автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Исследование эффекта огрубления дендритов и разработка методов структурной гомогенизации сталей

На правах рукописи

ГАББЛЬЧЕНКО Наталья Ильинична

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ОГРУБЛЕНИЯ ДЕНДРИТОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СТРУКТУРНОЙ ГОМОГЕНИЗАЦИИ СТАЛЕЙ

Специальность 05.02.01 Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2006

Работа выполнена на кафедре «Машины и технология литейного производства» Волгоградского государственного технического университета

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент Костылева Людмила Венедиктов на.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Жулье в Сергей Иванович.

доктор технических наук, профессор Шапочкин Василий Иванович.

Ведущая организация

Институт металлургии и материаловедения РАН им. Л.А. Банкова.

Защита состоится *(/декабря 2006 г. В 10й1 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.02 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волго1рад-131, пр. Ленина, д. 28, зал заседаний ученого совета (ауд. 209). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кузьмин С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Среди конструкционных материалов, используемых в машиностроении, важное место принадлежит сталям и чугунам, повышение качественных характеристик которых, является актуальной проблемой материаловедения. Получение качественных металлических материалов напрямую связано с формированием в них структур, обеспечивающих высокую эксплуатационную надёжность деталей и агрегатов. Традиционно считают, что лучшим комплексом технологических и служебных свойств обладают сплавы наиболее однородные по составу и структуре. В этом плане размеры дендритных кристаллов сталей и сплавов, характеризуя скорее макро-, чем микроэлементы струкгуры, неизбежно должны отражаться на степени её гетерогенности, определяя уровень прочности и долговечности готового изделия. Успехи в познании этого сложного процесса достигнуты благодаря исследованиям таких ученых, как Д.К. Чернов, A.A. Байков, A.A. Бочвар, В.А. Ефимов, Н.И. Хворинов, Б.Б. Гуляев, Ю.А. Нсхеизи, М. Флеминге, Б. Чалмерс, Д.В. Канн, Ф. Пиккеринг, М, Хиллерт, X. Билони и многих других российских и зарубежных специалистов.

Более того, дендритные кристаллы являются термодинамически нестабильными образованиями и могут испытывать сложные трансформации уже во время кристаллизации, как правило, увеличивая свои первоначальные размеры в несколько раз. Эта нестабильность дендритной структуры получила название укрупнения или огрубления дендритных ветвей. Эффект огрубления дендритов, неизменно сопровождающий кристаллизацию сталей и сплавов, всегда оказывает отрицательное воздействие, гетерогенизируя первичную струк!уру. Это сравнительно малоизученное явление, впервые описанное в исследованиях А. Папапетроу, изучено в работах советских ученых школы академика A.B. Шубникова — В.Ф. Парвовым, Г.Г. Лемлейном, A.A. Черновым, М.О. Клия, а также Д.Д. Саратовкиньш, Г.ГТ. Иванцовым и в более поздних трудах В.А. Ефимовым, В.И. Борисовым, В.Т. Борисовым, И.А, Тяжельниковой, Ю.Д. Самайловичем, М. Флемингсом, Т. Каттамисом и др.

Каких либо отработанных путей снижения или подавления эффекта огрубления дендритных ветвей, которые можно было бы использовать для повышения структурной однородности сталей н сплавов, на сегодняшний день в материаловедении не известно.

В этой связи, систематические исследования особенностей протекания эффекта огрубления дендритных кристаллов, и поиск на этой основе новых технических решений по повышению качества сталей и сплавов, являются

актуальной задачей материаловедения, имеющей научное и прикладное значение.

Актуальность работы подтверждается се соответствием заданиям тематического плана НИР Министерства образования РФ (1999-2004 гг.), грантом по фундаментальным исследованиям а области металлургии (20002001 гг.).

Цель работы н,.,задачи исследования. Целью настоящей работы является повышение дисперсности первичной структуры углеродистых сталей на основе целенаправленного блокирования механизма огрубления дендритных ветвей.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе поставлены и решены задачи, к основным из которых отнесены:

1. Разработаны новые информативные методы исследования дендритного роста и изучения механизма огрубления дендритов в металлических материалах.

2. Исследованы количественные характеристики эффекта огрубления дендритов в металлических материалах.

3. Разработан объективный критерий оценки степени огрубления дендритных структур в металлических материалах.

4. Исследованы на модельных бинарных Fe-C, Fe-P, Fe-Si, Fe-Mrt сплавах возможности частичного блокирования огрубления дендритов легированием, расширяющим интервал кристаллизации сплава.

5. Проведено промышленное опробование и внедрен металл с повышенной дисперсностью дендритной структуры для конкретных объектов производства.

Научная иошипа заключается в разработке нового принципа структурной гомогенизации сталей на основе вновь выявленных особенностей их дендритной кристаллизации.

1. Впервые показано, что в сталях независимо от скорости охлаждения формирование дендригных структур подчиняется принципу геометрического подобия, в соответствии с которым отношение расстояний между ветвями второго порядка 0-) к толщине дендритных ветвей (г) сохраняется постоянным X/r-Const.

2. Впервые установлено, что растущие дендрнты формируют ветви всех порядков одинаковой для данного переохлаждения толщины и вследствие отсутствия радиального роста сохраняют толщину ветвей неизменной до полного завершения своего роста. Таким образом, в период дендритного роста закон квадратного корня r=a-Jt, определяющий толщину ветви дендрита (г)

пропорционально времени (г) пребывания ее в двухфазной зоне, не действует, а может выполняться только в стадии огрубления дендритов.

Показано, что в сталях огрубление дендритных ветвей начинается только после завершения дендритного роста и предшествует началу затвердевания междендритной жидкости, т.е. протекает в весьма ограниченном температурно-временном периоде интервала кристаллизации.

4. Впервые установлено, что степень огрубления дендритных ветвей уменьшается под действием легирования, расширяющего интервал кристаллизации сталей и сплавов.

Практическая значимость. Разработанные представления о границе дендритного роста и принципе геометрического подобия дендритных структур в значительной мере повышают информативность диаграмм состояния. Данные разработки позволили успешно решать такие актуальные задачи практического металловедения, как определение в каждой б шар ной системе сплавов, способных к аномальному пересыщению в зависимости от степени переохлаждения. Появилась возможность рассчитать линейную скорость дендритного роста исходя только из радиуса ветвей и др. Показано, что снижение эффекта огрубления дендритных ветвей можно осуществлять за счёт целенаправленных присадок в сталь поверхностно активных веществ, положительная адсорбция которых способна затруднить и даже блокировать огрубление дендритных кристаллов. Эффективность новых технологических подходов, основанных на ограничении эффекта огрубления дендритных ветвей, подтверждена результатами внедрения более гомогенных по первичной структуре сталей для ОАО «Волгоградский алюминий». Разработаны новые ТУ, предусматривающие для токоподводящих штырей замену стали злектро печной выплавки на сталь мартеновской плавки с повышенным содержанием поверхностно активных примесей, блокирующих огрубление дендритов. При прочих равных условиях мартеновская сталь обеспечивает получение вдвое более мелкой дендритной структуры в слитке и, соответственно, более дисперсной структуры проката, придающего штырям повышенную долговечность. Внедрение этого решения позволило получить экономический эффект в сфере производства 1,25 млн. руб.

Достоверность результатов исследования достигалась использованием в работе современного оборудования, такого как растровые электронные микроскопы ;$М-иЗ и РЭМ-250, приборный комплекс для дифференциально-термического анализа (ДТА) кристаллизации «Кри стал лднграф», фотоэлектрический электроэмиссионный квантометр АНЬ 3460,. структурный анализатор «Эпиквант», оптический микроскоп «№орЬм-21» и др.

Результаты исследований обрабатывались методами

математической статистики с применением ЭВМ.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследования докладывались на Международной традиционной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий» (Волгоград 1999 г.), V Собрании металловедов России (Краснодар 2001 г.), Международной научно-технической конференции «Современные проблемы металлургического производства» (Волгоград 2002 г.), ежегодных научно-технических конференциях Волг ГГУ (1999-2006 гг.)

публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 17 печатных работ, в том числе 10 в центральных рецензируемых журналах, получен патент РФ на изобретение.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов по работе, списка литературных источников н приложения, содержит 154 страницы машинописного текста, 47 рисунка, 12 таблиц. 131 наименования литературных источников, в приложении представлен акт внедрения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

líq введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель работы, её научная новизна, практическая ценность и основные положения, выносимые на защиту. Дана общая характеристика содержания диссертации по главам.

В первой главе проведен анализ взаимосвязи между структурой сплавов и их свойствами. Показано, что измельчение зёренной структуры повышает качественные характеристики металлических материалов, делая их более надёжными в эксплуатации. С этой точки зрения, управление ростом и размерами дендритных кристаллов, определяющих величину первичных зёрен при кристаллизации металлических материалов, может и должно быть предметом интереса научного металловедения в качестве первоосновы производства мелкозернистых сталей и сплавов.

Дан критический анализ существующих представлений о дендритной кристаллизации и эффекте огрубления дендритных кристаллов. Трудности прямого наблюдения за процессом огрубления дендритных ветвей в металлических расплавах способствовали широкому развитию модельных исследований эффекта огрубления на оптически прозрачных органических и

неорганических материалах. Именно такие исследования на прозрачных композициях, позволяющие фиксировать все стадии процесса на киноплёнку, способствовали получению первых объективных подтверждений реальности и масштабности эффекта огрубления исходной дендритной структуры.

