Эффект Баушингера – явление снижения сопротивления материала малым пластическим деформациям после предварительной пластической деформации противоположного знака, открытое в 1881 г. Данный эффект имеет большое значение и применяется, в частности, при изучении вопросов усталостной прочности материалов при знакопеременных нагрузках. Эффект Баушингера присущ всем металлам и сплавам, хотя наиболее сильно проявляется на сталях. Поэтому он является одним из факторов, влияющих на качество готовых металлических изделий, подвергающихся знакопеременному нагружению при изготовлении. В данном обзоре проведен анализ литературных источников по проблеме эффекта Баушингера при знакопеременной деформации металлов. Кратко рассмотрены различные механизмы, объясняющие проявление данного эффекта. Подробно изучены факторы, оказывающие качественное и количественное влияние на проявление эффекта Баушингера: степень предварительной деформации; состав, структура и свойства материала; условия деформирования; явление динамического деформационного старения; температура. Отдельно исследована проблема эффекта Баушингера при знакопеременной деформации стальных изделий, в частности при производстве нефтегазовых труб большого диаметра. Рассмотрены различные методы и подходы к оценке и количественному измерению эффекта Баушингера, показана зависимость параметра Баушингера от допуска на остаточную деформацию. Сделан вывод о том, что эффект Баушингера играет как положительную, так и отрицательную роль при производстве металлических изделий, в частности нефтегазовых труб. С одной стороны, эффект Баушингера оказывает отрицательный эффект, снижая уровень механических свойств конечного продукта ниже требуемого. С другой стороны, создает определенный запас пластичности деформируемого материала в процессе формовки и укладки труб.

Покрытие высокоэнтропийного сплава (ВЭС) неэквиатомного состава сформировано на подложке из сплава 5083 по технологии проволочно-дугового аддитивного производства (WAAM) в атмосфере чистого азота. Методами современного физического материаловедения проведен анализ структуры, элементного состава, микротвердости, износостойкости системы покрытие/подложка.

Для изучения минералогического состава и параметров лимонитовых руд из Индонезии применялись методы рентгеновской дифракции (XRD), рентгеновской флуоресценции (XRF), энергодисперсионного микроанализа на растровом электронном микро­ско­пе (SEM–EDS) и дифференциального термического анализа (DTA). Полученные данные указывают на наличие сложного внутреннего ядра в латеритной руде. Содержание Ni, Fe, Mg, Al и Si в лимоните составляет 1,4; 50,5; 1,81; 4,86 и 16,5 % (вес.) соответственно, оксидов/гид­роксидов железа – 94,4 %, силикатов – 5,6 %. Термический анализ показывает, что при низкой температуре (200 – 300 °C) в лимоните происходит фазовый переход, при этом гетит замещается гематитом. Эта фаза является оптимальным вариантом для диффузии никеля в железо. Более того, для данного лимонита в качестве подходящего метода было выбрано термическое обогащение.

Компания «Рифар» является отечественным изготовителем новой серии биметаллических и алюминиевых секторных радиаторов высокого качества. Изготовление биметаллических радиаторов отопления осуществляется с помощью гидравлического пресса. Для наименьшего прилипания сплава к стенкам пресс-форм (особенно при литье алюминия), для уменьшения износа пресс-форм и для уменьшения задиров на заготовках используется смазка пресс-форм разделительной смазкой, которая забирается из индивидуального промежуточного бака, стоящего около каждого литейного комплекса. При этом смазку заправляют один раз, и она используется на протяжении всей смены, после чего бак с помощью вилочных погрузчиков направляется на заправку. Для повышения эксплуатационной надежности и удобства технического обслуживания литейных комплексов предлагается индивидуальную подачу разделительной смазки на пресс-формы литейных комплексов заменить на систему централизованной подачи. Разработана гидравлическая схема, определен объем и конструкция гидравлического бака для концентрата, выполненного из листовой стали с помощью сварки. В результате разработки системы централизованной подачи разделительной смазки на пресс-формы литейных комплексов удалось упростить схему подачи смазки, снизить расходы на топливо и уменьшить трудоемкость технического обслуживания. Замена индивидуальной подачи на централизованную повышает надежность подачи разделительной смазки на пресс-формы литейных комплексов. Расчеты показывают, что реализация проектного решения не требует больших капитальных затрат, а в результате внедрения предлагаемых мероприятий снизится себестоимость продукции на 0,02 %. Срок окупаемости предлагаемого инвестиционного проекта не превышает 1 месяца.

