blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-3-191-196blackmet-822Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИINFORMATION TECHNOLOGIES AND AUTOMATIC CONTROL IN FERROUS METALLURGYИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ РАСПАДА ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА ПОРОШКОВЫХ СТАЛЕЙ РАЗЛИЧНОЙ ПОРИСТОСТИ МЕТОДОМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯTHE STUDY OF DECOMPOSITION KINETICS OF SUPERCOOLED AUSTENITE OF POWDER STEELS WITH DIFFERENT POROSITY BY SIMULATION MODELINGИвашкоА. Г.IvashkoA. G.

д.т.н., профессор кафедры информационных систем,

625003, Тюмень, ул. Володарского, 6

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Information Systems”,

Tyumen

ivashco@mail.ruЦыгановаМ. С.TsyganovaM. S.

к.т.н., доцент кафедры информационных систем,

625003, Тюмень, ул. Володарского, 6

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Information Systems”,

Tyumen

mademid2@mail.ruНабатовР. И.NabatovR. I.

студент,

625003, Тюмень, ул. Володарского, 6

Student,

Tyumen

nabatov.roman@yandex.ruТюменский государственный университетРоссияTyumen State UniversityRussian Federation201631032016593191196Copyright © Ивашко А.Г., Цыганова М.С., Набатов Р.И., 20162016Ивашко А.Г., Цыганова М.С., Набатов Р.И.Ivashko A.G., Tsyganova M.S., Nabatov R.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/822

Для определения режимов термической обработки стали необходимы термокинетические диаграммы распада аустенита. Построение этих диаграмм экспериментальным путем является сложным и крайне трудоемким процессом. В данной работе предлагается имитационная модель процесса фазовых превращений, учитывающая особенности структуры порошковых сталей, а также методика проведения компьютерных экспериментов при различных режимах охлаждения стали. Предлагаемая модель позволяет по данным изотермических диаграмм для двух значений пористости стали определить кинетические параметры распада аустенита и прогнозировать кинетику превращения в этой стали для других значений пористости как в изотермических условиях, так и при непрерывном охлаждении. Адекватность модели проверялась на сталях У8 и ПК80 различной пористости с использованием опубликованных экспериментальных данных.

Thermokinetic diagrams of austenite decomposition are necessary to determine regimes of thermal treatment of steel. Building-up of these diagrams by experiments is diffi cult and labour intensive process. In this work the simulation model of process of phase transformations, taking into account the structure of powder steels, and the methodology for computer experiments with diff erent models of steel cooling are off ered. The proposed model allows to determine the kinetic parameters of austenite decomposition for two values of porosity steel according to the isothermal diagrams, and to predict the kinetics of the transformations in this steel as isothermal and continuous cooling. The adequacy of the model was tested on steels with diff erent porosity using published experimental data.

