Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ПОЛИТЕРМ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-4-310-317

Полный текст:

Аннотация

Выполнен анализ результатов исследований температурных зависимостей кинематической вязкости, удельного электросопротивления, поверхностного натяжения и плотности жидких сталей и сплавов при нагреве и последующем охлаждении. Выявленные характерные особенности послужили основой систематизации политерм физических свойств сталей и сплавов. Установлено, что при нагреве до определенных критических температур в структуре расплава происходят изменения. Как следствие, политермы охлаждения приобретают иной вид, более приближенный к равновесным классическим закономерностям, и не совпадают с политермами нагрева. Ветвление температурных зависимостей физических свойств или гистерезис политерм является необратимым только при нагреве до температур не ниже критических. При несоблюдении этих условий возможен частичный или полный возврат к первичной структуре расплава, что оказывает влияние на величину гистерезиса политерм. Величина гистерезиса наряду с данными о свойствах является качественной характеристикой отклонений структуры расплава от равновесного и микрооднородного состояния. При этом равномерность распределения атомов легирующих элементов по микрогруппировкам или кластерам свидетельствует о равновесности структуры, а равномерность распределения кластеров, отличающихся строением по объему расплава, отражает его структурную микрооднородность. В процессе изучения свойств многокомпонентных металлических материалов обнаружено, что после плавления изменение свойств расплава при изотермической выдержке представляет собой типичную картину затухающих колебаний. С повышением температуры режим затухания приближается к апериодическому, а время релаксации уменьшается. Процессы, ответственные за кинетику изотермического изменения свойств расплава, протекают на микроуровне. Неравновесный промышленный металл обычно содержит включения, унаследованные от исходных материалов, в виде нерастворившихся частиц графита в чугуне, ассоциации и агрегации типа карбидов, нитридов и т.п. Приведение такого расплава в равновесие требует длительного времени, обычно превышающего время диффузионного перемещения атомов в пределах областей неравновесности. Чем сложнее в химическом и структурном отношениях твердый металл, тем дальше от равновесия отстоит полученный из него расплав. В такой системе новые корреляции формируются и распадаются наиболее интенсивно. При этом протекают кооперативные процессы взаимодействия новых пространственных и временных структур с унаследованными от исходных материалов, что и отражается осциллирующими зависимостями свойств металлических расплавов. Информация о состоянии расплава перед затвердеванием позволяет научно обосновать температурные и временные режимы выплавки сталей и сплавов. Такая подготовка расплава оказывает влияние на его способность к переохлаждению, скорость кристаллизации, формирование упрочняющих фаз и эвтектик, ликвацию элементов, структуру дендритов и зональное строение отливок, а в целом – на качество металлопродукции и эффективность производства.

 

Об авторах

А. Г. Тягунов
Уральский Федеральный Университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
к.т.н., заведующий кафедрой «Полиграфия»


Е. Е. Барышев
Уральский Федеральный Университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
д.т.н., заведующий кафедрой «Безопасность жизнедеятельности»


Г. В. Тягунов
Уральский Федеральный Университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
д.т.н., профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности


В. С. Мушников
Уральский Федеральный Университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
к.т.н., доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности»


В. С. Цепелев
Уральский Федеральный Университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
д.т.н., профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности


Список литературы

1. Еланский Г.Н., Минчевский Б.В., Кальменев А.А. Основы производства и обработки металлов. – М.: изд. МГВМИ, 2005. – 416 с.

2. Еланский Г.Н. Сталь и периодическая система элементов Д.И. Менделеева. – М.: изд. МГВМИ, 2011. – 196 с.

3. Tsong T.T. Atоm-prове field ion microscope. – Cambridge: UK, Cambridge University Press, 1990. – 320 p.

4. Miller M., Cerezo A., Hetherington M., Smith G. Atоm-prове field ion microscope. Vol. 52 of Monographs on the physics and chemistry of materials. – Oxford: Oxford University Press, 1996. – 280 p.

5. Miller M. Atom-probe tomography. – New York: Springer, 2000. – 350 p.

6. Michael K. Miller, Richard G. Forbes atom-probe tomography the local electrode atom-probe. – New York: Springer, 2014. – 423 p.

7. Larson D.J., Prosa T.J., Ulfi g R.M. etc. Local electrode atom-probe tomography a user’s guide. – New York, NY: Springer, 2013. – 318 p.

