Аннотация. Представлены результаты лабораторных исследований закономерности окалинообразования, кинетики высокотемпературного окисления и обезуглероживания стали марки 60С2ХА. Установлено, что угар резко интенсифицируется при достижении металлом температуры порядка 1000 °С. Появление первых жидкофазных участков в окалине происходит при температурах 1270 – 1280 °С, а оплавление окалины, сопровождающееся ее стеканием с поверхности металла, начинается при 1300 °С. Область температур наиболее интенсивного обезуглероживания стали составляет 950 – 1100 °С; при 1175 °С и выше на поверхности металла наблюдается образование смешанной зоны толщиной 0,030 – 0,045 мм, затрудняющей удаление окалины с поверхности металла. Получены эмпирические зависимости, позволяющие прогнозировать угар металла при нагреве под прокатку. Для практического применения на основе детерминированной математической модели разработан металлосберегающий температурный режим нагрева непрерывнолитых заготовок в методических печах с шагающим подом.

Аннотация. Разработана методика расчета полного времени затвердевания блюмингового слитка. В качестве математического метода решения сформулированной задачи затвердевания и охлаждения слитков применен хорошо зарекомендовавший себя для решения задач металлургической теплотехники метод эквивалентных источников (МЭИ) Ю.С. Постольника. Решение задачи выполнено в соответствии со схемой термического слоя для двух последовательных этапов теплообмена: инерционного и регулярного. Сопоставление расчетных данных для промышленного блюмингового слитка по МЭИ с результатами опытных данных и по методу Л.С. Лейбензона показали удовлетворительное согласование по времени полного затвердевания, что позволяет использовать полученное решение при расчетах процессов затвердевания промышленных слитков. Предлагаемая методика может быть использована в теплотехнических расчетах режимов затвердевания и охлаждения слитков и заготовок при разливке в изложницы и в процессе непрерывного литья для оценки времени полного затвердевания слитка и температурного поля.

Аннотация. Рассмотрены вопросы углеродосиликотермического восстановления ванадия из его пентаоксида, содержащегося в конвертерном ванадиевом шлаке, при обработке им стали на агрегате печь-ковш. Приведены физико-химическая модель процесса и результаты термодинамического моделирования, которые позволили определить оптимальные расходы шлака и восстановителей для практически полного восстановления ванадия из ванадиевого конвертерного шлака. Одновременная продувка стали газообразным азотом в процессе ее легирования ванадием приводит к более полному извлечению этого элемента и получению упрочняющих фаз – карбидов и карбонитридов ванадия. Азот, растворенный в металле, взаимодействует на наноуровне с восстановленным ванадием, его карбидом, образуя нитриды и карбонитриды ванадия.

Аннотация. Исследовали влияние нанопорошков, полученных методами плазмохимическим и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), на служебные характеристики серого чугуна СЧ20 при внутриформенном модифицировании. Плазмохимическим методом получены модификаторы I в железной матрице состава (ά-Fe, TiCxNy , SiC) из природного сырья (титаномагнетита) взаимодействием порошка титаномагнетита с метаном в потоке водородно-азотной плазмы. Методом СВС, комбинированным с механохимическим методом, получены модификаторы состава II в пересчете на карбиды (70 ‒ 80 % WC ÷ 20 ‒ 30 % TiC) с металлом-протектором цирконием. Применение модификатора I в количестве 0,002 % увеличивает твердость по Бринеллю на 9,8 %, предел прочности в условиях растяжения на 11,9 %, относительную изностойкость на 21 %, коррозионную стойкость в соляной кислоте на 12,3 % по сравнению с контрольным (немодифицированным) образцом чугуна. Применение модификатора II в количестве 0,038 % увеличивает твердость по Бринеллю на 13,1 %, предел прочности в условиях растяжения на 19,8 %, относительную изностойкость на 69 %, коррозионную стойкость в соляной кислоте на 28 %.

Аннотация. Проведены экспериментальные исследования по наплавке под флюсом АН 26С порошковыми проволоками, изготовленными из вольфрамсодержащих составляющих (вольфрамовых руд, концентратов, отходов) пылевидных углеродфторсодержащих отходов алюминиевого производства. Проведенная исследовательская работа включает в себя изготовление порошковых проволок при различном соотношении вольфрамсодержащего и углеродсодержащих составляющих, выбор режимов наплавки, определение химического состава наплавленного металла, состава шлаков после наплавки, металлографическое исследование и испытания на износ. Исследования показали принципиальную возможность восстановления вольфрама непосредственно из вольфрамсодержащих оксидных материалов с использованием углеродсодержащего восстановителя, при этом степень восстановления вольфрама составила более 96 %. При наплавке по предложенной технологии в наплавленном слое получены карбиды вольфрама с размером в пределах 1 – 5 мкм.

Аннотация. Рассмотрен принцип работы агрегата типа струйно-эмульсионного реактора (СЭР). Показана возможность использования и реализации основных принципов синергетики (теории самоорганизации) при создании нового струйно-эмульсионного металлургического процесса и агрегата СЭР. Рассматриваются конкретные примеры управления соотношением скоростей восстановительных и окислительных процессов, а, следовательно, и химическим составом металла путем организации пространственных динамических диссипативных структур. Описаны особенности процесса СЭР, позволяющие в процессе прямого восстановления управлять составом металла с использованием некоторых принципов синергетики.

