Preview

Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Расчетный способ определения температурной зависимости коэффициента линейного расширения железоуглеродистых сплавов

Аннотация

При моделировании усадочных процессов при затвердевании и охлаждении заготовок на МНЛЗ усадки возникает необходимость в определении значений величины коэффициента линейного расширения в зависимости от температуры и содержания углерода. Приведенные в справочной литературе экспериментальные данные по коэффициентам линейного расширения в большинстве случаев ограничены низкотемпературным интервалом, верхняя граница которого не превышает 1200 °С. Для более высоких температур значения этого коэффициента не известны. Их определение в последнее время осуществляют с использованием эмпирических зависимостей для расчёта изменения удельных объёмов фаз при изменении температуры. Однако приведенные в литературе зависимости зачастую носят противоречивый характер. В связи с этим возникла необходимость в разработке единой методики определения значений коэффициента линейного расширения в зависимости от температуры и содержания углерода, чему посвящена данная работа. При выводе формул для расчета коэффициента линейной усадки за основу приняли полученные ранее выражения для расчета удельных объёмов сплавов системы Fe-C. Поскольку на изменение удельного объёма от температуры существенно влияет содержание углерода, расчет значений коэффициента линейной усадки выполнен отдельно для трёх интервалов концентраций углерода 0-0,1 %, 0,1-0,16 % и 0,16-0,5 %, отличающихся друг от друга различными фазовыми превращениями при затвердевании и охлаждении сплавов. Представлен пример расчета коэффициента линейной усадки для середин указанных интервалов. Выполнено сопоставление полученных результатов расчета с известными литературными и справочными данными, на основе которого установлена адекватность предложенной методики и показана возможность её использования для решения исследовательских задач.

Об авторах

Давид Ивлериевич Габелая
Череповецкий государственный университет
Россия
Кандидат технических наук, доцент ЧГУ


Зотей Константинович Кабаков
Череповецкий государственный университет
Россия
доктор технических наук, профессор, академик Российской и Европейской АЕ


Сергей Витальевич Рассказов
Череповецкий государственный университет
Россия
Студент Череповецкого государственного университета, магистрант 1-го курса по направлению металлургия чёрных металлов


Леонид Леонидович Малыгин
Череповецкий государственный университет

Доктор технических наук, доцент ЧГУ, президент ООО «Малленом Системс»



Валерий Владимирович Плашенков
Череповецкий государственный университет, Череповецкого высшего военного инженерного училища радиоэлектроники

Доктор военных наук, профессор, профессор ФГБОУ ВО «Череповецкий государственный университет», доцент Череповецкого высшего военного инженерного училища радиоэлектроники 



Список литературы

1. Варгафтик Н.Б. Теплофизические свойства веществ (справочник). – Л.: Госэнергоиздат, 1956. – 367 с.

2. Юрьев С. Ф. Удельный обьём фаз в мартенситном превращении аустенита / С.Ф. Юрьев. – М.: Металлургиздат, 1950.

3. Robert Pierer, Christian Bernhard. High Temperature Behavior during Solidification of Peritectic Steels under Continuous Casting Conditions // Christian Doppler Laboratory of Metallurgical Fundamentals of Continuous Casting Processes; University of Leoben; Franz Josef Str. 15; 8700 Leoben; Austria.

4. Шатов А.Я., Бойков Д.А., Ступак А.А. Линейная усадка стальных отливок, её связь с диаграммой состояния Fe-Fe3C // Известия Брянского техн. Университета. – 2007. – №2. – С. 20-26.

5. Расчетное определение температурных зависимостей теплофизических свойств структурных составляющих низколегированной стали по ее химическому составу / «Заводская лаборатория. Диагностика материалов» № 9. 2013. Том 79.

6. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизация стали. – М.: Металлургия. – 1976. – 420 с.

7. Е.И. Пряхин. Термическая обработка стали. (http://www.naukaspb.ru/spravochniki/Demo%20Metall/2_8.htm).

8. Y. Meng, C. Li, J. Parkman, & B.G. Thomas. Simulation of shrinkage and stress in solidifying steel shells of different grade / Solidification Processes and Microstructures: A symposium in honor of Wilfried Kurz Edited by M. Rappaz TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), Charlotte, NC, March 15-18, 2004, pp. 33-39.

9. L.-G. Zhu, R.V. Kumar. Shrinkage of carbon steel by thermal contraction and phase transformation during solidification // Ironmaking and Steelmaking, 2007. – Vol. 34. – № 1. – pp. 71-75.

10. Изменение удельных объёмов…

11. Кабаков З.К., Павздерин А.И., Козлов Г.С., Габелая Д.И. Определение коэффициента эффективной теплоёмкости углеродистых сталей // Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2014; 57 (2): 15-19. DOI: 10.17073/0368-0797-2014-2-15-19.

12. Кабаков З.К., Цюрко В.И. Определение температурной зависимости истинной теплоёмкости углеродистых сталей с учетом фазовых превращений // Производство проката. – 2012. – № 2. – С. 40– 44.

13. JMatPro. Practical Software for Material Properties. URL:

14. http://www.sentesoftware.co.uk/jmatpro.aspx (дата обращения: 26.11.2017)


Дополнительные файлы

1. Изменение коэффициентов линейной усадки от температуры для сплавов с различным содержанием углерода
Тема
Тип Материалы исследования
Посмотреть (109KB)    
Метаданные ▾
2. Изменения долей фаз , удельных объемов (V) и коэффициентов линейной усадки от температуры в соответствие с фазовыми превращениями в системе Fe-C при содержании углерода в сплаве [%C] = 0,05 (I); 0,13 (II) и 0,33 (III)
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (343KB)    
Метаданные ▾
3. Общая линейная усадка сплавов с различным содержанием [%С]
Тема
Тип Результаты исследования
Посмотреть (82KB)    
Метаданные ▾

Рецензия

Для цитирования:


Габелая Д.И., Кабаков З.К., Рассказов С.В., Малыгин Л.Л., Плашенков В.В. Расчетный способ определения температурной зависимости коэффициента линейного расширения железоуглеродистых сплавов. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2019;62(10).

Просмотров: 165


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


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