Показано, что систематические исследования огрубления дендритных ветвей в металлических сплавах достаточно редки. Проанализированы основные несоответствия в существующих представлениях об эффекте огрубления дендритов в металлических сплавах и сформулированы цель работы и задачи исследования.

Во второй главе представлены общая и частные методики проведения экспериментов, позволившие достичь поставленную в работе цель и решить задачи исследования.

Общей методикой работы предполагалось провести комплексное исследование дендритной кристаллизации и в частности такой её стадии как огрубление дендритных ветвей.

Объектами исследования являлись литые образцы 03, 36, 60, 80 лш, позволяющие варьировать скорости охлаждения в интервалах от 2Ш' до 61 (? "С/с, а также стальная и чугунная дробь, закристаллизованная в воде с максимальной скоростью охлаждения до ¡О4 "С/с. Полученные в лабораторных условиях результаты подвергались проверке на металле средних и крупных стальных отливок, а также тяжёлых кузнечных слитков массой 22,4 тонны. В качестве материалов исследования использовались стали с различным содержанием углерода и доэвтекгические чугуны технической и повышенной чистоты, а также высокочистые бинарные сплавы, приме!иемые для исследования влияния содержания второго компонента на величину дендритного параметра (Л) - расстояние между ветвями второго порядка.

Изучение процесса огрубления в металлических сплавах выполняли на натурных кристаллах Чернова, специально вырезанных из усадочных раковин крупных стальных слитков, и на мелких дендритных друзах из усадочных раковин стальных отливок, при этом анализировали разницу в морфологии дендритных кристаллов, формирующихся в усадочных раковинах и в граничном с ними монолитном металле тех же отливок.

При исследовании эффекта огрубления применяли комплект приборного и программного обеспечения «Кристаллдиграф» (Польша) для проведения дифференциально-термического анализа кристаллизации чугунов. Данный метод был адаптирован для изучения кристаллизации сталей и с его помощью идентифицировали основные тепловые эффекты, соответствующие дендритному росту, огрублению дендритных ветвей и затвердеванию междендритной жидкости.

Для визуального наблюдения и измерения параметров дендритных кристаллов, находящихся в полостях усадочных раковин мелких отливок использовали растровые электронные микроскопы «ЛБМ-иЗ» и «РЭМ-250».

Выполнение количественных металлографических исследований осуществляли различными методами, включая компьютерное сканирование, применение структурного анализатора «Эпиквант» и др.

Фотоэлектрический электроэмиссиокный спектрометр (квантометр) АЛЬ 3460 применяли для выполнения химического анализа на качественное и количественное присутствие элементов в сталях, включая следы всех поверхностно активных примесей (ПАВ).

Третья глава посвящена исследованию особенностей дендритной кристаллизации железоуглеродистых сплавов. Показано, что эта стадия затвердевания полностью завершается в первой половине температурного интервала ликвидус — солидус, т.е., рост дендритных ветвей прекращается при значительном количестве не затвердевшего расплава в промежутках дендритного каркаса. Установлено, что каждая ветвь при дендритном росте в максимальной мере использует окружающий ее объем жидкой фазы, С учетом регулярного строения дендритных ветвей плотность их упаковки на момент блокировки дендритного роста во всех кристаллографических направлениях характеризуется постоянной величиной, близкой к £%-0,65. Достоверность полученных результатов обеспечивали достаточной базой данных и дублированием измерений объемной доли дендритов, выполняемых при использовании различных методик: метода планиметрии, метода секущих, сканировании на «Эпикванте» и применением специальной методики сканирования дендритных структур с использованием универсальных компьютерных программ.

Количественные металлографические исследования показали у всех исследованных сталей практически одинаковые величины объемной доли дендритных ветвей, близкие к /д *= 0,65.

Выполняли также аналогичные измерения дендритной упаковки в объеме отдельных первичных зерен на образцах из среднеуглеродистой стали 4$Л и высокомарганцевой стали И0Г13Л. Установлено, что различие в скоростях охлаждения, изменяя дисперсность зеренной структуры, пропорционально меняло и дендритные параметры так, что объемная доля дендритных ветвей в каждом кристалле сохранялась постоянной. При этом в зонах транскристаллизации было обнаружено, что сечения кристаллов, параллельные главному направлению роста дендритных ветвей, дают систематически заниженные, а поперечные сечения, напротив, завышенные значения объемной доли дендритных ветвей. Таким образом, было установлено, что дендритные

кристаллы, имеющие регулярное строение, способны образовывать плотноупакованные дендритные каркасы с постоянной объемной долей дендритных ветвей равной 0,65 независимо от скорости охлаждения.

Прекращение дендритного роста после формирования максимальной плотности упаковки ветвей в дендритном каркасе было использовано для обоснования возможности построения внутри интервала ликвидус - солндус граничной линии, отделяющей температурный интервал дендритного роста твердой фазы от остального интервала затвердевания, рис. 1.

Соответственно, отрезки равновесных линий ликвидуса и солидуса в любом сплаве системы от начала кристаллизации (первая конода) до последней коноды дендритного роста будут адекватно характеризовать изменение состава жидкой фазы и внутридендрнтную ликвацию (коринг) одинаковые для любых скоростей охлаждения. ;

При этом осевые зоны дендритных ветвей всегда будут иметь концентрацию, равную Сс'-К0', а состав периферийных слоев дендритных ветвей может быть найден для случая отсутствия диффузии в твердой фазе, применительно к последней коноде дендритной кристаллизации.

Рис. 1. Схема построения границы дендритного роста: ' m'CL'/Cs'Ci/ = 0,65; т"Сь"/С5"С^' = 0,65; тС/ЕС = 0,65; заштрихован интервал дендритного роста в сплаве С'0,

Было показано, что независимость объемной доли дендритных ветвей от скорости охлаждения и достаточно строго выдержанное постоянство ее значений /д = 0,65 может быть следствием «подчинения» термокинетики дендритной кристаллизации принципу геометрического подобия дендритных кристаллов, формирующихся при различных скоростях охлаждения. Так,

например, сопоставляли дендритные параметры в закаленных из жидкого состояния гранулах 0 20. ..40 мкм, цилиндрических образцах 0 40 мм и образцах, вырезанных из крупных стальных слитков, рис. 2.

Простой и самый надежный способ проверки правильности принципа геометрического подобия был получен при сканировании фотографий, приведенных на рис. 2, с последующей коррекцией увеличения, обеспечивающего во всех отпечатках одинаковые размеры дендритного параметра X - расстояния между ветвями второго порядка. Дендритный параметр X. был выбран для сопоставления структур, исходя из наибольшей достоверности его измерения, по сравнению с толщиной ветвей.

Рис. 2. Дендритные структуры образцов стали 40 полученные при различных скоростях кристаллизации: а — литая монокристаллическая гранула 0 20 мкм., х2000; б-образец ДГА, 0 40 мм, *20; в — темплет слитка массой 35 т, * 8.

На рис. 3. представлены соответствующие фрагменты структур микроскопической гранулы, образца 0 40 мм и темплета слитка после приведения их к одинаковой величине Л.

аба

Рис.3. Фрашенты дендритных структур, приведенные к одинаковой величине X: а —литая монокристаллическая гранула 0 20 мкм, х 2000 * 3,17; б- образец 0 40 мм; х 20 х 2,82; в — темплет слитка массой 35 т, * 8 * 1.

Как видно из представленных дендритных структур, приведение их к равной величине Л, одновременно обеспечивает и равную толщину ветвей г, т.е. отношение расстояний между ветвями второго порядка (к) к толщине дендритных ветвей (г) сохраняется постоянным X/r = Const.

Подобные исследования были проведены на разных сталях, включая стали аустенитного класса П0Г13Л в сечениях цилиндрических образцов 03 и 40 мм.

Выполненные эксперименты показали, что граница дендритного роста и принцип подобия дендритных структур взаимно подтверждают свою объективную реальность.

Эти, ранее неизвестные, характеристики дендритной кристаллизации были использованы для расчета линейной скорости роста дендритных ветвей. Поскольку удельные объемы дендритных ветвей не зависят от скорости охлаждения и равны 0,65, а изменение поверхности раздела пропорционально

квадрату изменения радиуса дендритных ветвей(—)2, то Л,- = RJ(—)2,

К Г,

где Rj - линейная скорость роста ветви дендрита радиуса r,\ R0 - достоверно известная линейная скорость роста ветви радиуса v

Представление о границе дендритного роста было положено в основу определения концентрационных границ аномального пересыщения твердых растворов. Было показано, что такой способностью обладают только сплавы с эвтектикой и не обладают сплавы типа ограниченных твердых растворов.

В четвёртой главе приводятся результаты исследования первичной кристаллизации железоуглеродистых сплавов при различных скоростях охлаждения. Установлено, что в образцах стали и чугуна одного диаметра скорости охлаждения в локальных интервалах дендритного роста и затвердевания междендритной или эвтектической жидкости существенно отличаются.

Изменение толщины стенки в стальных отливках отражается в основном на дисперсности дендритных ветвей, а в чугунных - на изменении объемной доли дендритных ветвей и дисперсности ячеек эвтектики. Последнее делает чугун материалом, наиболее сильно меняющим свои структуру и свойства в зависимости от скорости охлаждения.

При сравнительно небольшом суммарном влиянии первичной структуры на механические свойства стали, тем не менее, может быть найдено преобладающее влияние того или иного ее параметра в зависимости от толщины стенки отливки.