Аннотация. Исследована возможность повышения износостойкости твердых сплавов, быстрорежущей стали, высокоуглеродистой стали, которые применяются для создания режущего инструмента. Упрочнение проведено методами химико-термической обработки путем комплексного диффузионного насыщения бором и хромом – борохромированием для вольфрам-кобальтового спеченного материала ВК8, а также бором и титаном – боротитанированием для быстрорежущей стали Р6М5. Выбор вольфрам-кобальтового спеченного материала ВК8 и быстрорежущей стали Р6М5 в качестве объектов изучения обусловлен все более широким спектром применения высокопрочных малоизнашивающихся материалов в народном хозяйстве. Исследован химический состав и микротвердость, измерена микротвердость полученных диффузионных покрытий на упрочняемых материалах. По результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что химико-термическая обработка является перспективным способом повышения прочностных и эксплуатационных характеристик материалов исследуемых классов.

Аннотация. Рассмотрены результаты сравнительного анализа элементного и фазового составов, дефектной субструктуры поверхностного слоя стали 40Х, подвергнутой, во-первых, облучению высокоинтенсивным импульсным электронным пучком и, во-вторых, легированию путем плавления системы пленка (медь) – подложка (сталь 40Х) при облучении высокоинтенсивным импульсным электронным пучком. Выявлены закономерности эволюции структуры поверхностного слоя стали в зависимости от плотности энергии пучка электронов. Показано, что высокоскоростная кристаллизация и последующая закалка стали 40Х приводят к формированию модифицированного слоя толщиной до 30 мкм. Выявлено формирование в поверхностном слое ячеистой структуры, средние размеры ячеек увеличиваются от 240 до 500 нм при росте плотности энергии пучка электронов от 10 до 20 Дж/см2 (N = 10 имп.). Облучение высокоинтенсивным импульсным электронным пучком системы пленка (медь) – подложка (сталь 40Х) сопровождается формированием поверхностного сплава с закалочной структурой, упрочненной наноразмерными выделениями частиц меди.

Аннотация. На основе систематизации диаграмм состояния систем на основе Cu – Pd – Me (где Me – Ag, Au, Ni, Pt, Ga) показано, что легирование сплавов в области стехиометрических составов CuPd и Cu3Pd атомами золота, палладия может приводить к созданию обширных областей гомогенности фаз с длиннопериодическими структурами после соответствующих термических обработок. Установлено, что в системах на основе Ti – Al – Me (где Me – V, Cr, Mn, Mo, Nb, Cu) происходит уменьшение размеров областей гомогенности длиннопериодической фазы на основе Al3(Ti, Mе) c D022 структурой в ряду легирующих элементов V → Mo → Nb → Cr → Mn → Cu.

Аннотация. Представлены литературные и собственные данные по сравнительному поведению трибологических характеристик объемных образцов чистых металлов (меди, никеля, титана) в крупнозернистом и наноструктурном состояниях, полученных деформационными и электрохимическими методами. Испытания на трение были выполнены по схеме шарик – диск. Исследована температурная зависимость коэффициента трения в титане. Показано, что при комнатной и повышенных температурах наблюдается снижение коэффициента трения и износа металлов в наноструктурном состоянии по сравнению с крупнозернистыми аналогами. Температурная зависимость коэффициента трения зависит от размера зерен. В наноструктурном состоянии повышение температуры, как правило, приводит к уменьшению трибологических характеристик, а в крупнозернистом – к повышению. Рассмотрены аналитические методы и подходы к моделированию контакта твердых тел с учетом атомной структуры поверхности.

Аннотация. Методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии выполнен количественный анализ эволюции дефектной подсистемы стали 30Х2Н2МФА с бейнитной структурой при деформации сжатием до 36 %. Определены зависимости скалярной плотности дислокаций, объема материала с микродвойниками, размеров фрагментов, количества концентраторов напряжений и амплитуды кривизны-кручения решетки от степени деформации. При пластической деформации бейнитной стали скалярная плотность дислокаций и объем материала, содержащий деформационные микродвойники, а также количество концентраторов напряжений и амплитуда изгиба-кручения кристаллической решетки материала увеличиваются, а средние продольные размеры фрагментов уменьшаются. Выявлена стадийность изменения параметров субструктуры стали. Обсуждены возможные причины стадийности изменения параметров дефектной субструктуры с деформацией. Отмечено, что на первой стадии нагружения (0 < ε < 18 %) деформирование осуществляется движением дислокаций, а на второй стадии (18 < ε < 36 %) – движением дислокаций и двойникованием.

Аннотация. Представлены этапы разработки информационно-логической системы, позволяющей распознать вид отклонения доменной плавки от нормального режима. Для этого проведено исследование влияния параметров хода доменной плавки на вероятность возникновения отклонения от нормального режима. Разработаны функциональная модель информационной системы, состоящая из 94 декомпозированных блоков, и трехкомпонентная масштабируемая расширяемая архитектура программного обеспечения, состоящая из блока работы с базами данных, математической библиотеки и графического интерфейса пользователя. Полученный программный продукт позволяет оперативно выявлять наличие отклонения от нормального хода плавки, определять его тип по фактическим данным работающей печи и принимать меры для ликвидации отклонений. Отражены функциональные возможности программного обеспечения и результаты тестовых испытаний для управления доменной плавкой на ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».