, the position of the solvus lines of ferrite and austenite, as well as the temperature and carbon concentration corresponding to the eutectoid (pearlite). Methodology.Thermodynamic modelling based on conditions of the chemical potentials equality of α,  and  (cementite) phases determination. When determining the shape of the curves for the potential (geometric representation of Gibbs energy concentration dependence) ofeach phase used approach of Sundman-Ågren sublattice model with Redlich-Kister polynomial to calculate the excess energy of mixing. To determine the equations of common tangents to the curves of potentials used methods for numerical differentiation in combination with the method of least squares in order to find equal values of the slope and intercept. To implement calculations used written in C ++ module, which is a part of a software project for the simulation of phase transformations. Results. The computer model allows determining the phase transformation temperature of the steel and the equilibrium content of the carbon in phases at a predetermined temperature. Examples of the effect of Mn, Si, Ni, Cr and Mo on the shape of a quasi-binary polythermal section ofphase Fe-C with alloying elements diagrams near eutectoid (pearlite) transformation calculations are given. Originality. Using physically grounded modelling method a quantitative relationship between the composition of complex alloyed steel and the position of its critical points was shown. Practical value. Was build a computer model which using previously developed software, enables a high degree of reliability calculation of carbonitride phases formation in steels, in particular the conditions of excessive phase precipitation process, as well as gives information for adjusting the temperature of an effective thermal and/or thermo-mechanicalprocessing for specified composition steel.

Purpose. Validation of proposed based on the results of computer model recommendations for modification of aluminium castings by TiAl powder and study of its effect on the characteristics of the metal structure. Methodology. Casting material is technical aluminium which contains 0,3...0,4% Mn, 0,1...0,2% Cu and less than 0,1% Si and Fe. A pre-refined processing of manganese chloride MnCl2 was performed. For modifier input capsules filled with powder including TiAl - 57%, Al powder - 29% and MnCl2 - 14% were used. Fractional composition of TiAl powder was corresponding to the parameters of the lognormal distribution ^ = 0,90 and c = 0,47. The metal processing temperature was 7 5 0 .7 6 0 ° C. Consumption of TiAl was 0,4 g/kg. Methods: Quantitative optical metallography, measurement of the Vickers hardness. Findings. By modifying the decrease in the average crosssectional areas of macro-grains in sections 6...8 times has been achieved. That corresponds to the average linear size reduction by 2.5...2.8 times. Columnar grains were eliminated. Globularization of microstructure was achieved. Approaching of the microstructure grains shape to equiaxed in the modified metal is accompanied by a decrease in the average area of their cross sections in the plane of the sample section. Microstructure refinement is most manifested in the peripheral zone and the half radius area of the casting is approximately 4x (sectional area). Structure refinement leads to an increase in their hardness up to 23.5%. Originality. It was found that the distribution of the grain size of the microstructure for both experimental and comparative castings described as lognormal, but modification significantly affects the parameters c but rather slightly to It is shown that the conditional characteristic shape of the grains in the microstructure of the unmodified casting tends to be rectangular; in modified it approaches the elliptical (centre) and rhombic (the periphery). Practical value. The effectiveness of the theoretically proposed recommendations for modification of small swiftly cooled aluminium castings was confirmed. Achieved results can significantly improve either quality of cast products from technical aluminium or technological properties of cast billets for further shaping, Цель. Подтверждение эффективности, предложенных на основании результатов компьютерного моделирования, рекомендаций по модифицированию алюминиевых отливок порошком TiAl и исследование