автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Исследование микроликвации и разработка способа повышения механических свойств литой среднеуглеродистой стали

На правах рукописи

ГРЕБНЕВ ЮРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОЛИКВАЦИИ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИТОЙ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

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» в Волгоградском государственном техническом университете.

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Костылева Людмила Венедиктовна.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Заболеев-Зотов Виктор Васильевич;

кандидат технических наук, Мирочник Виталий Львович.

Ведущее предприятие - ОАО «ВНИКТИнефтехимоборудования», г.Волгоград.

Защита состоится « 0\ » МарщОг 2006 г. в 40 — часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.02 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «¿5> й нЬаря 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.028.02

Кузьмин С.В.

$ {% ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Повышение надежности и долговечности машиностроительной продукции при одновременном снижении затрат является фундаментом эффективности и конкурентоспособности производства. В тоже время в условиях массового производства отливок из углеродистых и низколегированных сталей во многих случаях не обеспечиваются требования стандарта по пластическим характеристикам и ударной вязкости. В гракторостроении, например, широко распространены литейные стали типа 35Л, ЗОСГЛ, 40Л, 45Л, 45ФЛ, 45ХЛ, которые используются для изготовления деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и интенсивного износа. Детали, изготовленные из указанных марок сталей, характеризуются частыми поломками в результате несоответствия значений пластических характеристик и ударной вязкости требованиям нормативно-технической документации.

Традиционные способы улучшения качества машиностроительных материалов для массового производства имеют ограниченное применение и во многом исчерпали свои резервы.

Дополнительным ресурсом улучшения качественных характеристик литых сталей может стать управление процессом первичной кристаллизации, обеспечивающее формирование в отливках однородной первичной и вторичной структуры и, как следствие, более высоких значений механических свойств.

Несмотря на многочисленные исследования, до настоящего времени недостаточно развиты представления о влиянии закономерностей дендритной ликвации на эксплуатационные свойства отливок. Отсутствуют критерии оценки влияния дендритной ликвации на вторичную структуру стали, на уровень механических и технологических свойств. Еще более важным является тот факт, что закономерности образования микрохимической неоднородности так и не нашли практической реализации в производстве высококачественных отливок. В частности не конкретизировано влияние дендритной ликвации на поведение в железоуглеродистых сплавах углерода - основного структурообразующего и упрочняющего элемента.

Целью работы является повышение механических, технологических и эксплуатационных характеристик среднеуглеродистой стали путем ее структурной гомогенизации, основанной на снижении микроликвационных зонах.

углерода в

БИБЛИОТЕКА ]

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи теоретического и прикладного характера:

- изучить особенности ликвационного перераспределения основных и примесных элементов химического состава среднеуглеродистых сталей;

- выявить роль дендритной ликвации элементов в формировании гомогенных и гетерогенных перлитно-ферритных структур углеродистых сталей;

- рассчитать гомологический ряд изоактивности основных легирующих элементов и дебаланс активности углерода в микроликвационных зонах, определяющий степень структурной неоднородности сталей;

- разработать компромиссное направление оптимизации состава, структуры и свойсгв стали 45ФЛ с учетом выявленных закономерностей дендритной ликвации компонентов и ограничений, налагаемых технологическим регламентом плавки;

- внедрить в производство сталь 45ФЛ с гомогенной структурой и повышенными прочностными и эксплуатационными характеристиками.

Научная новизна.

1. Разработан новый принцип корректировки состава, структуры и свойств среднеуглеродистых сталей, обеспечивающий при снижении концентрации легирующих и примесных элементов в соответствии с закономерностями микроликвации повышение механических свойств.

2. Установлено, что атомный механизм электронного взаимодействия компонентов неизбежно формирует в С1алях дебаланс активности, вытесняющий из дендритов в междуветвия главный упрочняющий элемент - углерод.

3. Теоретически обоснован и опробован принцип минимизации дебаланса термодинамической активности углерода в микроликвационных зонах, стабильно обеспечивающий гомогенную структуру стали, повышенную ударную вязкость и пласшчность.