В таблице 1 приведены сведения о механических свойствах среднеуглеродистой стали 35JI в образцах разного диаметра.

Таблица I. Механические свойства металла отливок разного диаметра

Размер заготовки, 0 мм Механические свойства

002, МПа СТе, МПа. 6,%

)6 321 522 16,0 32,5

40 332 520 16,5 30,0

60 305 512 16,1 29,0

80 297 498 15,3 29,5

Как следует из таблицы, показатели прочности стали в разных сечениях оказались достаточно близкими, не проявив заметной чувствительности к изменению фактической скорости охлаждения.

Исследования показали, что по мере увеличения толщины образцов (кинетическая составляющая) происходит значительное укрупнение дендритной структуры, на которое накладывается и термодинамический эффект огрубления. Величина первичного зерна также увеличивается, но интенсивность изменения этого параметра отстает от укрупнения дендритов.

Привязка изменяющихся с разной интенсивностью параметров первичной структуры в стальных образцах разного диаметра к мало изменяющимся механическим свойствам, позволила в первом приближении определить предпочтительные варианты изменения первичной структуры стали: по мере увеличения толщины отливок. Влияние дисперсности первичного зерна на механические свойства стали снижается, а дисперсность дендритных кристаллов, напротив, усиливает свое влияние.

Исследованиями дендритов, вырезанных из усадочных раковин стальных и чугунных отливок, а также крупных слитков, установлено, что в зоне прерванной кристаллизации (усадочная полость) огрубление дендритов еще не успело начаться, а толщина дендритных ветвей и расстояние между ветвями второго порядка (г и Л) остаются постоянными. Было установлено, что дендритные кристаллы в усадочных раковинах — кристаллы Чернова по всей длине сохраняют регулярность своего строения и неизменную толщину независимо от времени нахождения их в двухфазной зоне, т.е. не подчиняются закону квадратного корня гд = а-х""\

Так, на рис. 4 приведен дендритный кристалл, извлечённый из усадочной раковины крупного слитка Стали 40, массой 22,4 т. Проведенные расчеты показали, что средняя продолжительность роста вершины данного дендрита составила примерно ¡1 часов. Именно столько времени дендритные ветви в основании контактировали с жидкой фазой, и, по мере приближения к вершине, у вновь образовавшихся ветвей это время сокращалось, однако, какого-либо

значимого увеличения толщины ветвей (г) и расстояний между ветвями второго порядка (Л) по мере приближения к основаниям дендритов, связанного с увеличением продолжительности пребывания ветвей в двухфазной области, зафиксировать не удалось.

а б

Рис. 4.,Общий вид (а) и сечение дендритного кристалла (б, травление реактивом Обергоффера), извлечённого из усадочной раковины стального слитка х 10. Согласно же ■ расчётам следовало ожидать практически трёхкратного увеличения расстояний между ветвями второго порядка и соответствующего утолшения дендритных ветвей. Как следует из рисунка, разница во времени роста первых и последних ветвей в несколько часов не изменила регулярности строения кристалла и толщины ею ветвей.

Таким образом, проведённые исследования морфологии дендритных кристаллов в полостях усадочных раковин позволили сделать вывод о том, что вопреки традиционным представлениям зависимость (>) и (Л) от корня квадратного из времени (г) в кристаллах типа «дендрит Чернова», не выполняется ни в крупных, ни в мелких стальных отливках. При этом в зоне прерванной кристаллизации ветви дендритных кристаллов различных порядков сохраняют одинаковую толщину и вне зависимости от продолжительности их пребывания в двухфазной зоне не подвергаются огрублению.

Пятая глава посвящена исследованию нестабильности (огрубление) дендритных структур сталей и сплавов.

Сопоставлением дендритных 'параметров кристаллов, проникающих в полость усадочной раковины, т/елбез огрубления, с параметрами дендритов, испытавших огрубление, в окружающем раковину плотном металле, была

установлена возможность измерять степень огрубления дендритов в данном сплаве табл.2.

Таблица 2. Анализ степени огрубления дендритных кристаллов в стальных и чугунных отливках £9бмм.

Тип сплава (содержание углерода, %) Расстояние между дендритными ветвями второго порядка X, мкм Степень огрубления,

В усадочных раковинах, ^УС. Доверительный интервал, /А мкм В монолитном металле, А*, Доверительный интервал, Ц, МКМ

Низкоуглерод истая сталь (С<0,25) " 41 1,109 117 1,005 2,9

Среди еуглеро дистая сталь (С<0,6) 36 0,859 87 1,013 2,4

В ысокоуглеро дистая сталь (00,6) ■ 39 1,006 61 0,986 1,6

Чугун 38 1,455 42 1,247 1.1

Было показано, что степень огрубления различна для разных сталей и с увеличением содержания углерода уменьшается, т.е. эффект огрубления, в наибольшей степени развитый в низкоуглеродистой стали, начинает «затухать» с увеличением углерода в сплаве и практически перестаёт действовать в чугуне.

Было установлено, что при равных или близких скоростях охлаждения дендритные параметры (Л и г) в полостях раковин практически не зависят от химического состава исходного металла.

На рис. 5 приведены фотографии дендритных кристаллов в зонах усадочных раковин образцов с различным содержанием углерода.

а б в

Рис. 5. Дендритные кристаллы в усадочных раковинах образцов сталей и чугуна 036 мм. х50 (растровая электронная микроскопия, Д5М-Ш): а) - сталь 0,23%С; б) - сталь 0,47%С; в) - чугун.

Другими словами, при равных или близких скоростях охлаждения дендритные кристаллы у- сталей и5 чугунов первоначально формируются одинакового исходного размера и лишь после формирования жесткого каркаса ветвей, соответствующего завершению дендрнтиого роста и образованию примерно 65% твердой фазы, в монолитном металле начинается процесс их огрубления, при котором становятся очевидными "различия в дендритных структурах в зависимости от состава железоуглеродистых сплавов. В полостях усадочных раковин прерванная кристаллизация : фиксирует дендритные кристаллы без огрубления, т.е. в состоянии их роста.

В окончательно затвердевшем металле дендритные структуры разных сплавов существенно различаются только вследствие различной интенсивности протекающего в них процесса огрубления.

Рис. б. Изменение дисперсности дендритной структуры при переходе из усадочной раковины в плотный металл. х50: а — сталь 20Л, степень огрубления ЛК01/Хкач=2,}; б - сталь 45Л, степень огрубления ЯклДяоч=1,5.

Дендритные кристаллы при переходе из зоны усадочной раковины, рис. б, где они в начальные этапы своего роста потеряли контакт с жидкой фазой, в монолитный металл, где подобный контакт сохранился до полного затвердевания, увеличили свою толщину, примерно в полтора — два раза.

Таким образом, было установлено, что после полного затвердевания дендритные кристаллы становятся значительно крупнее, но укрупняются по-разному в разных сплавах, что может свидетельствовать о влиянии на механизм огрубления дендритных ветвей какого-то индивидуального критерия.

Дифференциально-термическим анализом кристаллизации углеродистых сталей было выявлено, что кривая <ЛТА^г) всегда фиксирует три явно выраженных положительных экстремума, рис.7, и ()з, соответствующих

интервалам значимого выделения системой тепла.

Рис. 7. Схема кривой ДТА кристаллизации стали, отражающая характерные тепловые эффекты процесса: Т(т) — кривая охлаждения; ¿ГГ/с1т(т) - кривая кристаллизации (интервал огрубления заштрихован).

Исследования показали, что природа тепловых эффектов п & - это теплоты дендритной кристаллизации и затвердевания междендритной жидкости, соответственно, отражающие начало и конец затвердевания. Пик фиксирует выделение тепла вследствие сокращения суммарной протяженности границ раздела дендрит - междендритная жидкость, когда вещество дендритов перераспределяется от тонких ветвей к толстым, а междендритная жидкость при этом только переохлаждается, не выделяя твёрдой фазы.

Таким образом, в интервале затвердевания углеродистых сталей ДТА кристаллизации были зафиксированы, по меньшей мере, три автономных процесса с принципиально различными механизмами действия: дендритный рост, огрубление дендритных ветвей и затвердевание междендритной жидкости.

Было установлено, что эффект огрубления дендритов можно снизить и даже полностью подавить только при очень высоких скоростях охлаждения. Скорости же охлаждения меньшие, чем 10г "С/с на степень огрубления дендритов заметного влияния не оказывают.

Использование представления о границе дендритного роста позволило разработать новый критерий оценки склонности к огрублению дендритной структуры сплавов, связывающий обратной зависимостью степень огрубления с величиной . температурного перепада между температурой плавления дендрита (Г*) и температурой окружающей его междендритной жидкости (Т"ж), рис. 8. Последовательность определения температурного перепада Т для сплава состава Са показана стрелками. Данный перепад температур имеет простой физический смысл, характеризующий вероятность повторного

оплавления тугоплавких дендритных ветвей в относительно холодной междендритной жидкости. Чем меньше разница (Т^ - 7*""), тем больше вероятность повторного оплавления, соответственно, большего огрубления ветвей следует ожидать от такого сплава и наоборот.

С„ С, %

Рис. 8. Схема построения для определения ннтенснвностн огрубления по перепаду температур АТ = Т/д - 7*""

Достоверность представлений о первостепенном значении влияния перепада температур (Т^-Т0*) на величину дендритного параметра Л подтверждена испытаниями на бинарных сплавах повышенной чистоты, фракцнонно-легированных возрастающими добавками второго компонента. Па рис. 9 представлены результаты изменения дендритного параметра Я в сплавах железо-углерод, начиная от малоуглеродистых сталей и до структурно эвтектических чугунов.

