Литье и металлургия

ю

Ежегодное и перспективное увеличение стоимости ресурсов (материальных и энергоносителей) приводит к увеличению себестоимости литых заготовок, стоимости станков и снижению их конкурентоспособности. Предлагаются направления бережливости основных и вспомогательных материалов, сокращения сроков изготовления станков за счет революционного подхода к принципам конструирования и создания базовых деталей из унифицированных модульных литых заготовок.

Ключевые слова

Показано, что элементарные кристаллические ячейки графита и основных продуктов модифицирования чугуна не соответствуют принципу структурного и размерного соответствия Данкова – Конобеевского. Модифицирующие элементы Al, Ca, Mg, Ba, Ce повышают межфазное натяжение расплав – графит, связывая поверхностно‑активные кислород и серу. Модифицирование эвтектического графита чугуна является наноструктурным процессом, в котором модифицирующие элементы рафинируют элементарные нанокристаллы графита от адсорбированных атомов кислорода и серы. Это способствует увеличению концентрации центров кристаллизации графита при затвердевании расплава чугуна. Модифицирование снижает концентрацию растворенного водорода, что повышает эффективность модифицирующего эффекта. Снижение концентраций демодифицирующих поверхностно‑активных элементов, дегазация расплава, увеличение теплоотвода способствуют повышению степени разветвленности и компактности дендритов графита при кристаллизации чугуна. Самым сильным модифицирующим элементом эвтектического графита чугуна является магний.

Ключевые слова

Показано, что элементарные кристаллические ячейки основных продуктов раскисления и модифицирования углеродистой стали, δ‑феррита и аустенита не соответствуют принципу структурного и размерного соответствия Данкова – Конобеевского. Модифицирующие элементы Ba, Ca, Mg, Ce, Al повышают поверхностную энергию железоуглеродистого расплава, связывая поверхностно‑активный кислород. Раскислители соединяют в оксиды растворенный (свободный) кислород, а модификаторы – адсорбированный кислород. Модифицирование стали является наноструктурным процессом, в котором модифицирующие элементы рафинируют элементарные нанокристаллы железа от адсорбированных атомов кислорода и водорода. Модифицирующие элементы снижают концентрацию растворенного водорода, что способствует модифицирующему эффекту. Самым сильным раскислителем и модификатором углеродистой стали является магний.

Ключевые слова

Рассмотрена материальная структура производства отливок в мире, общие объемы выпуска которых превысили 112 млн. т. Показана ведущая доля чугунов и, в частности, рост выпуска высококачественных и высокопрочных чугунов с шаровидным графитом. Описана устойчивая тенденция замены для ответственных машиностроительных изделий легированного стального проката на Austempered Ductile Iron (ADI) – высокопрочный чугун с шаровидным графитом, изотермически закаленный на аусферритную (бейнитную) структуру. Рассмотрена динамика цен на основные легирующие элементы ADI‑чугунов (молибден, никель и медь, суммарное количество которых в сплаве достигает 5 %) и показано, что ее рост устойчиво положительный.Цель работы – разработка концепции экономного легирования ADI‑чугунов (суммарное содержание молибдена, никеля и меди – не более 2 %), при котором сохранялась бы удовлетворительная прокаливаемость и одновременно снижалась себестоимость. Указанная цель реализовывалась путем снижения до минимума содержания наиболее дорогого элемента – молибдена.Пониженное содержание основной «триады» легирующих элементов компенсировали микродобавками стронция (бария), ванадия, бора, ниобия, добавками мишметалла. Предложено несколько групп экономнолегированных чугунов:1) низконикелевый и низкомолибденовый с повышенным содержанием меди (до 1,8 %) и добавками ванадия; 2) безмолибденовый с микродобавками бора; 3) безмолибденовый с микродобавками ниобия и бора; 4) полностью безмолибденовый с минимальным легированием никеля и меди.Показано, что обработка давлением наряду с приданием изделию необходимой формы оказывает влияние на кинетику структурно‑фазовых превращений и действует аналогично легированию Mo и Ni, сдвигая С‑образную кривую вправо. Следовательно, аусферритную структуру можно получить при меньшей скорости охлаждения.Механические свойства при таком легировании и использовании пластической деформации составляют: предел прочности 1100–1500 МПа, относительное удлинение – 2–4 % (нижний бейнит), предел прочности 800–1100 МПа, относительное удлинение – 4–7 % (верхний бейнит).

Ключевые слова

В статье представлен анализ параметров формирования макрорельефа художественного литья. показано направление для решения частных вопросов улучшения качества отливок с высокими требованиями по точности рельефа поверхности.