4. Для литой среднеуглеродистой стали разработан новый критерий фундаментальной связи между составом, структурой и свойствами, определяющий величину дебаланса термодинамической активности углерода в микроликвационных зонах - кремниевый эквивалент [Сь,]с-

Практическая ценность и реализация результатов работы в промышленности.

Разработаны основные технологические решения по снижению дебаланса термодинамической активности углерода в микроликвационных зонах,

обеспечивающие формирование однородной перлитно-ферритиой структуры и стабильное повышение механических свойств отливок из стали 45ФЛ.

Гомогенизация микроструктуры стали 45ФЛ привела к повышению уровня механических свойств и исключению случаев несоответствия значений пластических свойств (\|/, 5) и ударной вязкости (КС11) требованиям ГОСТ 977-88.

Технологический процесс выплавки стали 45ФЛ с пониженным кремниевым эквивалентом химического состава внедрен на Волгоградском тракторном заводе.

Внедрен неразрушающий экспресс-метод контроля механических свойств стали 45 ФЛ по расчетным значениям кремниевого эквивалента химического состава. Трудоемкость контроля механических свойств снижена в 7 раз.

Выплавка стали 45ФЛ с пониженным кремниевым эквивалентом химического состава позволила исключить случаи трудной обрабатываемости отливок в механических цехах и снизить расход режущего инструмента.

Общий экономический эффект от внедрения стали 45ФЛ за счет экономии от снижения расхода ферросплавов, режущего инструмента и объемов контроля механических свойств составил 9,84 млн. рублей (Цены 2005 г.), согласованная доля автора 70 %.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на всесоюзных и российских научно-технических конференциях: г. Волгоград, 1983 г., 1995 г.; г. Одесса, 1983 г.; г. Чебоксары, 1984 г.; г. Пенза, 1986 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 7 статей в центральных реферируемых журналах.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографии, включающей 191 источник, и приложений. Общий объем без приложений 157 страниц, включая 40 рисунков и 16 таблиц. В приложении представлены акты внедрения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко раскрыты сущность и актуальность рассматриваемых научно-технических проблем, изложена структура работы, научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе выполнен анализ научных и практических проблем неравновесной кристаллизации и микроликвации в сталях и сплавах, исследованию которых посвятили свои работы такие известные ученые, как Д.К. Чернов,

H.B. Калакуцкий, Д.Д. Саратовкин, Н.И. Хворинов, A.A. Бочвар, Б.Б. Гуляев, Г.Ф. Баландин, И.И. Новиков, М. Флеминге, Б. Чалмерс, Р. Кан, Б.А. Мовчан и многие другие исследователи.

При этом основное внимание уделено вопросам дендритного роста твердой фазы, сегрегации примесей и влиянию легирующих элементов на первичную и вторичную структуру литых сталей.

Изучение закономерностей микроликвации компонентов и последующего перераспределения их в химически неоднородном аусгениге впервые было выполнено в фундаментальных работах профессора А.А.Жукова. Им же впервые была усыновлена, так называемая, обратная ликвация кремния и введено в практику литейного производства представление о термодинамической активности углерода и ее изменении иод влиянием Si и Мл. Впоследствии это направление литейного металловедения было принято в качестве основного многочисленными учениками А.А.Жукова и его последователями.

Вместе с тем, анализ литературных данных показывает, что многочисленные исследования дендритной ликвации компонентов до настоящего времени содержат весьма ограниченное количество рекомендаций по практическому использованию закономерностей дендритной ликвации для повышения качества отливок.

Важные проблемы неравновесной кристаллизации и структурообразования, выявленные на основании литературного обзора, требуют постановки системных исследований для отработки конкретных технологических решений по повышению свойств литых среднеуглеродистых сталей, широко применяемых в машиностроении. С учетом этого была сформулирована цель работы и намечены задачи исследования.

Во второй главе приведены методы исследований и испытаний, экспериментальное оборудование, использованное для стандартных и специально разработанных методик. Объектом исследования являлись нелегированные стали с феррито-перлитной структурой.