Оптимизация технологического процесса изготовления длинномерных рельсовых плетей является сложной задачей, так как помимо большого количества операций, используемое сегодня для контактной стыковой сварки железнодорожных рельсов методом пульсирующего оплавления оборудование имеет большое количество технологических параметров (входных факторов), воздействующих на качество получаемого сварного стыка (выходные факторы). Такое количество параметров не позволяет в полной мере подобрать оптимальные режимы сварки и приводит к невозможности применения полного или дробного факторного эксперимента. В работе с помощью регрессионного анализа проведена обработка данных 79 опытных сварок. Выделены основные этапы процесса сварки: первый этап оплавления; второй этап оплавления; форсировка; осадка. Исходя из полученных осциллограмм процесса сварки на рельсосварочной машине К1100 при сварке рельсов типа Р65 категории ДТ350, определены средние значения силы тока, напряжения, скорости перемещения подвижной станины на различных этапах оплавления, а также усилия осадки, время осадки под током, пути осадки на последнем этапе. Полученные регрессионные уравнения, определяющие результаты испытаний на статический трехточечный изгиб, были проанализированы и из них исключены неудовлетворяющие параметры по t-критерию Стьюдента. Полученные в конечном итоге регрессионные уравнения учитывают влияние каждого технологического этапа процесса контактной стыковой сварки железнодорожных рельсов на выходные свойства и модель является адекватной по F-критерию Фишера. С помощью данных регрессионных моделей получены рекомендованные режимы контактной стыковой сварки пульсирующим оплавлением и проведено их опробование на рельсосварочном предприятии.

Повышение эксплуатационных свойств металла обеспечивается введением в него определенного набора и количества легирующих элементов. К таким элементам относится и азот, интерес к которому постоянно растет. В публикациях отмечено, что азотирование газообразным азотом используется, в том числе, при плазменно-дуговом переплаве, приводятся данные легирования металла азотом на стадии получения гранул и порошков. В данной работе исследован процесс азотирования при получении металлических микрогранул из сплава марки ЭП741НП методом плазменного центробежного распыления. Металлические порошки получают путем оплавления торца вращающейся заготовки потоком ионизированного газа (смеси газов). Технология позволяет получать легированные азотом мелкодисперсные металлические порошки многокомпонентных сплавов сферической формы с минимальным количеством сателлитов, не отличающихся по размеру и химическому составу. Исследование скорости азотирования представляет большой интерес, особенно при получении порошкового металла. Одними из параметров, влияющих на степень насыщения металла азотом, являются время нахождения жидкого расплава под азотсодержащей плазмой и время кристаллизации металлической капли. В работе приведена методика, позволяющая дать количественную оценку роли данных параметров на поглощение азота металлом при получении порошка. Известно, что на кинетические параметры процесса азотирования определяющее влияние оказывает площадь контакта двух фаз металл – газ. В случае получения порошка, этот параметр зависит от размера порошинки. В связи с этим, в работе приведена методика расчета, позволяющая оценить средний фракционный состав металлопорошков в зависимости от ряда технологических факторов. Проведено сравнение полученных значений с данными полупромышленных плавок. Показано, что фракционный состав микрогранул зависит от скорости вращения и диаметра переплавляемой заготовки, плотности сплава и силе поверхностного натяжения. Установлено, что при увеличении частоты вращения расходуемого электрода можно добиться уменьшения величины дисперсности металлических порошков.