термическая обработкапорошковые сталифазовые превращенияраспад аустенитапористостьимитационное моделированиепрогнозирование кинетики фазовых превращенийизотермические и термокинетические диаграммынегомогенное зарождениекомпьютерный экспериментthermal treatmentpowder steelphase transformationsdecomposition of austeniteporositysimulation modelingprediction of kinetics of phase transformationsisothermal and thermokinetic diagramsinhomogeneous nucleationcomputer experimentReferencesKisino T., Nagaki S., Inoue T. Phase transformations, thermal conductions and elasto-plastic stress in hardening of steel // Materials. 1979. Vol. 28. No. 312. P. 861 – 867.Kisino T., Nagaki S., Inoue T. Phase Transformations, Thermal Conductions and Elasto-Plastic Stress in Hardening of Steel. Materials, 1979, vol. 28, no. 312, pp. 861–867.Мирзаев Д.А., Окишев К.Ю., Счастливцев В.М. и др. Кинетические закономерности образования феррита из аустенита сплавов Fe – 9 % Cr различной чистоты по примесям внедрения // Физика металлов и металловедение. 1998. Т. 86. Вып. 6. С. 90 – 105.Mirzaev D.A., Okishev K.Yu., Schastlivtsev V.M., Mirzoev A.A., Yakovleva I.L., Karzunov S.E. Kinetics of ferrite formation from austenite in Fe-9% Cr alloys with various concentrations of interstitial impurities. Physics of Metals and Metallography. 1998, vol. 86, Issue 6, pp. 590–600.Окишев К.Ю. Исчерпание мест зарождения и кинетические параметры аустенитферритного превращения в сплавах Fe – 9 % Cr // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2012. Вып. 15 (274). С. 116 – 121.Okishev K.Yu. Nucleation site saturation and kinetic parameters of austenite-ferrite transformation in Fe-9% Cr alloys. Vestnik YuzhnoUral’skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Metallurgiya. 2012. Issue 15 (274), pp. 116–121. (In Russ.).Ткаченко И.Ф., Ткаченко К.И. О кинетике начальной стадии перлитного превращения в нелегированной стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 2003. № 4. С. 43 – 45.Tkachenko I.F., Tkachenko K.I. On kinetics of initial stage of the pearlite transformation into non-alloy steel. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2003, no. 4, pp. 43–45. (In Russ.).Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах. Ч. 1. Термодинамика и общая кинетика. – М.: Мир, 1978. – 808 с.Christian J.W. The Theory of Transformations in Metals and Alloys. Pergamon Press, 1965, 975 p. (Russ.ed.: Christian J. Teoriya prevrashchenii v metallakh i splavakh. Moscow: Mir, 1978. 805 p.).Гуревич Ю.Г., Ивашко А.Г., Цыганова М.С. Математическое моделирование распада аустенита c целью построения термокинетической диаграммы расчетным путем // Изв. вуз. Черная металлургия. 2004. № 9. С. 45 – 48.Gurevich Yu.G., Ivashko A.G., Tsyganova M.S. Mathematical modeling of austenite decomposition to calculate the thermokinetic diagram. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2004, no. 9, pp. 45–48. (In Russ.).Гуревич Ю.Г., Цыганова М.С. Построение изотермических и термокинетических диаграмм порошковых сталей различной пористости расчетным путем // Изв. вуз. Черная металлургия. 2006. № 1. С. 47 – 50.Gurevich Yu.G., Tsyganova M.S. Calculating of isothermal and thermokinetic diagrams of powder steels with diff erent porosity. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2006, no. 1, pp. 47–50. (In Russ.).Ивашко А.Г., Цыганова М.С., Полищук И.Н. Компьютерное моделирование превращения фаз в процессе термической обработки // Вестник Тюменского государственного университета. 2008. № 6. С. 129 – 140.Ivashko A.G., Tsyganova M.S., Polishchuk I.N. Computer modeling of phase transformations during thermal treatment. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. 2008, no. 6, pp. 129–140. (In Russ.).Гуревич Ю.Г., Анциферов В.Н., Буланов В.Я., Ивашко А.Г. Термокинетические и изометрические диаграммы порошковых сталей: Справочник / Под ред. Ю. Г. Гуревича. – Екатеринбург: УрО РАН, 2001. – 259 с.Gurevich Yu.G., Antsiferov V.N., Bulanov V.Ya., Ivashko A.G. Termokineticheskie i izometricheskie diagrammy poroshkovykh stalei: Spravochnik [Thermokinetic and isothermal diagrams of powder steels]. Gurevich Yu.G. ed. Ros. akad. nauk. Ural. otd-nie. In-t metal lurgii. Ekaterinburg: UrO RAN, 2001, 259 p. (In Russ.).Ермаков С.С., Вязников Н.Ф. Порошковые стали и изделия. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1990. – 319 с.Ermakov S.S., Vyaznikov N.F. Poroshkovye stali i izdeliya [Powder steels and products]. Leningrad: Mashinostroenie, Leningradskoe otdelenie, 1990, 319 p. (In Russ.).Анциферов В.Н., Буланов В.Я., Богодухов С.И., Гревнов Л.М. Термохимическая обработка порошковых сталей. – Екатеринбург: УрО РАН, 1997. – 481 с.Antsiferov V.N., Bulanov V.Ya., Bogodukhov S.I., Grevnov L.M. Termokhimicheskaya obrabotka poroshkovykh stalei [Thermochemical treatment of powder steels]. Ekaterinburg: UrO RAN, 1997, 481 p. (In Russ.).Анциферов В.Н., Боброва С.Н., Перельман О.М., Шацов А.А. Изотермический распад аустенита порошковой никель-молибденовой стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1993. № 8. С. 18 – 20.Antsiferov V.N., Bobrova S.N., Perel’man O.M., Shatsov A.A. Isothermal decomposition of austenite in powered nickel-molybdenum steel. Metal Science and Heat Treatment. 1993, vol. 35, no. 8, pp. 450–454.Таха Х. Введение в исследование операций. – 7-е изд. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. – 912 с.Taha Hamdy A. Operations research: an introduction. New Jersey: Paerson Education, 2003. (Russ.ed.: Taha Hamdy A. Vvedenie v issledovanie operatsii. Moscow: Vil’yams, 2005, 912 p.).Гуревич Ю.Г., Ивашко А.Г. Кинетика распада переохлажденного аустенита порошковых сталей. – Курган: Изд-во Курган. гос. ун-та, 1998. – 153 с.Gurevich Yu.G., Ivashko A.G. Kinetika raspada pereokhlazhdennogo austenita poroshkovykh stalei [Kinetics of decomposition of supercooled austenite of powder steels]. Kurgan: Izd-vo Kurgan. gos. un-ta, 1998, 153 p. (In Russ.).Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс. – М: Радио и связь, 1988. – 128 с.Brian D. Bunday. Basic Optimisation Methods. London: Edward Arnold, 1984. 128 p. (Russ.ed.: Bunday B. Metody optimizatsii. Vvodnyi kurs. Moscow: Radio i svyaz’, 1988, 128 p.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.