Микрохимическую неоднородность сталей анализировали в основном по Si и Мп. Исследования выполняли с помощью рентгеноспектральных микрозондов «Сашеса» MS 46 и «Сamebax» МХ-50.

При этом предполагали первоначально установить качественный характер распределения анализируемых элементов в первичной структуре по изменению интенсивности характеристического излучения при линейном сканировании по

трассе, поочередно пересекающей дендритные ветви и междуветвия. Первичную структуру стали выявляли химическим травлением шлифов в реактиве Обергоффера или в кипящем растворе пикрата натрия. Поскольку последний реактив выявляет сегрегации кремния в стали, его использовали также для металлографического исследования характера ликвации этого элемента.

Количественный анализ было намечено выполнять в экстремальных точках каждой из микроликвационных зон с продолжительным (> 60 с) набором импульсов. По данным количественного рентгеноспектрального микроанализа предполагали рассчитать коэффициенты распределения элементов (Ко'), исходя из того, что в осевых зонах дендритов концентрация каждого из них всегда равна Со'Ко'.

Влияние микроликвационной химической неоднородности на образование дендритно-ориентированной вторичной структуры стали и ухудшение её механических свойств проверяли методами математической статистики на большом количестве производственных плавок стали 45ФЛ. При этом предусматривали установить корреляционные связи и рассчитать регрессионные зависимости механических свойств от дебаланса активности углерода в микроликвационных зонах.

Из-за большого количества отказов в эксплуатации деталей ходовой системы тракторов в зимнее время возникла необходимость проведения исследований хладноломкости стали 45ФЛ с переменным содержанием примесных элементов при различных видах термообработки.

Обоснование правильности выбранного направления исследований и проверку эффективности технологических решений уточняли в ходе опытно-промышленных плавок стали 45ФЛ в электродуговых печах ДСП-5М. При проведении опытно-промышленных плавок отбирали пробы и детали для механических и стендовых усталостных испытаний, исследования прокаливаемости, обрабатываемости резанием, жидкотекучести, трещиноустойчивости, износостойкости.

В третьей главе изучены особенности микроликвации легирующих и примесных элементов, повышающих и понижающих термодинамическую активность углерода.

Показано, что в железоуглеродистых сплавах все элементы, которые являются донорами валентных электронов по отношению к железу, повышают термодинамическую активность углерода и обнаруживают обратную дендритную ликвацию (Ктф'>1), сосредотачиваясь преимущественно в дендритных ветвях, а все

элементы, акцептирующие валентные электроны, понижают активность углерода и обогащают дендритные междуветвия (К3ф'<1). Именно эти закономерности микроликвации вызывают «поляризацию» первичной структуры по активности углерода.

Результаты рентгеноспектрального анализа ликвационного распределения примесных элементов в среднеуглеродистой стали и расчетные значения коэффициентов распределения элементов доноров (81, М, Си) и акцепторов (Мп, Сг, V) приведены ниже:

ТоЖнТнГ 81 N1 Си Мп Сг V

эффективный

коэффициент 1Ю 1,06 1,05 0,75 0,95 0,98 распределения,

К,ф

Выполненные исследования показали, что вследствие ликвационного распределения в дендритных ветвях закономерно скапливаются элементы, повышающие активность углерода, а в междуветвиях - элементы, понижающие её, поэюму структура среднеуглеродистых сталей неизбежно поляризуется в микроликвационных зонах по активности углерода (а,.), а именно, в дендритах ас-мпах, а в междуветвиях ас-*тт. Микроликвационная поляризация весьма устойчива к термическим воздействиям и при повторных непродолжительных нагревах может даже усиливаться.

Дебаланс активности Дас, между микроликвационными зонами из-за низкой диффузионной подвижности всех компонентов, растворенных в аустените по типу замещения, устраняется только за счет перераспределения наиболее подвижного элемента углерода. Результатом перераспределения углерода является формирование дендритно-ориентированной гетерогенности перлитно-ферритных структур и разупрочнение стали.