Рис. 9. Зависимость дендритного параметра X от концентрации углерода в Ре-С сплавах.

Если сравнить величины дендритных параметров в каждом сплаве с величинами температурных перепадов (7^-7***) у тех же сплавов, то видно, что огрубление - величина обратная температурному перепаду АТ= (I6-

Эта закономерность огрубления носит термодинамический характер и четко прослеживается, например, в Ре-Р сплавах (рис. 10), диаграмма состояния которых, также как и в Ре-С сплавах, характеризуется расширением интервала кристаллизации (77, — ТУ с ростом концентрации второго компонента.

Рис. 10. Зависимость дендритного параметра X от концентрации фосфора в Fe-P сплавах.

Нанесение на диаграмму состояния дендритных параметров (А) опытных сплавов с различным содержанием фосфора показывает хорошее соответствие принятому критерию, а, именно, большему перепаду АТ соответствует меньшая величина дендритного параметра (Я) и наоборот, рис, 10.

Важно и то, что в сплавах систем Fe-Si и Fe-Mn практически одинаковые интервалы кристаллизации в широких концентрационных областях в соответствии с рассматриваемой зависимостью Л от АТ обеспечивают равное огрубление дендритных ветвей. Во всем исследованном интервале железокремыистых и железомарганцевых сплавов с одинаковым перепадом (T¿ — 7У дендриты, независимо от концентрации Si и Мп, сформировались с практически постоянными расстояниями X между ветвями второго порядка.

Таким образом, установленный критерий склонности сплавов к огрублению дендритных кристаллов выдержал проверку на ряде бинарных систем сплавов и позволил впервые установить взаимосвязь степени

огрубления дендритных ветвей с химическим составом и положением сплавов на диаграмме состояния.

В щестой главе проанализированы результаты работы, основные методические подходы, точность и правильность развитых положений о механизме роста и огрубления дендритных ветвей.

Частный случай практического воплощения новых знаний, полученных в работе, рассмотрен в этой главе применительно к повышению эксплуатационной стойкости анодных штырей электролизеров иа Волгоградском алюминиевом заводе и на примере увеличения длительной коррозионной стойкости специальных сталей.

Для того чтобы структура стали удовлетворяла своему назначению и требованиям эксплуатации, необходимо обеспечить сочетание оптимальном комбинации свойств и условий применения стали. При этом, правильная интерпретация результатов исследования деидритиой кристаллизации сталей и умение приспособить их к специфическим условиям заводской практики, обеспечивают, на первый взгляд, малообъяснимый положительный эффект

Установлено, что, так называемые, обрывы токоподводящих штырей, изготовленных из стили Ст 3 (круг 0120мм) характерны только для проката, сохраняющего в поперечных сечениях следы крупных дендритов. Исследования показали, что поставляемый для штырей сортовой прокат производят из стали мартеновской и электропечной плавки. При этом, менее чистая по примесям сталь мартеновской плавки (табл. 3) обеспечивает штырям повышенную эксплуатационную стойкость из-за блокирования процесса огрубления дендритов поверхностно-активными примесями и формирования более дисперсной первичной структуры, при этом механические свойства остаются практически неизменными.

Таблица 3. Содержание поверхностно-активных элементов в прокате сталей, применяемых для штырей электролизеров.

Технология плавки стали Содержание ПАВ, % масс. Примечание

о2 Р 8 А$

Мартеновская 0,02-0,04 0,02-0,04 0,02-0,04 0,07 Мелкие дендрита

Электропечная 0,01-0,02 <0,02 <0,02 0,03 Крупные дендриты

Соответственно, анодные штыри, изготовленные из более качественной Электростали, претерпевающей интенсивное огрубление ветвей, наследуют крупные дендриты и имеют меньшую эксплуатационную стойкость.

С изменением ТУ на поставку сортового проката только мартеновской плавки стали Ст 3 брак анодных штырей по «обрывам» резко сократился, повысилась сортность алюминия, обеспечив реальный экономический эффект в сумме 1,25 млн, рублей.

Для обеспечения необходимой устойчивости стали 20ХГСДЮЧЛ к сульфидному коррозионному растрескиванию, нами было предложено использовать металл, выплавленный в дуговых печах, вместо металла ЭШП, который при лучших механических свойствах, оказался менее устойчивым к сульфидному коррозионному растрескиванию (Табл. 4).

Таблица 4. Механические и коррозионные свойства стали 20ХГСДЮЧЛ, выплавленной разными способами.

Способ производства стали Механические свойства Длительная коррозионная прочность прет 0.8 (Тог

а в, МПа От. МПа 6,% ч

Плавка в дуговой печи, отливка 790 710 15,0 41,0 >720

Плавка в дуговой печи, прокат 080мм 860 725 21,0 64,0 >720

ЭШП 910 760 22,5 68,0 670

Металлографические исследования металла показали более дисперсную дендритную и зеренную структуры образцов металла, полученного в дуговой печи. Не вдаваясь в механизм возникновения специфических «водородных» дефектов типа блистеринг или расслаивание отметим, что и в этом случае дисперсность и морфология элементов первичной структуры, но не уровень механических свойств, оказывают решающее влияние на эксплуатационную стойкость. В свою очередь, эти параметры могут быть обусловлены воздействием ПАВ, большее количество которых в металле дуговой плавки делает первичную структуру более дисперсной. Металл же ЭШП, обладая лучшими механическими свойствами, но меньшей дисперсностью дендритной структуры, не выдерживает нормированный срок длительных коррозионных испытаний.

Общие выводы

1. Установлено, что в сталях дендритные структуры формируются, подчиняясь принципу геометрического подобия, в соответствии с которым, отношение расстояний между ветвями второго порядка (I) к толщине дендритных ветвей (г) сохраняется постоянным при любых скоростях охлаждения.

2. Впервые показано, что соотношение Я, = ДД—)1 , полученное из

принципа подобия, позволяет достоверно вычислять линейные скорости роста дендритных ветвей (Д(), не требуя, в отличие от известных способов, введения различных поправочных коэффициентов.

3. Впервые доказано, металлографически и с помощью ДТА кристаллизации, что дендритные кристаллы в сталях претерпевают огрубление, увеличивая свои первоначальные размеры только после завершения дендритного роста.

4. Впервые установлено, что огрубление дендритных ветвей не зависит от скорости охлаждения в широком диапазоне, реализуемом в подавляющем большинстве промышленных технологий, н является величиной постоянной, но индивидуальной для каждого сплава.

5. Разработан новый критерий, связывающий обратной зависимостью склонность сплавов к огрублению с перепадом температур плавления дендритов (Т*) и окружающей их междендритной жидкости (Т'ж.).

6. Обоснованы технологические методы повышения дисперсности и однородности дендритных структур сталей за счёт легирования, расширяющего интервалы кристаллизации и применения ПАВ, аддитивно блокирующих процесс огрубления.

7. Установлено, что мартеновская сталь с повышенным по сравнению с электросталью количеством поверхности оактивных примесей, блокирующих огрубление дендритов, формирует более дисперсную структуру и обеспечивает большую надежность при эксплуатации анодных штырей электролизеров.

8. Выполнена корректировка ТУ, ограничивающая поставку металлопроката для анодных штырей только металлом мартеновской плавки, что позволило резко сократить обрывы штырей, повысить сортность алюминия, и получить экономический эффект в сфере производства 1,25 млн. рублей. Доля автора составила 50 %.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Анализ особенностей роста и огрубления дендритных ветвей в кристаллах Чернова / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, С.С. Горемыкина, НЛ. Габельченко, CJE. Морозов//Металлы. -2005.-№ 6.-С. 66-70,

2. Исследование затвердевания сталеЗ и сплавов. / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Н.И. Габельченко, Е.А. Санталова. // Литейное производство. -2000. - №4. - С. 5-7.

3. Габельченко, Н.И. Исследование процесса затвердевания углеродистых сталей / Н.И, Габельченко, Л.В. Костылева, В.А, Ильинский // Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий: тез. докл. междунар. традиц. науч. -техн. конф./ВолгГТУ и др.-Волгоград, 1999.-С. 117-118,

4. Особенности дендритной кристаллизации сплавов железа / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Н.И. Габельченко, Е.А. Санталова // Сборник трудов 5 Собрания металловедов России, Краснодар, 10-13 сен. 2001 /КубГТУ и др. - Краснодар, 2001. - С. 209-211.

5. Габельченко, Н.И. Применение принципа подобия для расчета скорости линейного роста дендритных ветвей / Н.И. Габельченко, Л.В. Костылева, В.А. Ильинский // Современные проблемы металлургического производства: сб. тр. междунар. науч. - техн. конф., Волгоград, 1-3 октября 2002 г. / ВолгГТУ и др. - Волгоград, 2002. - С. 20-323.

6. Габельченко, Н.И. Анализ скорости роста дендритных ветвей / Н.И. Габельченко, Л.В. Костылева, В.А. Ильинский // Литейные процессы: межрегион, сб. науч, тр. посвящ. 70-летию ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» / Магнитогор. гос. технич. ун-т и др. — Магнитогорск, 2002. - Вып. 2.-С. 63-67.

7. Костылева, Л.В. Особенности кристаллизации сталей в интервале температур ликвидус - солидус / Л.В. Костылева, Н.И. Габельченко, В.А, Ильинский // МиТОМ. - 2000. - № 4. - С. 31-34.