8. Kellogg G.L. Measurement of activation energies for field eva po-ration of tungsten ions as a function of electric fi eld // Phys. Rev. B. 1984. Vol. 29. No. 8. P. 4304 – 4312.

9. Wada M. On the thermally activated fi eld evaporation of Surface atoms // Surf. Sci. 1984. Vol. 145. P. 451 – 465.

10. Menand A., Blavette D. Temperature dependence of iridium field eva poration rate // J. Phys. 1986. Vol. 47. No. C7. P. 17 – 20.

11. Saxey D.W. Correlated ion analysis and the interpretation of atom probe mass spectra // Ultramicroscope. 2011. Vol. 111. No. 6. P. 473 – 479.

12. Шабурова Н.А. Теория и практика использования внешних воздействий для обработки расплавов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2013. Т. 13. № 1. С. 85 – 90.

13. Свойства металлических расплавов: Сборник / В.С. Цепелев, В.В. Конашков, Б.А. Баум и др. – Екатеринбург: изд. УГТУ-УПИ, 2008. Ч. 1. – 358 c.; Ч. 2. – 383 c.

14. Барышев Е.Е., Тягунов А.Г., Степанова Н.Н. Влияние структуры расплава на свойства жаропрочных никелевых сплавов в твердом состоянии. – Екатеринбург: УрО РАН, 2010. – 198 с.

15. Тягунов Г.В., Барышев Е.Е., Цепелев В.С. Жидкий металл. Порошки. – Екатеринбург: изд. УМЦ УПИ, 2014. – 192 с.

16. Петрушин Н.В., Светлов И.Л. Физико-химические и структурные характеристики жаропрочных никелевых сплавов // Металлы. 2001. № 2. С. 63 – 73.

17. Еланский Г.Н., Еланский Д.Г. Строение и свойства металлических расплавов. – М.: изд. МГВМИ, 2006. – 228 с.

18. Зуев М.В., Бурмасов С.П., Степанов А.И. и др. Совершенствование технологии современного сталеплавильного производства на основе закономерностей формирования металлических расплавов // Сталь. 2013. № 2. С. 27 – 29.

19. Полищук А.Д., Полищук Д.А. – В кн.: Комплексное оценивание в системных исследованиях: Сборник. Т. 1. – Болгария, Варна, 2013. С. 368 – 370.

20. Колотухин Э.В. Совершенствование технологии выплавки и повышения качества жаропрочных сплавов на основе исследований их удельного электросопротивления. – В кн.: Свойства металлических расплавов: Сборник. Ч. 2. – Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. С. 113 – 122.

21. Peijie Li., Cuangdao Mi., Okhapkin A.V. etc. Micro-mechanism for the evolution of viscosity versus temperature in magnesium-aluminum alloy mtlts // Procedia. 2012. Vol. 27. Р. 871 – 879.

22. Beltyukov A.L., Menshikova S.G., Ladyanov V.I. The viscosity of binary Al-Fe melts in the Al-rich area // Jornal of Non-Crystalline Solids. 2015. Vol. 410. Р. 1 – 6.

23. Третьякова Е.Е. Оптимизация технологии выплавки и улучшение качества хромистых сталей на основе исследований поверхностного натяжения их расплавов. Автореф. дисс. … канд. техн. наук. – Свердловск: УПИ, 1986. – 23 с.

24. Попель П.С. Метастабильная микрогетерогенность расплавов в системах с эвтектикой и монотектикой и ее влияние на структуру сплава после затвердевания // Расплавы. 2005. № 1. С. 22 – 48.

25. Popel P.S., Chikova O.A., Matveev V.M. Metastable collodial stats of liquid metallic solutions // High Temperature Materials and Processes. 1995. Vol. 14. No. 4. P. 219 – 234.

26. Brodova I.G., Popel P.S., Eskin G.I. Liquid metal processing: applications to aluminium alloy production. – London and New York: Taylor & Francis, 2002. – 269 p.


Для цитирования:


Тягунов А.Г., Барышев Е.Е., Тягунов Г.В., Мушников В.С., Цепелев В.С. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ПОЛИТЕРМ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(4):310-317. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-4-310-317

For citation:


Tyagunov A.G., Baryshev E.E., Tyagunov G.V., Mushnikov V.S., Tsepelev V.S. SYSTEMATIZATION OF PHYSICAL PROPERTIES POLYTHERMS OF METALLIC MELTS. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(4):310-317. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-4-310-317

Просмотров: 153


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)