Дополнительное легирование только увеличивает дебаланс активности в микроликвационных зонах либо от повышения активности углерода в дендритных ветвях (под действием элементов-доноров), либо от снижения активности в междуветвиях (под влиянием акцепторов). Из-за особенностей ликвационного распределения элементов-доноров и акцепторов избежать поляризации первичной струк!уры по элементам, противоположно влияющим на ас, подобрав скомпенсированный легирующий комплекс, невозможно.

Разработано направление гомогенизации вторичной структуры среднеуглеродистых сталей, основанное на снижении дебаланса активности

углерода в микроликвационных зонах от уменьшения содержания легирующих и примесных элементов.

Для оптимизации состава среднеуглеродистых сталей, структура и свойства которых, в основном, определяется содержанием углерода и характером его распределения (однородным или дендритно-ориентированным) была разработана количественная характеристика комплексного влияния всех компонентов на активность углерода в микроликвационных зонах. Выражение активности углерода

(ас) через парциальные коэффициенты активности ^ каждого элемента

химического состава дает возможность приведения концентрации любого химического состава стали к эквивалентной по действию на концентрации какого-либо одного элемента с помощью коэффициентов пропорциональности, К. В качестве элемента сравнения в работе был выбран кремний. Аддитивность воздействия компонентов твердого раствора на термодинамическую активность углерода в нем позволяет «заменить» многокомпонентный состав аустенита эквивалентной концентрацией кремния -кремниевым эквивалентом, [С5,]с.

Кремниевый эквивалент представляет собой приведенную концентрацию кремния, которая по действию на активность углерода эквивалентна всему комплексу элементов химического состава аустенита.

Поскольку состав аустенита из-за развития микроликвационных процессов неоднороден, то и кремниевые эквиваленты ликвационных зон будут разными. Вследствие описанных выше закономерностей дендритной ликвации в дендритных ветвях кремниевый эквивалент, равный [с\1' -^(^„К^К, > всегДа будет больше чем его значения в междуветвиях;

К

\СХ' " —'т, где: К* — коэффициент распределения, - коэффициент

К,Ф

пропорциональности, а С'а ~ средняя концентрация компонента 1 в сплаве.

Общий кремниевый эквивалент химического состава стали, характеризует дебаланс активности углерода в микроликвационных зонах и

равен:[С5/= [С,-,](Л -[С^]"® = ЪС'аК-ЦС'0Кс /К\ф (|)

Анализ уравнения (1) показывает, что [Ся,]с может быть равным нулю только в бинарных Ре - С сплавах. Поскольку каждый элемент состава (¡), повышающий активность углерода, обнаруживает обратную (КЭф'>1), а элемент^), снижающий ас, -

прямую (КэфЫ) ликвацию, присадка любого из них в бинарный Ре - С сплав приведет к увеличению кремниевого эквивалента. При этом рост величины [СЬ1]с прогрессивно увеличивается с повышением концентрации примесных элементов в зависимости от интенсивности влияния каждого компонента на ас.

Для оперативной оценки количественного влияния легирующих элементов на изменение активности углерода ас был рассчитан концентрационный гомологический ряд изоактивности элементов, эквивалентно понижающих и повышающих термодинамическую активность ухлсрода в аустените.

Эквивалентно повышают ас Эквивалентно снижают а,.

0,1 % 81; 0,51% 0,93 % Си; 0,106 % Сг; 0,49 % Мп; 0,07 % V.

Этот концентрационный ряд показывает, что, например, никель в пять раз, а медь в десять раз слабее кремния повышают активность углерода, в то время как хром эквивалентно кремнию её снижает. Марганец же в пять раз слабее, а ванадий в 1,3 раза сильнее хрома снижают термодинамическую активность углерода. Таким образом, «поляризация» ликвационных зон по активности углерода в максимальной степени развивается в стали кремнием, хромом, ванадием и в значительно меньшей степени медью и никелем. Величина кремниевого эквивалента, характеризуя дебаланс активностей в микроликвационных зонах, определяет и движущую силу диффузионного массопереноса углерода из дендритных ветвей в междендритные пространства. Соответственно величине кремниевого эквивалента, [С,,]« структура углеродистой и низколегированной стали после нормализации в большей или меньшей степени гетерогенизируется, приобретая дендритный характер распределения перлита и феррита (рисунок 1).