8. Костылева, Л.В. Особенности дендритной кристаллизации и повышение информативности диаграмм состояния / Л.В. Костылева, H.H. Габельченко,

B.А. Ильинский // МиТОМ. - 2000.-X® 10.-С. 10-14.

9. Аномальное пересыщение быстрозакристаллизованных железоуглеродистых сплавов / В.А Ильинский, Л.В. Костылева, Н.И. Габельченко, Е.Ю. Карпова // Наука производству, - 2005. - №1. - С. 22-24.

10. Габельченко, Н.И. Исследование экстрагированной междендритиой жидкости сплавов типа твердых растворов / Н.И. Габельченко, Л.В. Костылева, В.А. Ильинский // Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий: тез. докл. междунар. традиц. науч. - техн. конф. / ВолгГТУ и др, -.Волгоград, 1999. -

C. 120-122.

11. Исследование режимов охлаждения чугунных отливок / Л.В. Костылева, В.А. Ильинский, Н.И. Габельченко, A.B. Пожарский, В.А. Гулевский // Литейное производство. — 1999. - № 2, — С. 9-11.

12. Способ получения высококачественных отливок из чугуна: Пат. 2156673 РФ., МКИ 7 В 22 D 27/04 / В.А. Ильинский, В.А. Гулевский, JI.B. Костылева, Н.И.Габельченко, А .В. Пожарский; Волг! ГУ. — 2000. — // Бюл. Ks 27.

13. Габельченко, Н.И. Низколегированные сероюдородоустойчивые стали. / FL И. Габельченко, Ю.И. Рубенчик, НА. Зюбан // Литейное производство. — 1997. -К» 7.-С. 18-19.

14. Ильинский, В.А. Исследование сплавов с принудительно удалённой междендритной жидкостью / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Н.И. Габельченко // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2002. -№3. - С. З-б.

15. Ильинский, В.А. Сплавы, образующие пересыщенные твердые расворы при кристаллизации / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Н.И. Габельченко // Литейные процессы: межрегион, сб. науч. тр. посвящ. 70-лгтию ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» / Магнитогор. гос. технич. ун-т и др. - Магнитогорск, 2002.— Вып. 2.— С. 58-63.

16. Рубенчик, Ю.И. Применение внепечного рафинирования для повышения качества толстостенных отливок / ЮЛРубенчик, НИ. Габельченко, Г.П. Шевкун //Передовой опыт производства стали, ее внепечной обработки, разливки в слитки, отливки и получение кузнечных заготовок: тез. докл. регион, науч.-техн. конф. — Волгоград, 1988, - С. 148-149.

17. Рубенчик, Ю.И, Повышение надежности толстостенных отливок m стали 20ХГСДЮЧЛ / Ю.И. Рубенчик, НИ Габельченко, ГЛ. Шевкун // Литейное производство. — 1989. — № 1. — С. 26.

Личный оклад автора;

Во всех работах [1-17] автор принимал непосредственное участие в постановке задач, проведении исследований и обсуждении полученных результатов. В работах [6,10,11] автором выполнена постановка задач исследования, подбор методик для выполнения исследований и анализ полученных результатов. В работе [9] автором выполнен и обоснован подбор методик для доказательства отсутствия радиального роста дендритных ветвей в период роста дендритов. В работах [15,17] автором разработана методика и проведен анализ влияния скорости охлаждения на величину дендритных ветвей и скорость их роста. В работах [3,4,5,12,14] автором разработана методика расшифровки термографических кривых И выполнена адаптация программ ДТА для исследования кристаллизации сталей и чугунов.

Подписано в печатьтУ.11.2006. Формат 60x84 Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 3ZZ

Типография РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета 400131, г. Волгоград, ул. Советская,35

Введение.

ГЛАВА I. Основные представления об огрублении дендритов в прозрачных и металлических материалах

1.1. Влияние размера первичного зерна на изменение свойств металлических материалов.

1.2. Неравновесная кристаллизации сталей и сплавов.

1.3. Современные представления о транформации дендритных кристаллов

1.4. Цель работы и задачи исследования.

ГЛАВА II. Общая и частные методики работы.

2.1. Общая методика работы.

2.2. Экспериментальные плавки в индукционной печи

2.3. Исследования дендритных структур сталей и чугунов.

2.4. Исследование морфологии «дендритов Чернова»

2.5. Термографические исследования с приборным комплексом «Кристаллдиграф»

2.6. Термокинетические исследования процесса огрубления дендритных кристаллов

ГЛАВА III. Исследование температурных границ дендритного роста в интервалах затвердевания сплавов

3.1. Изучение плотности упаковки ветвей в дендритных каркасах сталей и сплавов.

3.2. Разработка представлений о границе дендритного роста и принципе геометрического подобия дендритных структур

3.3. Применение принципа подобия и границы дендритного роста в практическом материаловедении.

3.3.1. Расчет скорости линейного роста дендритных ветвей.

3.3.2. Определение концентрационных границ существования в сплавах аномально пересыщенных твердых растворов 69 Выводы.

ГЛАВА IV. Исследование интервалов дендритной и последендритной кристаллизации железоуглеродистых сплавов.

4.1. Исследование структурообразования при дендритном росте и затвердевании междендритной жидкости.

4.2. Исследование термокинетических отличий дендритной кристаллизации сталей и чугунов методом ДТА.

4.3. Роль первичной структуры в формировании свойств стальных отливок

4.4. Изучение особенностей роста дендритных ветвей

Выводы.

ГЛАВА V. Исследование механизма огрубления дендритных кристаллов в сталях и сплавах

5.1. Разработка количественной характеристики трансформации дендритов

5.2. Определение последовательных стадий роста и огрубления дендритов в интервале кристаллизации

5.3. Выявление теплового эффекта огрубления дендритов в сталях при ДТА кристаллизации

5.4. Сравнительные исследования степени огрубления дендритов в широком диапазоне скоростей охлаждения

5.5. Исследование влияния легирования, изменяющего интервал кристаллизации стали на степень огрубления дендритов

Выводы.

ГЛАВА VI. Реализация результатов работы в промышленности и обсуждение материалов исследований

6.1. Повышение стойкости анодных штырей электролизеров путем изменения дендритной структуры исходной стали

6.2. Увеличение длительной коррозионной стойкости специальных сталей при повышении дисперсности дендритной структуры

6.3. Блокирование эффекта огрубления дендритов и повышение структурной гомогенизации сталей

6.4. Обсуждение материалов исследования.

Среди современных конструкционных материалов, используемых в машиностроении, важное место принадлежит сталям и чугунам, повышение качественных характеристик которых, является актуальной проблемой материаловедения. Получение качественных металлических материалов напрямую связано с формированием в них структур, обеспечивающих высокую эксплуатационную надёжность деталей и агрегатов. Традиционно считают, что лучшим комплексом технологических и служебных свойств обладают сплавы наиболее однородные по составу и структуре. В этом плане размеры дендритных кристаллов сталей и сплавов, характеризуя скорее макро-, чем микроэлементы структуры, неизбежно должны отражаться на степени её гетерогенности, определяя уровень прочности и долговечности готового изделия.

Более того, дендритные кристаллы являются термодинамически нестабильными образованиями и могут испытывать сложные трансформации уже во время кристаллизации, как правило, увеличивая свои первоначальные размеры в несколько раз. Эта нестабильность дендритной структуры получила название укрупнения или огрубления дендритных ветвей. Эффект огрубления дендритов, неизменно сопровождающий кристаллизацию сталей и сплавов, всегда оказывает отрицательное воздействие на дисперсность первичной структуры, существенно её гетерогенизируя.

Каких либо отработанных путей снижения или подавления эффекта огрубления дендритных ветвей, которые можно было бы использовать для повышения структурной однородности сталей и сплавов, на сегодняшний день не известно.

Работа посвящена разработке научных основ формирования в сталях и сплавах гомогенных первичных структур повышенной дисперсности, путём частичного блокирования эффекта огрубления дендритных структур.

В этой связи, систематические исследования особенностей протекания эффекта огрубления дендритных кристаллов, и поиск на этой основе новых технических решений по повышению качества сталей и сплавов, является актуальной задачей материаловедения, имеющей научное и прикладное значение.

Цель работы. Повышение дисперсности первичной структуры углеродистых сталей на основе целенаправленного блокирования механизма огрубления дендритных ветвей.

На защиту выносятся:

- принцип подобия дендритных структур, сформированных в различных сплавах при разных скоростях охлаждения

- расчет линейных скоростей роста дендритных ветвей

- выявление теплового эффекта процесса огрубления дендритов методом термографического анализа

- уменьшение огрубления дендритов в стали под действием легирования, расширяющего интервал кристаллизации

- внедрение технических решений по повышению структурной однородности и изотропности углеродистых сталей

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являлись литые образцы 03, 36, 60, 80 мм, позволяющие варьировать скорости охлаждения в интервалах от 210'1 до 6102 °С/с, а также стальная и чугунная дробь, закристаллизованная в воде с максимальной скоростью охлаждения до 104 °С/с. Полученные в лабораторных условиях результаты подвергались проверке на металле средних и крупных стальных отливок, а также тяжёлых кузнечных слитках массой 24 тонны.

В качестве материалов исследования использовались стали с различным содержанием углерода и доэвтектические чугуны технической и повышенной чистоты, а также высокочистые бинарные сплавы, применяемые для исследования влияния содержания второго компонента на величину дендритного параметра (X) - расстояние между ветвями второго порядка.

