Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2020, №1
Постійне посилання зібранняhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27419
Переглянути
Нові надходження
Документ Прогнозування і контроль механічних властивостей високомарганцевих сталей за атомно-магнітним станом аустеніту(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Сніжной, Геннадій Валентинович; Ольшанецький, Вадим Юхимович; Сажнєв, Володимир Миколайович; Snizhnoi, G.; Ol’shanetskii, V.; Sajhnev, V.UK: Мета роботи. Встановити кореляційний зв’язок між механічними властивостями високомарганцевих сталей і атомно-магнітним станом аустенітної матриці, який характеризується питомою парамагнітною сприйнятливістю χ0 аустеніту Методи дослідження. Випробування на розрив проводили на машині УРМ-50, межу міцності при розтягуванні на розрив, відносні подовження і звуження визначали відповідно до ГОСТ 1497-84. Мікротвердість вимірювали з використанням приладу ПМТ3 при навантаженні 50 г за стандартною методикою. Відносну зносостійкість К після ударно-абразивного зношування визначали в лабораторному кульовому млині. Визначення питомої парамагнітної сприйнятливості аустеніту (до механічних випробувань) здійснювали на магнітометричних терезах. Отримані результати. Виходячи з результатів експериментальних досліджень, встановлено наявність кореляції між механічними властивостями і питомою парамагнітною сприйнятливістю χ0 аустеніту, що дає можливість використовувати цю характеристику в якості ефективного критерію прогнозування і контролю механічних властивостей аустенітних сталей. Наукова новизна. Запропоновано й експериментально підтверджено ідею про зв’язок між механічними властивостями аустенітних сталей і попередньо сформованим атомно-магнітним станом аустенітної матриці. Постановка завдання. Переважну об’ємну частину сталей 100Г8Л, 110Г10Л становить парамагнітний аустеніт ( ≈ 99,93 %), а в сталі 110Г10Л його кількість досягає 100 %. Тому властивості цих сталей визначаються саме станом аустенітом та його перетвореннями. Аустеніт є парамагнетиком, який характеризується своєрідною електронною будовою, для якого надчутливим параметром є питома парамагнітна сприйнятливість χ0 (сумарний магнітний момент одиниці маси аустеніту при одиничному значенні магнітного поля). Пропонується дослідити вказані сталі з позицій атомно-магнітного стану аустенітної матриці. Практична цінність. Запропонована номограма «питома парамагнітна сприйнятливість аустеніту - механічні властивості», яка може бути використана у виробничих умовах для прогнозування і контролю механічних властивостей, а саме показників міцності і пластичності. EN: Purpose of the work. To establish a correlation between the mechanical properties of high-manganese steels and the atomic-magnetic state of the austenite matrix, which is characterized by the specific paramagnetic susceptibility χ0 of austenite. Research methods. Tensile tests were carried out on a URM-50 machine, tensile strength at break, elongation and contraction were determined in accordance with GOST 1497-84. Microhardness was measured using a PMT3 device at a load of 50 g according to the standard method. The relative wear resistance K after shock-abrasive wear was determined in a laboratory ball mill. The determination of the specific paramagnetic susceptibility χ0 of austenite (before mechanical tests) was carried out on a magnetometric balance. Results obtained. Based on the results of experimental studies, a correlation has been established between the mechanical properties and the specific paramagnetic susceptibility χ0 of austenite, which makes it possible to use this characteristic as an effective criterion for predicting and controlling the mechanical properties of austenitic steels. Scientific novelty. The idea of the relationship between the mechanical properties of austenitic steels and the preformed atomic-magnetic state of the austenitic matrix (parameter ) is proposed and experimentally confirmed. Formulation of the problem. The overwhelming bulk of steels 100Г8Л, 110Г10Л is paramagnetic austenite (99.93 %), and in steel 110Г10Л its amount reaches 100 %. Therefore, the properties of these steels are determined precisely by the state of austenite and its transformations. Austenite is a paramagnet, which is characterized by a peculiar electronic structure, for which the sensitive parameter is the specific paramagnetic susceptibility χ0 (the total magnetic moment per unit mass of austenite at a unit value of the magnetic field). It is proposed to investigate these steels from the standpoint of the atomic-magnetic state of the austenitic matrix. Practical value. A nomogram «specific paramagnetic susceptibility χ0 of austenite – mechanical properties» is proposed, which can be used in production conditions to predict and control the mechanical properties of austenitic steels, namely, strength and ductility.