а б в

Рисунок 1 Перлитно-ферритная структура стали 45ФЛ в нормализованном состоянии, гравление ниталем х 100: а - гомогенная, [Сх,]с = 0,126; б - слабая дендритная ориентация, [Сы]с = 0,209; в - сильная дендритная ориентация [С*1с = 0,234

Повышенное содержание в стали Б!, Мп, V, Сг, соответствующее верхним пределам оговоренных ГОСТ 977-88 концентраций, приводит к формированию крайне гетерогенных структур. Та же сталь, выплавленная с содержанием этих элементов на нижнем пределе стандарта, при прочих равных условиях, имеет существенно меньший кремниевый эквивалент и более однородное распределение основного упрочняющего элемента - углерода.

Таким образом, кремниевый эквивалент, выражая через приведенную концентрацию кремния действие всего многокомпонентного состава стали на различную активность в микроликвационных зонах, служит количественной характеристикой диффузионного массопереноса углерода из дендритов в междуветвия, определяя степень структурной неоднородности среднеуглеродистого литья. Конкретные направления оптимизации состава и структуры стали за счет технологически допустимой минимизации значений [Ся,],. сводятся к достижению парциальных равйбвесий по активности углерода при сравнительно небольшой разнице его концентраций в микроликвационных зонах.

В четвертой главе на большом экспериментальном материале исследована взаимосвязь механических свойств стали 45ФЛ и конструктивной прочности отливок с мерой структурной неоднородности - кремниевым эквивалентом химического состава. Подтверждена теоретическая концепция работы, требующая минимизации кремниевого эквивалента для обеспечения эксплуатационной надежности отливок из стали 45ФЛ.

Положительное влияние минимизации кремниевого эквивалента на формирование гомогенной структуры и повышение уровня механических свойств проверялось на материале 229 опытных и 350 опытно-промышленных плавок С1али 45ФЛ В обеих сериях плавок изменение величины кремниевого эквивалента достигали варьированием содержания кремния, хрома, марганца. Во всех без исключения случаях снижение кремниевого эквивалента приводило к получению однородной перлитно-ферритной структуры, повышению ударной вязкости и пластических характеристик (у, 8) на 30-35%. Прочностные свойсхва (а,, ст„) при этом практически не изменялись (рисунок 2).

Ч"=29-47 [С81]е К=П ЧЯ7

[Ся]с

8 и

К

§

и а

КСи=46,6-82 [С«!1с К=0,618

- " №

я С 8 ь в

па=627+546[С8!]с-930[С51]с К=0,604

"»1=395+81 0[Ся1]с-890[С81]с: К=0,618

II I 4)12 О »4 016 1Н1 02 Ц 22 »24

[Ск,]с

Рисунок 2. Зависимость механических свойств стали 45ФЛ от величины кремниевого эквивалента (производственные плавки -350 шт).

Большей величине кремниевого эквивалента стали 45ФЛ соответствует повышенное содержание Бь Мп и Сг, а именно, на верхних пределах оговоренных ГОСТ 977-88 концентраций. Та же сталь, выплавленная с содержанием эгих элементов, соответствующим нижним пределам стандарта, при прочих равных условиях имеет существенно меньший кремниевый эквивалент и, как следствие, более однородное распределение основного упрочняющего элемента - углерода, а значит и однородную перлитно-ферритную структуру.

Совпадение результатов статистического анализа материалов опытных и опытно-промышленных плавок оказалось достаточно хорошим. Значимость коэффициентов множественной корреляции в зависимостях механических свойств от кремниевого эквивалента свидетельствует об эффективности выбранного направления повышения структурной гомогенности стали и ее механических свойств.

