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.

In the conditions of laboratory experiment exploration of modifying of casts from an aluminium alloy by powder Al2O3 was is carried out. Substantial structure improvement and increase of mechanical properties in the modified metal is shown. Dependence structure characteristics of and properties on the modifying agent consumption is fixed, В умовах лабораторного експерименту проведене дослідження модифікування виливок з алюмінієвого сплаву порошком Al2O3. Показано суттєве здрібнення структури і зростання механічних властивостей у модифікованому металі. Встановлена залежність характеристик структури і властивостей від розходу модифікатора

By methods of optical and scanning electron microscopy, and also micro X-ray spectral analysis features of the superficial defects observed on rails, are investigated. It is fixed that they are rolling films, rolled cracks, gas holes, rolled tearing which can be filled with oxides of complex composition, oxide scale and aluminosilicate, and formed in process of steel-smelting and rolling repartitions of blooms and rails. It is shown that formation of superficial defects can be promoted by presence in metal of congestions oxide and aluminosilicate inclusions, Методами оптической и растровой электронной микроскопии, а также микрорентгеноспектрального анализа изучены особенности поверхностных дефектов, наблюдаемых на рельсах. Установлено, что они представляют собой плёны, раскатанные трещины, газовые пузыри, рванины, которые могут быть заполнены окислами сложного состава, окалиной и алюмосиликатами, образовавшиеся в процессе сталеплавильного и прокатного переделов блюмов и рельсов. Показано, что образованию поверхностных дефектов рельсов, может способствовать наличие в металле скоплений оксидных и алюмосиликатных включений, Методами оптичної та растрової електронної мікроскопії, а також мікрорентгеноспектрального аналізу вивчені особливості поверхових дефектів, що спостерігаються у рейках. Встановлено, що вони являють собою плівки, розкатані тріщини, газові пузирі, рванини, які можуть бути заповнені окислами складного складу, окалиною та алюмосилікатами, що утворилися в процесі сталеплавчгї і прокатної переробки блюмів і рейок. Показано, що утворенню поверхових дефектів рейок може сприяти наявність у металі згуртувань оксидних і алюмосилікатних включень

Показана можливість збільшення у 2,0 – 5,0 разів (в залежності від типу модифікатору) числа утворюваних додаткових центрів кристалізації при рівномірному розподілі часток, що вводяться, всередині фракції у порівнянні з нормальним. Встановлено, що найбільш ефективними модифікаторами другого роду є дисперсні порошки: NbN - 1…3 мкм; TiN - 1…3 мкм; TiC - 1…5 мкм., Показана возможность увеличения в 2,0 - 5,0 раз (в зависимости от типа модификатора) числа образующихся дополнительных центров кристаллизации при равномерном распределении вводимых частиц внутри фракции по сравнению с нормальным. Установлено, что наиболее эффективными модификаторами второго рода являются дисперсные порошки: NbN - 1…3 мкм; TiN - 1…3 мкм; TiC - 1…5 мкм, The possibility in 2.0 – 5.0 times (depending on modifier type) increase in the number of the generating additional crystallization centres in case of uniform distribution of particles of fraction in comparison with normal was shown. . The most effective modifiers of the second kind from disperse powder are determined: NbN - 1…3 microns; TiN - 1…3 microns; TiC - 1…5 microns

The finite differences mathematical model of dissolution of solid particles in fluent cooled melt, subject to influence of a scatter of their sizes on process of dissolution is constructed. Initial sizes of dispersible parts, their overall mass and melt temperature during their input, necessary for the most effective modification are determined, Построена конечноразностная математическая модель растворения частиц модификаторов с учетом их разброса по размерам в условиях охлаждения с переменной скоростью. Определены исходные величины вводимых дисперсных частиц, их общая масса и температура расплава, необходимые для эффективного модифицирования, Побудована скінченорізносна математична модель розчинення твердих часток модифікаторів, яка враховує влив їх розбігу за розмірами в умовах охолодження з перемінною швидкістю. Визначені початкові величини дисперсних часток, загальна маса і температура розплаву при їх вводі, необхідні для забезпечення найбільш ефективного модифікування.