Документ Вплив температури гартування на структуру, метастабільність аустеніту та властивості наплавлених Fe-Cr-Mn сталей(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Чейлях, Я. О.; Чейлях, О. П.; Cheylyakh, Ya.; Cheiliakh, O.UK: Актуальність. У практиці відновлення деталей електродуговим наплавленням основна увага приділяється хімічному складу наплавленого металу, який зазвичай використовується без термічної обробки, або після високого відпуску, а роль структурних факторів, що впливають на ступінь метастабільності аустеніту та його деформаційні перетворення поки не застосовується. Тому дуже актуальна та перспективна розробка нових способів і технологій термічної обробки, що дозволяють регулювати метастабільність аустенітної складової та ефективно покращувати властивості наплавленого металу. Метою роботи є оптимізація режимів гартування, що забезпечують регулювання фазового складу, мікроструктури, метастабільності аустеніту задля підвищення механічних та експлуатаційних властивостей наплавленої екномнолегованої Fe-Cr-Mn сталі. Методи досліджень та випробувань. В роботі використовувалися металографічний, рентгеноструктурний, дюрометрічний методи досліджень, випробування твердості, мікротвердості, механічних властивостей, зносостійкості в умовах сухого тертя-ковзання, ударно-абразивного зношування. Результати досліджень. Досліджено вплив температури гартування в інтервалі нагріву від 850 °С до 1150 °С на мікроструктуру, фазовий склад, метастабільність аустеніту та властивості наплавленої сталі 20Х8Г6СТАФ. Встановлено, що зпідвищенням температури нагріву під гартування в структурі верхнього плавленого шару під гартування вміст мартенситу гартування зменшується, а аустеніту, навпаки, зростає. Після кожної температури гартування фазовий склад і мікроструктура наплавленого металу по наплавлених шарах закономірно змінюється згідно ступінчасто-пошаровому характеру зміні хімічного складу шарів в залежності від наплавлювально-технологічних параметрів наплавлення (зварювального току, напруги, швидкості наплавленні, частки участі основного металу в наплавленому). Про це свідчити панорама зміни мікроструктури та мікротвердості по шарах наплавленого металу. В результаті таки закономірні зміни структури та фазового складу наплавленого металу в залежності від температури гартування відзначають ступінь метастабільності аустенітної складової до розвитку деформаційного перетворення при зношуванні (ДМПЗ) в поверхневому шарі, що характеризують наукову новизну отриманих результатів. Все це є основними факторами формування зносостійкості наплавленого металу за рахунок ефектів самозміцнення, саморелаксації мікронапруг, самоадаптації до умов зношування. Відзначені оптимальні температури гартування для підвищення зносостійкості наплавленого металу для різних умов зношування. Отримані результати мають практичне значення для розробки технологій пошарового наплавлення та термічної обробки метастабільного Fe-Cr-Mn металу для підвищення його зносостійкості для різних умов експлуатації. EN: Actuality. In practice of parts renewal with electric-arc deposition main attention is paid to the chemical compo¬sition of deposited metal, which usually is applied either without any heat treatment or following high tempering, while the role of structural factors, that influence the degree of metastability of austenite is so far neglected. That is why development of new promising methods and technologies of heat treatment which will allow to adjust metasta¬bility of the austenite constituent and improve efficiently the properties of deposited metal seems to be highly urgent. The objective of the work. The objective of the work is optimization of quenching modes for modifying the phase composition, microstructure, metastability of austenite for improvement of mechanical properties of three-layered deposited cost saving alloyed 20Cr8Mn6SiTiV steel. Applied investigation and testing methods. Metallographic, X-ray and durometric methods of investigation, as well as testing of hardness, micro-hardness, mechanical properties and wear resistance under conditions of dry sliding friction and impact-abrasive wear were applied. The results of the investigation. The influence of quenching within 850 °С –1150 °С heating interval upon the microstructure, phase composition, austenite metastability and the properties of deposited 20Cr8Mn6SiTiV steel was investigated. It was found that with an increase in heating temperature for quenching the content of quenching martensite decreases in the structure of the upper deposited layer, while austenite content raises. After each quench¬ing temperature the phase composition and microstructure of deposited metal along deposited layers is naturally changed, according to the stepwise-layer-wise character of alternations in chemical