Исследования усталостной долговечности тяжелонагруженных деталей ходовой системы трактора и хладноломкости стали 45ФЛ показали, что высокого уровня этих характеристик качества в реальных отливках также можно достигнуть

снижением значений кремниевого эквивалента за счет уменьшения в металле концентраций марганца, кремния, хрома.

Правильность этого вывода была подтверждена при анализе материалов рекламационных исследований. Статистически обработанные данные поломок литых деталей (на базе 331 рекламационного исследования), совмещенные с частотными кривыми распределения марганца и кремния в производственных плавках приведены на рисунке 3.

Мп, %

вь %

Рисунок 3 Влияние химического состава стали 45ФЛ на эксплуатационную стойкость литых леталей ходовой системы трактора:

1 - Распределение Мп и Б! в производственных плавках

2 - Распределение Мп и в деталях, разрушившихся при эксплуатации.

Как следует из рисунка 3 максимальное число отказов в эксплуатации соответствует отливкам, содержащим Мп и на верхних и средних значениях концентраций, а наименьшее число поломок приходится на низкомарганцевые и низкокремнистые композиции.

Представленные зависимости носят принципиальный характер, наглядно показывая, что большинство отказов в эксплуатации деталей из стали 45ФЛ происходит, именно, при высоком кремниевом эквиваленте, [Сч,]с.

В пятой главе анализируются результаты компромиссных технических решений, вызванных рядом ограничений, которые налагаются на основную научную концепцию о минимизации кремниевого эквивалента стали регламентами технологических процессов плавки, заливки и термической обработки стали.

Углубленная проверка характеристик жидкотекучести, раскисленности, трещиноустойчивости показала отсутствие отрицательного влияния минимизации кремниевого эквивалента (в пределах содержаний элементов по ГОСТ 977-88) на литейные свойства стали 45ФЛ.

Исследование прокаливаемости показало некоторое снижение твердости закаленного ТВЧ слоя металла на глубине 8 мм от поверхности детали «колесо ведущее» при снижении кремниевого эквивалента. Однако, принятое в ходе выполнения работы решение о повышении нижнего уровня содержания углерода с 0,39 до 0,42 %, позволило полностью исключить проблему снижения твердости закаленного слоя на деталях подвергаемых закалке ТВЧ.

Сравнительные испытания резанием стали 45ФЛ выявили значительное улучшение всех характеристик резания на операциях сверления, точения, протяжки при снижении значений кремниевого эквивалента.

Сталь с низким кремниевым эквивалентом в зоне контакта с режущим инструментом отличалась меньшей «температурой резания» и длинами контакта стружки с передней гранью резца и, соответственно, легче поддавалась механической обработке.

Износ инструмента при обработке стали с кремниевым эквивалентом [CSl]c = 0,12...0,24 снижался на 30-70 % по сравнению с обработкой стали с кремниевым эквивалентом [Cs,]c = 0,18.. .24 (рисунок 4)

h, мм

0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05

0 2 4 6 8 ю 12 14 16 18 т,мин Рисунок 4 Износ вершины резца из сплава Т5К10 при обработке с гали 45ФЛ с различным содержанием марганца: 1 - 0,34 %Мп; 2 - 0,72 %Мп; 3 - 1,02 %Мп

3

i-

2

i

♦ .

Наибольшая экономия инструмента в производственных условиях была достигнута на операциях точения и протяжки, то есть на тех операциях, при выполнении которых инструмент обрабатывает зоны столбчатых кристаллов, то есть зоны с наибольшей дендритной неоднородностью.

В шестой главе обобщены данные теоретических и экспериментальных исследований и приведены результаты их практического внедрения в производство.

Показано, что использование в качестве научной основы теории донорно-акцепторных электронных взаимодействий компонентов оказалось продуктивным и позволило обосновать закономерности ликвационного перераспределения химических элементов в первичной структуре среднеуглеродистой стали.

Достоверность теоретических предположений о количественном и качественном межфазном перераспределении легирующих элементов при кристаллизации стали подтверждена результатами системных микрорентгеноспектральных исследований микроликвационных зон.