Ключевые слова

Показано, что элементарные кристаллические ячейки основных продуктов модифицирования силуминов, алюминия и кремния не соответствуют принципу структурного и размерного соответствия Данкова – Конобеевского. Модифицирующие элементы B, Sr, P существенно повышают поверхностную энергию жидких силуминов, а Zr и Ti на нее практически не влияют. Модифицирование силуминов является наноструктурным процессом. Ti, Zr, B образуют интерметаллиды, которые рафинируют нанокристаллы алюминия от демодифицирующих адсорбированных атомов водорода. Фосфор, атомарно растворяясь в силумине, рафинирует нанокристаллы кремния от адсорбированного кислорода. Na и Sr образуют в жидком силумине эмульсию и коллоид, которые защищают эвтектические микрокристаллы αи βSiфазы от демодифицирующего молекулярного водорода. Все эти процессы увеличивают концентрации центров кристаллизации дендритных микрокристаллов α‑и βSi‑фазы, делают их более разветвленными и компактными.

Ключевые слова

В статье описаны проведенные исследования изделия «цепь круглая плоскозвенная» с разрывом трех звеньев после термической обработки и механических испытаний у потребителя. Целью проведения исследований явилось определение причины разрушения звеньев цепи. При визуальном осмотре цепи выявлены разрывы трех звеньев из девяти. Разрыв произошел в зоне заводского клеймения. Проведено металлографическое исследование двух образцов, вырезанных из звена цепи с разрывом и звена без разрыва. В ходе исследования был обнаружен поверхностный слой, отличимый от основной микроструктуры. Наличие обнаруженного поверхностного слоя обусловлено проведением поверхностной закалки. Упрочненная зона поверхности звена с разрывом практически в 2 раза меньше, чем в звене без разрыва. Количество остаточного аустенита больше и крупнее в звене с разрывом. В результате исследований установлено, что разрушение звеньев цепи произошло по причине нарушения режима термообработки поверхностного слоя.

Ключевые слова

При контроле длины площадки текучести рассмотрено влияние размера зерна феррита, количества перлита, температуры, скорости и схемы деформирования на локализацию пластической деформации низкоуглеродистой стали, снижающую способность металла к деформационному упрочнению.

Ключевые слова

Сварочная проволока, применяемая для сварки металлоконструкций, должна обладать высокими технологическими и механическими свойствами, так как она является основным материалом, обеспечивающим требуемые химический состав и свойства металла сварного шва конструкций. В данной статье описан опыт производства катанки из стали марки Св‑08Г2С для последующего производства сварочной проволоки в условиях ОАО «БМЗ – управляющая компания холдинга «БМК». Разработана технология производства сварочной проволоки в условиях стана 150 с проведением термической обработки произведенной катанки для придания ей требуемой пластичности и последующей переработкой в метизном производстве в сварочную проволоку. Со строительством нового современного мелкосортно проволочного стана 370/150 усовершенствована разработанная технология производства сварочной проволоки с получением максимальной пластичности исходной катанки с целью исключения всех видов дополнительной термической обработки на метизном переделе за счет выбора рационального химического состава стали и формирования благоприятной микроструктуры металла. Полученная катанка прошла успешную переработку в метизном производстве в омедненную сварочную проволоку без проведения дополнительной термообработки.

Ключевые слова

Прогнозирование физико‑механических свойств тонкой проволоки и металлокорда обеспечит повышение качества латунированной тонкой проволоки, снижение количества и времени технологических пауз, повысит технологичность свивки металлокорда. Учитывая, что при деформации проявляется анизотропия свойств тонкой проволоки, прогнозирование физико‑механических свойств и степени неравномерности деформации становится актуальной задачей.В работе показано, что увеличение скорости волочения тонкой проволоки ведет к приобретению более равномерной и мелкозернистой структуры. Разработаны зависимости физико‑механических свойств тонкой латунированной проволоки после свивки металлокорда от скорости тонкого волочения. Исследовано влияние скорости деформации на микротвердость тонкой стальной проволоки. Определено, что для повышения производительности свивки металлокорда требуется привести зависимость роста твердости и эквивалентных напряжений в проволоках металлокорда к линейному виду путем изменения скорости свивки на отдельных ее этапах. Для практического использования выведены зависимости механических свойств тонкой проволоки класса прочности HT от скорости волочения.В ходе проведения анализа были получены результаты, которые применимы при проектировании новых или доработки существующих маршрутов волочения тонкой проволоки, а также при проектировании новых конструкций металлокорда.