composition of layers, depending upon deposition-process cladding parameters (welding current, voltage, deposition rate and share of the base metal in deposited metal). This was testified by the character of changes in the microstructure and microhardness along the layers of deposited metal. As a result such natural changes of microstructure and phase composition of deposited metal depending on quenching temperature determine the degree of metastability of the austenite component up to development of deformation induced martensite transformation at wear (DIMTW) in the surface layer, it characterizing the novelty of the results obtained. These are the main factors of formation of wear resistance of the base metal, reached by the means of the effects of self-strengthening, self-relaxation of micro-strains and self-adaptation to conditions of wear. The obtained results are of practical value for development of technologies of layer wise depositing and heat treatment of metastable Fe-Cr-Mn metal in order improve its wear resistance for different exploitation conditions.Документ Вторинні карбіди в багатокомпонентній системі Ni-13,5Cr-5Co-3,4Al-4,8Ti-7,3W-0,8Mo-0,015B-0,12C14(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Глотка, Олександр Анатолійович; Клочихін, В. В.; Ольшанецький, Вадим Юхимович; Glotka, O.; Klochikhin, V.; Ol’shanetskii, V.UK: Мета роботи. Вивчити специфіку розподілу легувальних елементів у вторинних карбідах в багатокомпонентній системі Ni-13,5Cr-5Co-3,4Al-4,8Ti-7,3W-0,8Mo-0,015B-0,12C за допомогою розрахункового методу прогнозування CALPHAD. Методи досліджень. Для пошуку закономірностей та розрахунку закономірностей розподілу легувальних елементів в сплаві, було обрано новітній метод CALPHAD, та проведено моделювання термодинамічних процесів кристалізації фаз. Отримані результати. результати термодинамічних розрахунків хімічного складу карбідів наведені в вигляді математичних залежностей. Отримано рівняння впливу легувальних елементів на температури розчинення (виділення) вторинних карбідів. Показано, що отримані залежності тісно корелюють з термодинамічними процесами, що відбуваються в системі. Наукова новизна. Показано, що при підвищенні сумарної концентрації карбідоутворюючих елементів, ускладняється і хімічний склад карбідів типу М23С6. Вміст молібдену більше 2 % призводить до утворення ТЩП фази типу – Р, а зі збільшенням його концентрації спостерігається перетворення карбіду МС в карбід типу М6С. При концентрації вольфраму в складі сплаву більше 10 % помітно підвищується ймовірність виділення в структурі ТЩП фаз типу σ - і μ-, що чинить негативний вплив на механічні властивості і жароміцність. Практична цінність. На основі комплексного підходу для багатокомпонентних ЖНС отримані нові регресійні моделі, що дозволяють адекватно прогнозувати хімічний склад вторинних карбідів за хімічним складом сплаву, це дозволило реалізувати рішення задачі розрахункового прогнозування складу карбідів за хімічним складом сплаву. EN: Purpose of work. To study the specifics of the distribution of alloying elements in secondary carbides in the multicomponent system Ni-13,5Cr-5Co-3,4Al-4,8Ti-7,3W-0,8Mo-0,015B-0,12C using the calculation method of CALPHAD prediction. Research methods. To find regularities and calculate regularities of distribution of alloying elements in the alloy, the latest CALPHAD method was chosen, and modeling of thermodynamic processes of phase crystallization was carried out. The obtained results. The results of thermodynamic calculations of the chemical composition of carbides are given in the form of mathematical dependences. The equation of the influence of alloying elements on the dissolution (separation) temperature of secondary carbides is obtained. It is shown that the obtained dependences are closely correlated with the thermodynamic processes occurring in the system. Scientific novelty. It is shown that with increasing the total concentration of carbide-forming elements, the chemical composition of carbides of the M23C6 type becomes more complicated. The molybdenum content of more than 2 % leads to the formation of TSHP phase type P, and with increasing concentration there is a conversion of MС carbide to carbide type M6C. When the concentration of tungsten in the alloy is more than 10 %, the probability of separation of phases of the σ - and μ - type in the structure of the TSP significantly increases, which has a negative effect on the mechanical properties and heat resistance. Practical value. On the basis of an integrated approach for multicomponent ZHNS new regression models are obtained, which allow adequately predict the chemical composition of secondary carbides by the chemical compo¬sition of the alloy, this allowed to solve the problem of calculated prediction of carbide composition by chemical composition of the alloy.