Впервые удалось показать, что закономерности ликвационного перераспределения элементов объективно могут быть использованы для регулирования состава, структуры и свойств среднеуглеродистой стали 45ФЛ.

Широкие промышленные испытания убедительно показали, что для углеродистых и низколегированных сталей, структура и свойства которых, в основном, определяются содержанием углерода и характером его распределения, уменьшение дебаланса активности углерода в микроликвационных зонах является важным показателем качества.

В соответствии с атомным механизмом ликвационного перераспределения элементов был разработан принципиально новый способ гомогенизации структуры сталей, основанный на уменьшении дебаланса термодинамической активности углерода в микроликвационных зонах за счет снижения содержания всех легирующих и примесных элементов, кроме самого углерода.

Было показано также, что в производственных условиях гомогенизацию перлитно-ферритной структуры следует обеспечивать, в основном, за счет уменьшения концентрации марганца и хрома при минимально возможном снижении содержания в стали кремния.

Снижение средних значений кремниевого эквивалента с 0,186 до 0,149, не требующее радикальных изменений технологии производственных плавок,

позволило повысить однородность микроструктуры и уровень механических свойств.

Практически полностью были исключены несоответствия пластических свойств (у, 8) и ударной вязкости (КС11) требованиям ГОСТ 977-88.

Металл плавок с пониженным кремниевым эквивалентом химического состава хорошо заполнял литейные формы, имел хорошую жидкотекучесть и раскисленность. Произошло заметное снижение горячих и холодных трещин на спицах деталей «колесо направляющее» и «каток опорный».

Твердость металла, закаленного токами высокой частоты, соответствовала требованияИнормативно-технической документации.

Положительные результаты многократных контрольных проверок по снижению износа и поломок инструмента позволили снизить нормы расхода инструмента на 6,5 %.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 .Показано, что понижение пластических характеристик и ударной вязкости, а также ухудшение обрабатываемости резанием вызвано образованием в стали 45ФЛ гетерогенных дендритно-ориентированных перлитно-ферритных структур.

2. На основании модельных представлений об электронном взаимодействии компонентов железоуглеродистых сплавов предсказана и подтверждена закономерность кристаллизации, вызывающая обогащение дендритных кристаллов элементами повышающими, а дендритных междуветвий - элементами понижающими термодинамическую активность углерода

3. Установлено, что дебаланс термодинамической активности углерода в микроликвационных зонах среднеуглеродисгой стали 45ФЛ является движущей силой диффузионного перераспределения углерода из дендритов в междуветвия, приводящего к формированию дендритно-ориентированных вторичных структур.

4. Показано, что ферритизация дендритных ветвей усиливается при увеличении концентрации любых примесей в стали.

5 Рассчитан концентрационный гомологический ряд изоактивности элементов химического состава, позволяющий количественно оценивать степень влияния

каждого из элементов состава на термодинамическую активность углерода в

1 аустените среднеуглеродистой стали.

I |

I 6. Созданы расчетные методы определения дебаланса активности углерода Аа, в

! микроликвационных зонах и разработана обобщенная характеристика состава,

структуры и свойств стали - кремниевый эквивалент [Сь,]с

У

^ 7. Предложено принципиально новое направление гомогенизации структуры и

повышения свойств стали 45ФЛ, основанное на снижении кремниевого эквивалента химическою состава. Разработан надежный экспресс-метод конфоля механических свойств стали 45ФЛ по значениям кремниевого эквивалента химического состава.

1 8. Сталь 45ФЛ с пониженным кремниевым эквивалентом химического состава,

стабильно обеспечивающая необходимые показатели пластичности, ударной вязкости, хладостойкости, трещиноусгойчивости, обрабатываемости резанием, циклической прочности и эксплуатационной надежности внедрена на ОАО «Волгоградский тракторный завод» с экономическим эффектом 9840 тысяч рублей.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1

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

' 2 Ильинский В.А., Костылева Л.В., Гребнев Ю.В. Исследование структурных

} изменений видманштеттова феррита при отжиге литой низкоуглеродистой стали//

Металловедение и термическая обрабогка металлов, 1994. - № 11. - С. 14-16.