Ключевые слова

Проведен анализ существующих технологий металлургического производства, отличающихся минимальным вредным воздействием на окружающую среду. Выбросы в атмосферу углекислого газа можно исключить при использовании водорода в качестве восстановителя оксидом железа. Лучшие результаты обеспечиваются при получении водорода электролизом воды, но такие технологии требуют серьезных инвестиций. Более реальным в плане создания «зеленых» технологий в металлургическом производстве является снижение потребления природного газа, улавливание отходящих газов металлургического производства и использование их для производства электроэнергии и новых видов продукции: метанола, синтетического спирта, удобрений и полимеров. Составной частью «зеленых» технологий является также реализация концепции NoWASTE, направленной на минимизацию отходов, подлежащих захоронению. Приведены примеры безотходных технологий переработки отходов алюминия на ООО «НПФ «Металлон».

Ключевые слова

Представлены особенности технологии правки, возможные дефекты листового металла и штучных заготовок сложной конфигурации. Рассмотрены основные схемы и конструкции листоправильных машин, а также выделены основные направления совершенствования конструкций ЛПМ и технологий правки. Представлен анализ процесса валковой правки с учетом явлений, протекающих в металле, подвергающемся знакопеременному нагружению с уменьшающейся амплитудой (взаимодействие упругой и пластической деформации, эффект Баушингера и пр.). Отмечена параболическая зависимость остаточной кривизны от предела текучести. Полученные данные использовали при проектировании комплекса валковой правки и технологии правки листовых заготовок сложной конфигурации.

Ключевые слова

Рассматриваются теория и практика получения литых композиционных материалов, их классификация и особенности формирования структуры при их синтезе. Приведены результаты получения деталей ответственного назначения из литых композиционных материалов. Показано, что формирование переходной зоны происходит в процессе инфильтрации матричного расплава с последующим ее ростом в процессе выдержки при температуре синтеза.

Ключевые слова

Обсуждаются результаты исследований процессов переработки солевых шлаков алюминиевого производства с целью получения порошкового материала с высоким содержанием алюмооксидных фаз, в том числе термодинамической оценки реакций гидролиза карбида и нитрида алюминия в процессе гидравлической обработки шлаков. Сообщается, что использование в составе рафинирующих флюсов малорастворимых в воде фтористых соединений, таких, как Na3AlF6, CaF2, MgF2, K2ZrF6 и др., осложняет переработку алюминиевых шлаков, предусматривающих операции выщелачивания солей водой. Рациональным решением представляется замена малорастворимых солей в рафинирующих флюсах фторидами натрия либо калия с более высокой растворимостью в воде. Показано, что порошковая смесь, полученная после гидравлической обработки алюминиевого шлака, представлена разнообразными формами структурных составляющих в виде пленок, оболочек, субмикрои наноструктур различной морфологии с участием различных типов наносоставляющих, в составе которой преобладают фазы неметаллических соединений, преимущественно керамических веществ, солей (корунда Al2O3, оксинитрида алюминия Al2.85O3.45N0.55, нитрида алюминия AlN, хлорида натрия NaCl) и металлического алюминия. Указывается, что возможность образования эвтектических смесей керамических соединений оксида и оксинитрида алюминия, более легкоплавких по сравнению с чистыми оксидами и нитридами, необходимо учитывать при разработке технологий рециклинга солевых шлаков с целью получения керамических порошковых материалов с высоким содержанием алюмооксидных фаз.

Ключевые слова

На примере процесса получения полуфабрикатов компонентов эндопротезов коленного сустава продемонстрированы этапы получения сложнопрофильной поковки. Дан сравнительный анализ получения одного и того же изделия из разных сплавов. Приведена методика и представлены результаты определения энергосиловых параметров горячей объемной штамповки труднодеформирумых сплавов ВТ1‑0 и Co‑Cr‑Mo. Определена типовая схема технологического процесса изготовления поковок с удлиненной осью и значительными перепадами толщин, характерными для эндопротезов.

Ключевые слова

Исследовано влияние силы тока луча, расстояния между валиками наплавленного материала и интенсивности подачи проволоки при электронно‑лучевой (ЭЛ) наплавке титанового сплава ВТ9 на толщину и равномерность получаемого восстанавливающего покрытия. С ростом силы тока луча происходит увеличение ширины и уменьшение высоты наплавленного слоя. Оптимальным расстоянием между валиками следует считать смещение, не превышающее ширину валика. Точным дозированием интенсивности подачи проволоки возможно в широком диапазоне управлять высотой наплавленного слоя. Равномерность наплавки обеспечивается сбалансированностью энергетического воздействия. Химический состав наплавленного слоя отвечает требованиям нормативных документов по содержанию примесных газов для изделий из материалов медицинского назначения, получаемых аддитивными технологиями. Результаты исследования использованы при восстановлении поверхности элемента шасси авиационной техники.

