Отправить статью по E-mail 
О зависимости качественных показателей металлопродукции от структуры и свойств расплавов
- Авторы: Барышев Е.Е.1, Тягунов А.Г.1, Вандышева И.В.1, Цепелев В.С.1, Тягунов Г.В.1
-
Учреждения:
- ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
- Выпуск: № 4 (2025)
- Страницы: 309–320
- Раздел: Статьи
- URL: https://jdigitaldiagnostics.com/0235-0106/article/view/689770
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625040039
- ID: 689770
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или 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.
Полный текст
Об авторах
Е. Е. Барышев
ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Автор, ответственный за переписку.
Email: e.e.baryshev@urfu.ru
Россия, Екатеринбург
А. Г. Тягунов
ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Email: e.e.baryshev@urfu.ru
Россия, Екатеринбург
И. В. Вандышева
ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Email: e.e.baryshev@urfu.ru
Россия, Екатеринбург
В. С. Цепелев
ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Email: e.e.baryshev@urfu.ru
Россия, Екатеринбург
Г. В. Тягунов
ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Email: e.e.baryshev@urfu.ru
Россия, Екатеринбург
Список литературы
- 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.
- Файнберг В.Я. Связанное состояние. Большая советская энциклопедия. в 30-ти т. 3-е изд. М.: Совет. энцикл. 1969–1986.
- Данилов В.И. Строение и кристаллизация жидкости: Избранные статьи. Киев: Изд-во АН УкрССР. 1956.
- Могутнов Б.М., Томилин И.А., Шварцман Л.А. Термодинамика сплавов железа. М.: Металлургия, 1984.
- Марукович, Е. И., Стеценко В.Ю. Tермодинамические основы плавления металлов // Литье и металлургия. 2020. № 1. С. 14–17.
- 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.
- Гаврилин И.В. Плавление и кристаллизация металлов и сплавов. Владимир: Владимирский государственный университет. 2000.
- Еланский Г.В., Еланский Г.Д. Строение и свойства металлических расплавов. М.: МГВМИ. 2006.
- Тягунов Г.В., Барышев Е.Е., Цепелев В.С. и др. Металлические жидкости. Стали и сплавы. Екатеринбург: УрФУ. 2016.
- 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.
- 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.
- Баум Б.А., Хасин Г.А., Тягунов Г.В. и др. Жидкая сталь. М.: Металлургия, 1984. 208 с.
- 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.
- 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.
- Ефимов А.В., Чернов В.П. Термовременная обработка отливок из стали марки 150ХНМ // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2017. 15. № 1 C. 79–85.
- 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.
- 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.
- Лубяной Д.А. Результаты внедрения термовременной обработки на предприятиях Кузбасса // Литейщик России. 2004. № 7. С. 22–23.
- Барышев, Е.Е., Тягунов А.Г., Степанова Н.Н. Влияние структуры расплава на свойства жаропрочных никелевых сплавов в твердом состоянии. Екатеринбург. УрО РАН. 2010.
- Херлах Д., Галенко П., Холланд-Мориц Д. Метастабильные материалы из переохлажденных расплавов. Серия Физика. Издательство «ИКИ», 2010 г. 496 с.
Дополнительные файлы