Достоверность результатов исследования достигалась использованием такого современного оборудования, как: растровый электронный микроскоп JSM-U3 (Япония) и РЭМ-250, приборный комплекс для дифференциально-термического анализа (ДТА) кристаллизации «Кристаллдиграф» (Польша), фотоэлектрический электроэмиссионный квантометр ARL 3460, оптический микроскоп «Neophot-21», структурный анализатор «Эпиквант» и др.

Результаты исследований обрабатывались методами математической статистики с применением ЭВМ.

Научная новизна. Научная новизна работы заключается в разработке нового принципа структурной гомогенизации сталей на основе вновь выявленных особенностей их дендритной кристаллизации.

1. Впервые показано, что в сталях независимо от скорости охлаждения формирование дендритных структур подчиняется принципу геометрического подобия, в соответствии с которым, отношение расстояний между ветвями второго порядка (X) к толщине дендритных ветвей (г) сохраняется постоянным X/r=Const.

2. Впервые установлено, что растущие дендриты формируют ветви всех порядков одинаковой для данного переохлаждения толщины и вследствие отсутствия радиального роста сохраняют толщину ветвей неизменной до полного завершения своего роста. Таким образом, в период дендритного роста закон квадратного корня г=а4т, определяющий толщину ветви дендрита (г) пропорционально времени (т) пребывания ее в двухфазной зоне, не действует, а может выполняться только в стадии огрубления дендритов.

3. Показано, что в сталях огрубление дендритных ветвей начинается только после завершения дендритного роста и предшествует началу затвердевания междендритной жидкости, т.е. протекает в весьма ограниченном температурно-временном периоде интервала кристаллизации.

4. Впервые установлено, что степень огрубления дендритных ветвей уменьшается под действием легирования, расширяющего интервал кристаллизации сталей и сплавов.

Практическая ценность. Разработаны технологические методы повышения изотропности и структурной однородности металлических материалов на основе ограничения интенсивности огрубления дендритных ветвей при кристаллизации. Частичную нейтрализацию эффекта огрубления дендритных ветвей можно осуществлять за счёт целенаправленного легирования, расширяющего интервал кристаллизации сплава, и за счёт использования присадок поверхностно активных веществ, положительная адсорбция которых ограничивает рост твёрдой фазы и огрубление дендритных кристаллов. Технологические методы включают возможность экспрессного контроля достигнутого изменения ширины интервала кристаллизации и повышения дисперсности дендритной структуры. Эффективность новых технологических подходов к проблеме ограничения эффекта огрубления дендритных ветвей подтверждена результатами внедрения более гомогенных по первичной структуре сталей и сплавов.

Для ОАО «Волгоградский алюминий» разработаны новые ТУ на поставку стали для токоподводящих штырей. Разработанные ТУ предусматривают замену стали электропечной выплавки, с высокой степенью рафинирования от примесей, на сталь мартеновской плавки. Одна только разница в содержании поверхностно активных добавок, блокирующих огрубление дендритов, при прочих равных условиях (слиток массой 8т) обеспечивает получение вдвое более мелкой дендритной структуры и соответственно более дисперсной структуры проката. Внедрение только этого технического решения позволило резко сократить обрывы штырей, повысить сортность алюминия, и получить экономический эффект в сфере производства 1,25 млн. руб. Доля автора 50 %.

Апробация работы и публикации. Основные положения работы и результаты исследования докладывались на:

- Международной традиционной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий» (Волгоград 1999 г);

- V Собрании металловедов России (Краснодар 2001 г);

- Международной научно-технической конференции «Современные проблемы металлургического производства» (Волгоград 2002 г);

- ежегодных научно-технических конференциях Волг ГТУ (1999-2006 гг.).

По теме диссертационного исследования опубликовано 17 печатных работ, в том числе 10 в центральных рецензируемых журналах, получен патент Российской Федерации на изобретение.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов по работе, списка литературных источников и приложения, содержит 154 страницы машинописного текста, 47 рисунка, 12 таблиц, 131 наименования литературных источников, включая 23 наименования на иностранных языках, в приложении представлен акт внедрения.

Общие выводы по работе

1. Установлено, что в сталях дендритные структуры формируются подчиняясь принципу геометрического подобия, в соответствии с которым, отношение расстояний между ветвями второго порядка (к) к толщине дендритных ветвей (г) сохраняется постоянным при любых скоростях охлаждения. у| 2

2. Впервые показано, что соотношение R{ = RJ(—) , полученное из

Го принципа подобия, позволяет достоверно вычислять линейные скорости роста дендритных ветвей (R,), не требуя, в отличие от известных способов, введения различных поправочных коэффициентов.

3. Впервые доказано, металлографически и с помощью ДТА кристаллизации, что дендритные кристаллы в сталях претерпевают огрубление, увеличивая свои первоначальные размеры только после завершения дендритного роста.

4. Впервые установлено, что огрубление дендритных ветвей не зависит от скорости охлаждения в широком диапазоне, реализуемом в подавляющем большинстве промышленных технологий, и является величиной постоянной, но индивидуальной для каждого сплава.

5. Разработан новый критерий, связывающий обратной зависимостью склонность сплавов к огрублению с перепадом температур плавления дендритов (TLd) и окружающей их междендритной жидкости (Тж.).

6. Обоснованы технологические методы повышения дисперсности и однородности дендритных структур сталей за счёт легирования, расширяющего интервалы кристаллизации и применения ПАВ, аддитивно блокирующих процесс огрубления.

7. Установлено, что мартеновская сталь с повышенным по сравнению с электросталью количеством поверхностноактивных примесей, блокирующих огрубление дендритов, формирует более дисперсную структуру и обеспечивает большую надежность при эксплуатации анодных штырей электролизеров.

8. Выполнена корректировка ТУ, ограничивающая поставку металлопроката для анодных штырей только металлом мартеновской плавки, что позволило резко сократить обрывы штырей, повысить сортность алюминия, и получить экономический эффект в сфере производства 1,25 млн. рублей. Доля автора составила 50 %.

1. Пиккеринг, Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей. М.: Металлургия, 1982. - 184с.

2. Щербединский, Г.В. Принципы формирования высокопрочных состояний и новые методы упрочнения стали / Г.В. Щербединский, А.П. Бащенко, Я.Б. Гуревич, А.Ф. Еднерал // сб. ЦНИИЧМ. М.: Металлургия, 1981-290с.

3. Pickering, F.B. Towards improved ductility and toughness. Climax Molybdenum Co. Symp. - Kyoto, 1971. - 9p.

4. Петч, Н.Дж. Переход из вязкого состояния в хрупкое в а-железе// Атомный механизм разрушения: сб.; пер. с англ. М.: Металлургиздат., 1963.- С. 69- 83.

5. Баррет, Ч.С. Современное состояние и задачи исследований разрушения (краткий обзор) // Атомный механизм разрушения: сб.; пер. с англ. М.: Металлургиздат., 1963. - С. 9-18.

6. Хан, Дж.Т. Возникновение микротрещин скола в железе и стали / Дж. Т. Хан, Б. J1 .Авербах, В. С. Оуэн, М. Коэн // Атомный механизм разрушения: сб.; пер. с англ. М.: Металлургиздат., 1963. - С. 109-134.

7. Хемпел, М.П. Полосы скольжения, двойники и процессы выделения при циклическом нагружении // Атомный механизм разрушения: сб.; пер. с англ. М.: Металлургиздат., 1963. - С. 376-412.

8. Бернштейн, M.JI. Структура и механические свойства металлов / M.JI. Бернштейн, В.А. Займовский. -М.: Металлургия, 1970. -472с.

9. Вайнгард, У. Введение в физику кристаллизации металлов / пер. с англ. О.В. Абрамова; под ред. JI.C. Уманского. М.: Мир, 1967. - 159 с.

10. Tamman, G. Lehrbuch der Metallographie. Лейпциг, 1922.11 .Тамман, Г. Металловедение. Химия и физика металлов и их сплавов / пер. с нем. и ред. А.С. Замойского и др. 4-е изд., доп. - М-Л.: глав. ред. литературы по чёрной металлургии, 1935. - 439с.

11. Бочвар, А.А. Металловедение. -М.: Металлургиздат., 1956.

12. Данилов, В.И. О наличии зародышей кристаллизации выше точки плавления и строение жидкостей / В.И. Данилов, Б.Е. Неймарк // Журнал экспериментально-технической физики. 1937-№7. - С.1161.

13. Гиббс, Дж. В. Термодинамические работы / Пер. с англ.; под ред. В.К. Семенченко. М-Д.: Гостехиздат, 1950. - 492 с.

14. Флеминге, М. Процессы затвердевания. М.: Мир, 1977. - 423 с.

15. Юм-Розери, В. Введение в физическое металловедение. М.: Металлургия, 1965.-203 с.

16. Уманский, Я.С. Физические основы металловедения / Я.С. Уманский и др.- Металлургиздат., 1955.

17. Бунин, К.П. Металлография / К.П. Бунин, А.А. Баранов. М: Металлургия, 1970.-254 с.

18. Курдюмов, А.В. Плавка и затвердевание сплавов цветных металлов / А.В. Курдюмов, М.В. Пикунов, Р.В. Бахтиаров-М: Металлугрия, 1968-228с.

19. Штейнберг, С.С. Металловедение. Свердловск: Металлургиздат., 1961.- 598 с.

20. Чалмерс, Б. Теория затвердевания. М.: Металлургия, 1968. - 288 с.

21. Гуляев, А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. - 542 с.