Ключевые слова

Представлены результаты исследований сплавов на основе системы Co‑Cr для получения биосовместимых изделий медицинского назначения. Показано, что сплавы системы Co‑Cr‑W перспективны для изготовления коронарных и сосудистых малоразмерных стентов с высокой радиальной жесткостью конструкции. Обеспечение коррозионной стойкости материала является одним из общих требований, предъявляемых к имплантатам на основе системы Co‑Cr. Основное влияние на коррозионную стойкость, биосовместимость и механические свойства коронарных и сосудистых имплантатов, подверженных повышенным циклическим нагрузкам, оказывают состояние и структура поверхности Co‑Cr‑сплава. Эффективными способами изменения структуры поверхности и повышения свойств Co‑Crсплавов являются процессы термической обработки, в том числе в вакууме, механические и электрохимические методы поверхностной обработки.

Ключевые слова

В статье приведены данные о модельных пластиках, представленных на рынке Республики Беларусь. Выполнен анализ способов создания точных модельных комплектов как с помощью 3D‑печати из нити и гранул, так и получение модельных комплектов из массива модельного пластика с помощью 3D‑фрезерования. Проведена оценка свойств и показан характер поведения склеенных и цельных пластиков при сжимающих нагрузках в продольном и поперечном направлении. Дана оценка экономической эффективности различных способов получения модельных комплектов исходя из сравнения стоимости материалов и самого процесса производства.

Ключевые слова

Усовершенствована технология термоциклической обработки мелкомодульных зубчатых колес, позволяющая повысить их износостойкость на 30–40 %. Зубчатые колеса подвергали предварительному циклическому нагреванию и последующей импульсной закалке. Во всех случаях закалку образует мартенситная структура, обеспечивающая высокую жесткость материала. Размеры мартенситных пластинок зависят от температуры нагревания при закалке. При циклической термообработке до температуры 450 °C размеры аустенитных зерен и мартенситных пластинок не зависили от температуры.

Ключевые слова

На основании эмпирических данных, удельных ставок экологического налога на выброс загрязняющих веществ в атмосферу, утвержденных налоговым кодексом РБ, и термодинамических расчетов было определено ориентировочное удельное соотношение продуктов гидролиза и продуктов их термического окисления, образующихся при воздействии влажной атмосферы на алюминиевые шлаки.Показано, что ущерб от загрязнения атмосферного воздуха предприятием по переработке алюминия мощностью 200 тыс. т может составлять от 0,66 до 52,7 млн. у. е., т. е. в зависимости от территориального расположения источника загрязнения для одного и того же вещества размер ущерба может увеличиваться до 80 раз.

Ключевые слова

Содержание вредных веществ в воздушной среде является важным параметром условий труда литейщиков. Из‑за особенности технологии в литейном цеху имеется много источников интенсивного пылевыделения. Распределение концентраций пыли в атмосфере цехов определяли из уравнения баланса пыли в помещении цеха. Показана возможность получения расчетным путем объективной картины распределения запыленности на различных участках литейных цехов. Для определения плотности и доли частиц пыли на различных участках литейных цехов использовали данные исследований. Результаты проведенных теоретических расчетов показывают, что в литейных цехах эффективным средством уменьшения запыленности воздуха рабочих зон является улавливание пыли.

Ключевые слова

Освещены вопросы деятельности Совета Научно‑производственного центра ОАО «БМЗ – управляющая компания холдинга «БМК» – НАН Беларуси, направленные на решение проблем предприятий холдинга, предложения руководителей БМЗ, научных учреждений НАН Беларуси и университетов страны по оказанию помощи в их решении. Рассмотрены вопросы научно‑технической деятельности, оснащения предприятия современным оборудованием. Представлены итоги работы по гармонизации европейских и республиканских стандартов, в результате которой впервые разработаны гармонизированные международные стандарты СТБ ISO 683‑1‑2020, СТБ ISO 683‑2‑2020, СТБ ISO 683‑3‑2020, прошедшие все согласования и вступившие в действие в Республике Беларусь, разработана новая усовершенствованная металлургическая технология выплавки, внепечной обработки и прокатки сталей, соответствующая международным стандартам. Обсуждены экологические проблемы предприятий холдинга «БМК», связанные с утилизацией отходов, образующихся на предприятии. Рассмотрены методы и пути их переработки и утилизации.

Ключевые слова

26 августа 2022 года перестало биться сердце профессора, доктора технических наук Владимира Федоровича СОБОЛЕВА – известного ученого в области литейного производства и материаловедения.

1 сентября 2022 г. на 81‑м году после тяжелой и продолжительной болезни ушел из жизни Владимир Иванович Никитин – профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Литейные и высокоэффективные технологии» Самарского государственного технического университета (СамГТУ).