его влияния на характеристики структуры металла. Методика. Материал отливок - технический алюминий содержащий 0,3...0,4 % Mn, 0,1.0,2 % Cu и менее 0,1 % Si и Fe. Выполнена предварительная рафинирующая обработка хлоридом марганца МпСІ2. Для ввода модификатора использованы капсулы с порошковым наполнителем: TiAl - 57 %, порошок Al - 29 %, МпСІ2 - 14 %. Фракционный состав порошка TiAl отвечал параметрам логнормального распределения ^ = 0,90 и а = 0,47. Температура металла при обработке 750.760 °С. Расход TiAl - 0,4 г/кг. Методы исследования: количественная оптическая металлография, измерение твердости по Виккерсу. Результаты. За счёт модифицирования достигнуто уменьшение средней площади сечений макрозерна на шлифах в 6 .8 раз, что соответствует измельчению средних линейных размеров в 2,5.2,8 раз. Устранена столбчатость макрозёрен. Достигнута глобуляризация микроструктуры. Приближение формы зёрен микроструктуры к равноосной в модифицированном металле сопровождалось уменьшением средней площади их сечений на плоскости шлифа. Измельчение микроструктуры наиболее выражено в периферийной зоне отливки и в районе половины радиуса является примерно 4-х кратным (по площади сечения). Измельчение структуры приводит к увеличению твёрдости на 23,5 %. Научная новизна. Установлено, что распределение зёрен микроструктуры по размерам, как в сравнительных, так и в опытных отливках описывается логнормальным законом, при этом модифицирование существенно влияет на параметры а и незначительно на ^. Показано, что условная характерная форма зёрен микроструктуры в не модифицированных отливках тяготеет к прямоугольной; в модифицированных она приближается к эллиптической (в центре) и ромбической (на периферии). Практическая значимость. Подтверждена эффективность предложенных теоретически (с использованием компьютерного моделирования) рекомендаций по модифицированию малогабаритных быстро охлаждаемых алюминиевых отливок. Достигнутые результаты позволяют в значительной мере повысить качество как литых изделий из технического (вторичного) алюминия, так и технологические свойства литых заготовок, подвергаемых обработке давлением., Мета. Підтвердження ефективності, запропонованих на підставі результатів комп'ютерного моделювання, рекомендацій по модифікуванню алюмінієвих виливків порошком TiAl та дослідження його впливу на характеристики структури металу. Методика. Матеріал виливків - технічний алюміній, що містить 0,3.0,4% Мп, 0,1 .0,2% Cu і менше 0,1% Si та Fe. Виконана попередня рафінуюча обробка хлоридом марганцю МпСЬ. Для вводу модифікатора використані капсули з порошковим наповнювачем: TiAl - 57%, порошок Al - 29%, МпСЬ - 14%. Фракційний склад порошку TiAl відповідав параметрам логнормального розподілу ^ = 0,90 і а = 0,47. Температура металу при обробці 750.760 ° C. Витрата TiAl - 0,4 г/кг. Методи дослідження: кількісна оптична металографія, вимірювання твердості за Віккерсом. Результати. За рахунок модифікування досягнуто зменшення середньої площі перетинів макрозерна на шліфах у 6...8 разів, що відповідає подрібненню середніх лінійних розмірів в 2,5...2,8 разів. Усунена стовп частість макрозерен. Досягнута глобулярізація мікроструктури. Наближення форми зерен мікроструктури до равновісної в модифікованому металі супроводжувалося зменшенням середньої площі іх перерізів на площині шліфа. Подрібнення мікроструктури найбільш виражено у периферійній зоні виливки і в районі половини радіуса є приблизно 4-х кратним (по площі перетину). Подрібнення структури призводить до збільшення твердості на 23,5%. Наукова новизна. Встановлено, що розподіл зерен мікроструктури за розмірами як для дослідних, так і для порівняльних виливків описується логнормальним законом, при цьому модифікування суттєво впливає на параметри а і незначно на ^. Показано, що умовна характерна форма зерен мікроструктури в не модифікованих виливках тяжіє до прямокутної; в модифікованих вона наближається до еліптичної (у центрі) і ромбічної (на периферії). Практична значимість. Підтверджена ефективність запропонованих теоретично (з використанням комп'ютерного моделювання) рекомендацій по модифікуванню малогабаритних швидко охолоджуваних алюмінієвих виливків. Досягнуті результати дозволяють значною мірою підвищити якість як литих виробів з технічного (вторинного) алюмінію, так і технологічні властивості литих заготовок, що піддаються обробці тиском.