22. Turnbull, D. Microscopic Observation of the Solidification of Cu-Ni Alloy Droplets /D. Turnbull, R.E. Cech // Journal of Metals. -1951. V.3. - P. 242.

23. Физическое металловедение: в 3-х т. / под ред. Д.В. Канна, П.Т. Хаазена. -М.: Металлургиздат, 1987. Т.2. - 1987. - 624 с.

24. Хворинов, Н.И. Кристаллизация и неоднородность стали. М.: Машгиз, 1958.- 392 с.

25. Уббелоде, А.Р. Плавление и кристаллическая структура. -М.: Мир, 1969. -412 с.

26. Данилов, В.И. Строение и кристаллизация жидкостей. Киев: АН. УССР, 1937.- 392 с.

27. Гаврилин, И.В. Плавление и кристаллизация металлов и сплавов. -Владимир: Владимирский госуниверситет, 2000. 260 с.

28. Байков, А.А. Собрание сочинений. Т.2. -Изд-во АН СССР, 1948.

29. Гудцов, Н.Т. Основные вопросы изучения стального слитка //Стальнойслиток. Металлургиздат., 1952.

30. Ефимов, В.А. Разливка и кристаллизация стали. -М.: Металлургия, 1976.- 552 с.

31. Herring, С. //Phys.Rev., 1951. V.82. -Р.87.

32. Уманский, Я.С. Физика металлов / Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков. М.: Атомиздат., 1978. - 352 с.

33. Оно, А. Затвердевание металлов / пер. с англ. М: Металлургия, 1980-152с.

34. Cole, G.S. Canad. Met. Quart, 1969. 8. -№ 2.- 189.

35. Weinberg, F., Chalmers, B. Canad. J. Phys., 1951. 29.- 382.

36. Hellawell, A., Herbert, P.M. Proc. Roy. Soc., 1962. A 269. -560. 38.Чернов, Д.К. Исследование, относящееся до структуры литыхстальных болванок. // Д.К. Чернов и наука о металлах. М.: Металлургиздат., 1950.-С. 164-195.

37. Курнаков, Н.С. Введение в физико-химический анализ. Изд-во АН СССР, 1940.

38. Данков, П.Д. Механизм фазовых превращений с точки зрения принципа ориентационного размерного соответствия. // Изв. СФХА. 1943. - № 16. -вып. 1.41 .Ответы на анкету о дендрите. // Металлург. 1935. - № 7. - № 8.

39. Бочвар, А.А. Механизм и кинетика кристаллизации сплавов эвтектического типа. М.: ОНТИ, 1935.

40. Саратовкин, Д.Д. Дендритная кристаллизация. -М.: Металлургиздат., 1957. 127 с.

41. Баландин, Г.Ф. Формирование кристаллического строения отливки. -М.: Машиностроение, 1973. 288 с.

42. Джаксон, К.А. Механизм роста кристаллов: кн. Жидкие металлы и их затвердевание. М.: ГНТИ Изд. чёрной и цветной металлургии, 1962. -С. 200-214.

43. Бунин, К.П. Основы металлографии чугуна / К.П. Бунин, Я.Н. Малиночка, Ю.Н. Таран. -М.: Металлургия, 1969. 416 с.

44. Papapetrou, A. Z. // Kristallographie. 1935. - Bd. - А. 92. - S.89.

45. Салтыков, С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1976.-271с.

46. Huang, S.C., Glicksman, М.Е. // Acta metallurgies, 1981. V.29. -Р.701.

47. Леммлейн, Г.Г. К вопросу об условиях экспериментального получения кристаллов равновесной формы. // Доклады АН СССР. 1954. - Т.98. -Вып. 76. - С. 973-974.

48. Гиршович, Н.Г. Чугунное литьё. Л-М.: Металлургиздат., 1949. - 708с.

49. Металлография железа / пер. с англ. под ред. Ф.Н. Тавадзе. М.: Металлургия, 1972. - Т.З: Кристаллизация и деформация стали. - 1972. -236 с.

50. Блантер, М.Е. Металловедение и термическая обработка металлов. -М.: ГНТИ Машиностроительная литература, 1963. 416 с.

51. Клия, М.О. О механизме преобразования дендритных кристаллов. // Кристаллография. 1956. -Т.1. - Вып. 5. - С. 577-583.

52. Клия, М.О. Некоторые вопросы образования жидких включений в кристаллах; дис. Институт кристаллографии, 1952.

53. Клия, М.О. Получение равновесной капельной системы кристалл-раствор. // Доклады АН СССР. Т.100. - Вып.2. - 1955. - С. 259-262.

54. Hopkins, J.A. The effect of bulk flow concentration on diffusion coupling between dendrites / J.A. Hopkins, M.H. McCay, T.D. McCay // Metals and Materials Trans. A. 1996. - 27. - № 2. - C. 477-479.

55. Чернов, А.А. Оценка времени преобразования включений и дендритных кристаллов // Кристаллография. 1956. - Т.1. - Вып.5. -С.589-593.

56. Kattamis, T.Z. Influence of coarsening on dendrite arm spacing of aluminum-copper alloys / T.Z. Kattamis, J.C. Goughlin, M.C. Flemings // Trans. Metal Soc. AIME.- 1967.-239.-P.1504-1511.

57. Мартин, Дж. Стабильность микроструктуры металлических систем / Дж.

58. Мартин, Р. Доэрти; пер. с англ. М.: Атомиздат., 1978. - 280 с.

59. Костылева, JI.B. Особенности дендритной кристаллизации и повышение информативности диаграмм состояния / JI.B. Костылева, Н.И. Габельченко, В.А. Ильинский//МиТОМ.-2000.-№ 10.-С. 10-14.

60. Костылева, JI.B. Особенности кристаллизации сталей в интервале температур ликвидус солидус / JI.B. Костылева, Н.И. Габельченко,

61. B.А. Ильинский // МиТОМ. 2000. - № 4. - С. 31-34.

62. Ильинский, В.А. Иследование сплавов, затвердевающих в режиме принудительного удаления междендритной жидкости / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Н.И. Габельченко //МиТОМ. 2001. -№ 4. - С. 31-34.

63. Костылева, JI.B. Создание новых научных принципов упрочнения железоуглеродистых сплавов на основе развития теории кристаллизации и микроликвации; дис. докт. техн. наук: 05.02.01.-Волгоград, 2002.-315с.

64. Шубников, А.В. Зарождение и рост кристаллов / А.В.Шубников, В.Ф. Парвов. -М.: Наука, 1969. 70 с.

65. Li, Q.Evolution of the side branch structures in free dendritic growth / Q. Li,

66. C. Beckermann // Acta Metall. 1999. - № 8. - C. 2345-2356.

67. Иванцов, Г.П. Температурное поле вокруг шарообразного, цилиндрического и иглообразного кристалла, растущего в переохлажденном расплаве. //Доклады АН СССР. 1947. - ДАН СССР. -1947 - № 4. - Т.58. - С.567-569.

68. Голиков, И.Н. Дендритная ликвация в стали. М.: Металлургиздат, 1958.-207 с.

69. Нехензи, Ю.А. Стальное литьё. М.: Металлургиздат, 1948. - 766 с.

70. Новиков, И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия. - 1978. - 392 с.

71. Чалмерс, Б. Физическое металловедение / пер. с англ. В.А. Алексеева, В.К. Григоровича. М.: Металлургиздат, 1963. - 455 с.

72. Шубников, А.В. Как растут кристаллы. М.: Изд-во АН СССР, 1935.

73. Корольков, A.M. Литейные свойства металлов. М.: Изд-во АН СССР,1980.- 195 с.

74. Иванцов, Г.П. Тепловые и диффузионные процессы при росте кристаллов

75. Рост кристаллов: сб. Изд-во АН СССР, 1961. - 375 с.

76. Сергеев, А.Б. Вакуумный дуговой переплав конструкционной стали / А.Б.

77. Сергеев, Ф.И. Швед, Н.А. Тулин. М.: Металлургия, 1974. - 192 с.

78. Швед, Ф.И. Физико-химические основы производства стали. М.: Наука, 1971. С.400-404.

79. Тяжельникова, И.А. Кристаллизация цилиндрической ячейки двухфазной зоны / И.А. Тяжельникова, В.И. Борисов, В.Т. Борисов // Металлы. -1970.-№ 5.

80. Швед, Ф.И. Влияние условий затвердевания стали на её дендритную структуру / Ф.И. Швед, Д.А. Сосков // Металлы. 1970. - № 3. -С. 100108.

81. Гуляев, Б.Б. Затвердевание и неоднородность стали. М.: Металлургиздат., 1950.- 176 с.

82. Landenberg, F.C. Solidification Processes in Steel / F.C.Landenberg, J.K.McCauley, R.W. // Diehl Blast Furnace Steel Plant.-1965.-53.-№ 10.-938.

83. Alexander, B.H. Dendritic crystallization of alloys. / B.H.Alexander, F.N.Rhines // Trans. AIME. - 188. - 1950. - 1267.

84. Кристаллизация и строение слитка вакуумной дуговой плавки / Ф.И. Швед и др. // Сталь. 1964. - № 9.

85. Bower, T.F. Measurements of solute redistribution in dendritic solidification /

86. T.F. Bower, H.D. Brody, M.C. Flemings // Trans. AIME. - 1966. - 236. -624.

87. Horwath, J.A. Dendritic crowns / J.A. Horwath, L.F. Mondolfo // Acta metallurgies 1962. - 10. - № 11. - 1037.

88. Самойлович, Ю.Д. Формирование слитка. M.: Металлургия, 1977, 160с.