Металлургические предприятия Урала испытывают дефицит железорудного сырья, который компенсируется использованием материалов, завозимых из Центральной России, Кольского полуострова и Казахстана. Замена их на местное сырье увеличит конкурентоспособность производимого на Урале металла, поэтому вопрос оценки возможности замены привозного сырья на местное является весьма актуальным. Таким сырьем могут быть сидеритовые руды Бакальского месторождения. Они не пользуются спросом у металлургов из-за низкого содержания железа и высокого магния. Расчеты доменной плавки, произведенные с помощью балансовой логико-статистической модели, показали, что добавки обожженного и металлизованного концентратов улучшают показатели. Однако с ростом сидеритов в шихте увеличивается содержание оксида магния в шлаке, что влияет на его вязкость и делает затруднительным или невозможным плавку с использованием более 20 % сидеритов. Для разжижения шлака предложено использовать оксид бора. С помощью термодинамического моделирования проведена оценка влияния добавок в шихту 1 – 3 % В₂О₃ на химический состав шлака и распределение бора между металлической и оксидной фазой. Показано, что в процессе плавки происходит восстановление бора из шлаковой фазы и его частичный переход в металл. Это вызывает уменьшение содержания В₂О₃ в конечном шлаке. Сравнительный анализ полученных расчетных и экспериментальных данных показывает близкое содержание бора в металле, определенное теоретически и экспериментально. Это необходимо учитывать при расчете шихты. По расчетным данным основным восстановителем бора является кремний, а экспериментальные данные показывают, что им является углерод.

Обозначена проблема истощения доступных минерально-сырьевых ресурсов и охарактеризованы причины ее актуализации из-за неполного извлечения металлов из добытых руд. Авторы отмечают, что стратегией горной отрасли может быть использование нетрадиционных технологий добычи металлов в рамках комбинирования традиционных и инновационных технологий выщелачивания. Обосновано, что утилизация хвостов обогащения, формирование алгоритма процессов и инженерный прогноз перспектив новой технологии являются реальным направлением развития горного производства. Статья описывает методику экспериментального обоснования возможности безотходной утилизации хвостов обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии. Приведены матрицы планирования и результаты сравнения технологий традиционного выщелачивания хвостов обогащения в агитаторах и выщелачивания в скоростной мельнице-дезинтеграторе с регрессионным анализом экспериментальных данных и графической интерпретацией. Дана справка о процессах механоактивации, как реальной возможности улучшения показателей процессов переработки металлосодержащего сырья, в том числе при вовлечении в производство хвостов обогащения. Полученные результаты экспериментов могут быть востребованы в гидрометаллургических процессах, включая выщелачивание металлов из хвостов обогащения, повышая их извлечение. Приведены сведения о содержании металлов во вторичных хвостах после выщелачивания в дезинтеграторе с механохимической активацией процессов. Авторы обозначили направления совершенствования процессов подготовки металлосодержащего сырья к выщелачиванию в дезинтеграторах-активаторах. Показано, что экономическая эффективность безотходной утилизации хвостов обогащения слагается стоимостью извлеченных металлов, сырья для смежных отраслей и снижения ущерба окружающей среде от хранения токсичных хвостов первичной переработки.

К растворам водорода в жидких сплавах системы Fe – Ni применена простейшая модель структуры и межатомного взаимодействия, которая ранее (2019 – 2021) использована авторами для растворов азота в сплавах систем Fe – Cr, Fe – Mn, Fe – Ni, Ni – Co и Ni – Cr. Теория основана на решеточной модели растворов Fe – Ni. Предполагается модельная решетка типа ГЦК. В узлах этой решетки находятся атомы железа и никеля. Атомы водорода располагаются в октаэдрических междоузлиях. Атом водорода взаимодействует лишь с атомами металлов, находящимися в соседних с этим атомом узлами решетки. Это взаимодействие парное. Предполагается, что энергия этого взаимодействия не зависит ни от состава сплава, ни от температуры. Для простоты принимается, что жидкие растворы в системе Fe – Ni являются совершенными. В рамках предложенной теории представлено выражение для вагнеровского параметра взаимодействия водорода с никелем в жидкой стали. Правая часть соответствующей формулы представляет собой функцию отношения констант закона Сивертса для растворимости водорода в жидких железе и никеле. Значения этих констант для температуры 1873 К приняты равными K′_H(Fe) = 0,0025, K′_H(Ni) = 0,0040 % (по массе). При этом получена оценка для вагнеровского параметра взаимодействия водорода с никелем в жидкой стали ε_H^Ni = –0,54. Это соответствует значению лангенберговского параметра взаимодействия e_H^Ni = –0,002, что очень близко к экспериментальной оценке e_H^Ni = –0,0022.