89. Вульф, К вопросу о скоростях роста и растворения кристаллических граней. Варшава, 1895.

90. Кузнецов, В.Д. Кристаллы и кристаллизация. M-JI: Гостехиздат, 1954.-С. 338- 346.

91. Новиков, И.И. Дендритная ликвация в сплавах / И.И. Новиков, B.C. Золоторевский. -М.: Наука, 1966. 156 с.

92. Ильинский, В.А. Закономерности микроликвации в железоуглеродистыхсталях и новые возможности литейной технологии / В.А. Ильинский, А.А. Жуков, Л.В. Костылева //55-MKJI. -Москва, 1988. С.1-11.

93. Костылева, Л.В. Дендритная ликвация в отливках из углеродистой стали / Л.В. Костылева, В.А. Ильинский, Ю.В. Гребнев // Литейное производство. 2000. - № 4. - С. 13- 15.

94. Металловедение и термическая обработка стали. ТЛИ. Термическая обработка металлопродукции / под ред. М.П. Берштейна, А.Г. Рахштадта. М.: Металлургия, 1983. - 216 с.

95. Il'insky, V.A. Microsegregation in cast iron- carbon alloys: theoretical and industrial aspects / V.A. Il'insky, A.A. Zhukov, L.V. Kostyleva // Indian foundry Journal. 1987. - v. XXXIII. - № 8. - P. 41-52.

96. Il'insky, V.A. Mechanism of Microsegregation in Iron-Carbon Alloys and New

97. Possibilities in Foundry Technology / V.A. Il'insky, A.A. Zhukov, L.V. Kostyleva // Cast Metals. 1990. - V. 3. - № 1. - p. 42-48.

98. Лариков, Л.Н. Диффузия в металлах и сплавах / Л.Н.Лариков, В.М. Фальченко. Тула: Изд. ТПИ, 1963. - С. 333-340.

99. Sabramarian S.V, Haworth C.W., Kirhwood D.H. J. Iron and Steel Inst. -1968.-V.206.-P.1027.

100. Исследование затвердевания сталей и сплавов. / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Н.И. Габельченко, Е.А. Санталова. // Литейное производство. -2000.-№4.-С. 5-7.

101. Ильинский, В.А. Исследование сплавов с принудительно удалённой междендритной жидкостью / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Н.И. Габельченко // Металловедение и термическая обработка металлов. -2002.-№3.-С. 3-6.

102. Добаткин, В.И. Гранулированные алюминиевые сплавы / В.И. Добаткин, В.И. Елагин. М.: Металлургия, 1981. - 176 с.

103. Костылева, JI.B. Определение объемной доли дендритных ветвей с использованием компьютерных программ / JI.B. Костылева, Е.А. Санталова, В.А. Ильинский // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2003. - № 11.

104. Особенности дендритной кристаллизации сплавов железа / В.А. Ильинский, JI.B. Костылева, Н.И. Габельченко, Е.А. Санталова // сб. трудов 5 Собрания металловедов России, Краснодар, 10-13 сен.2001 г. /КубГТУ и др.-Краснодар, 2001.-С. 209-211.

105. Лаборатория металлографии / под ред. Б. Г. Лившица. М: Металлургия, 1965. -240 с.

106. Ильинский, В.А. Исследование кристаллизации углеродистых сталей / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Е.А. Санталова // Процессы литья. -2003.-№ 2.-С. 42-48.

107. Ильинский, В.А. Исследование роста и огрубления дендритных кристаллов в литых углеродистых сталях и чугуне / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Е.А. Санталова // Металлургия машиностроения. 2003. -№ 1.-С. 35-39.

108. Cybo, J. Prognozowanie metoda ATD stopnia zanieczyszczenia odlewu staliwnego wraceniami oraz sklonnosc do pekniec na goraco (cz. 2) / J. Cybo, S. Jura, M. Wieczorek. Krzepniecie metali i stopow, Gliwice, 1988. - C. 161169.

109. Головин, С.Я. Краткий справочник литейщика. -M.-JL: Машгиз, 1960. 375 с.

110. Ильинский, В.А. О композитном характере структуры кристаллизации чугунов с разной степенью эвтектичности / В.А. Ильинский, JI.B. Костылева. // Известия АН СССР, Металлы. 1986. - № 5. - С. 116-118.

111. Glickman, М.Е. Solidification of metals / М.Е. Glickman, R.J. Schaeffen // Iron and Steel Journal Publ. 1968. - № 110. - 43 p.

112. ПО. Мирошниченко, M. С. Закалка из жидкого состояния. М.: Металлургия, 1982. 168 с.

113. Воскобойников, В.Г. Общая металлургия: Учебник для вузов / В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, A.M. Якушев. -4-е изд., перераб. и доп. -М.: Металлургия, 1985. -480 с.

114. Жуков, А.А. Геометрическая термодинамика сплавов железа. М.: Металлургия, 1979.-232 с.

115. Гудремон, Э. Специальные стали / пер. с нем. под ред. А.С. Займовского, 2-х т. -М.: Металлургиздат., 1960. 1274 с.

116. Аномальное пересыщение быстрозакристаллизованных железоуглеродистых сплавов / В.А. Ильинский, JI.B. Костылева, Н.И. Габельченко, Е.Ю. Карпова // Наука производству. 2005. - № 1. - С 2224.

117. Ильинский, В.А. О существовании в системе Fe-C-Si групп неликвирующих сплавов с постоянными температурами затвердевания / В.А. Ильинский, JI.B. Костылева, М.Н. Литвиненко // МиТОМ. 1992. -№ 2. - С.3-8.

118. Гаврилин, И.В. Модель плавления металлов / И.ВГаврилин., С.Г.Ершов // Изв.ВУЗов. Черная металлургия. - 1973. - № 4. - С. 149-152.

119. Марч, Н.Г. Жидкие металлы. М.: Металлургия, 1972. - 290 с.

120. Suzuki, Н. Segregation of solute atoms to stacking faults // J. Phys. Soc. Jap. -1962.-v 17.-P. 322-325.

121. Flemings M.S., Poirer D.R., Barone R.V., Brooly H.P. J.Iron and Steel Inst. -208,371.- 1970.

122. Крапошин, B.C. Фазовый состав железоуглеродистых сплавов после закалки из жидкого состояния / B.C. Крапошин, К.В. Шахлевич // Изв. АН СССР. Металлы. 1989. - № 5. - С. 107-112.

123. Мовчан, Б.А. Границы кристаллов в литых металлах и сплавах. Киев.: Техника, 1970. - 212 с.

124. Пат. 2156673 Российская Федерация, МКИ 7 В 22 D 27/04. Способ получения высококачественных отливок из чугуна / Ильинский В.А., Гулевский В.А., Костылева Л.В., Габельченко Н.И., Пожарский А.В.; ВолгГТУ. -. 2000. Бюл. № 27.

125. Исследование режимов охлаждения чугунных отливок / Л.В. Костылева, В.А. Ильинский, Н.И. Габельченко, А.В. Пожарский, В.А. Гулевский //

126. Литейное производство. 1999. -№ 2. - С. 9-11.

127. Рубенчик, Ю.И. Повышение надежности отливок из стаж 20ХГСДЮЧЛ / Ю.И. Рубенчик, Н.И. Габельченко, Г.П. Шевкун// Литейное производство. 1989. -№ 1.-С.26.

128. Катаржин, А.И. Структурообразование в интервалах локальной кристаллизации стальных и чугунных отливок / А.И. Катаржин, Е.А. Суханова., JI.B. Костылева, В.А. Ильинский //Металлургия машиностроения. 2003. - № 5.

129. Магнитогорск, 2002. - Вып. 2. - С. 63-67.

130. Анализ особенностей роста и огрубления дендритных ветвей в кристаллах Чернова / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, С.С. Горемыкина, Н.И. Габельченко, С.Е. Морозов // Металлы. 2005. - № 6. - С. 66-70.

131. Габельченко, НИ Низколегированные сероводородоустойчивые стали / Н.И Габельченко, Ю.И. Рубенчик, Н.А. Зюбан // Литейное производство. 1997. -№7.-С. 18-19.

132. Документ, подтверждающий внедрение организацией (предприятием), у которой отсутствует отчетность по форме Р-10ЦСУ1. АКТо внедрении научно-исследовательской работы

133. Назначение внедренной разработки повышение стойкости токоподводящих штырей в анодной массе электролизеров.

134. Вид внедрения организация входного контроля металла, исключающего применение непрерывно-литых заготовок токоподводящих штырей на основе исследования дендритной структуры.

135. Организационно-технические преимущества повышение качества поставляемых заготовок, исключающее обрыв токоподводящих штырей в эксплуатации и снижение сортности алюминия.

136. Социальный эффект развитие научных исследований в области металлургии, закрепление приоритета России на данную разработку.

137. Экономический эффект достигается за счет повышения сортности алюминия.

138. При этом ожидаемый годовой экономический эффект с момента внедрения результатов НИР составляет 1250000 (Один миллион двести пятьдесят тысяч) рублей.

139. Долевое участие Волгоградского государственного технического университета в экономическом эффекте составляет 100% (сто).

140. Настоящий акт не является основанием для востребования с ОАО «Волгоградский алюминий» премиального фонда.1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ1. От заказчика1. От исполнителя1. Гл. механик

141. ОАО «Волгоградский алюминий»1. А.Г.Маркунин