* 3. Влияние дендритной ликвации на хладноломкость стали 45ФЛ./ Ильинский

В.А., Гребнев Ю.В // Пути экономии металла при конструировании и производстве ' отливок- тез. докл науч.-техн. конф.-Пенза, 1986.

4. Ильинский В.А., Костылева Л.В., Гребнев Ю.В. Оптимизация состава литой ( среднеуглеродисюй стали//Сталь, 1985. - № 1. - С. 24-26.

I

5. Ильинский В.А., Гребнев Ю.В. Прокаливаемость среднеуглеродистой стали 45ФЛ в зависимости от химического состава// Металловедение и термическая обработка металлов, 1985. - № 4. - С. 27-29.

6. Обрабатываемость среднеуглеродистой стали 45ФЛ в зависимости от состава и структуры./ Гребнев Ю.В., Бородина Е.В., Юдина Л.В. //Физико-химическая механика контактного взаимодействия в процессе резания металлов: сб. науч. тр. -Чебоксары, 1984. - С. 80-85.

?

7. Ильинский В.А., Костылева Л.В., Гребнев Ю.В. Влияние дендритной ликвации элементов на структуру среднеуглеродистых сталей и чугунов//Литейное производство, 1984. - № 4. - С. 26-27.

8. Ильинский В.А., Гребнев Ю.В. Влияние химического состава на структуру и свойства стали 45ФЛ//Литейное производство. - 1984. - № 1. - С. 8-9.

9. Оптимизация состава, структуры и свойств углеродистой стали 45ФЛ с позиций дендритной ликвации элементов./ Ильинский В.А., Гребнев Ю.В., Костылева Л. В. //Новые высокопроизводительные технологические процессы, машины и оборудование в литейном производстве: тез. докл. VI конф., Одесса. - С. 49-51.

10. Гребнев Ю.В., Краева Н.Г. Влияние химического состава на структурную неоднородность и хладноломкость стали 45ФЛ.//Литейное производство - 2000 - № 4.-С. 7-8.

11. Контроль механических свойств стали 45ФЛ по химическому составу./ г Гребнев Ю.В.// Физико-механические свойства материалов и их экспрессная оценка неразрушающими методами и портативными техническими средствами тез. докл. всеросс. науч.-техн. конф., г. Волгоград, 1995. - С. 67-68.

Личный вклад автора

В работах [1,4, 7, 8, 9] соискателем разработаны и опробованы методики проведения фракционного легирования стали производственных плавок, обоснованы пределы возможного ужесточения марочного состава стали по Мп и 81, показано, что снижение значений кремниевого эквивалента приводит к повышению однородности микроструктуры и уровня механических свойств.

В работах [3, 10] соискателем исследовано влияние изменений химического состава и кремниевого эквивалента на структурную однородность и хладноломкость среднеуглеродистых сталей после различных видов термической обработки.

В работах [5, 6] автором исследовано влияние дендритной ориентации феррита и перлита на различные технологические свойства среднеуглеродистых сталей.

В работе [11] соискателем предложен и опробован неразрушающий метод определения механических свойств стали 45ФЛ, основанный на расчетах с использованием кремниевого эквивалента химического состава.

£ообА

I 811

ч

I

Подписано в печать/9/ 2006г. Заказ № /3 б . Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

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

а

ВВЕДЕНИЕ.J.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВЛИЯНИИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЛИТЫХ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ.

1.1 Анализ эффективности современных способов повышения свойств углеродистых и низколегированных сталей.

1.2 Дендритная кристаллизация и микроликвация компонентов стали.

1.3 Особенности диффузии углерода в многокомпонентных сталях с микрохимической неоднородностью.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Общая методика работы.

2.2 Проведение опытных и производственных плавок.

2.3 Металлографические исследования.

2.4 Рентгеноспектральный микроанализ химической неоднородности стали.

2.5 Анализ корреляционной взаимосвязи состав-свойства в производственных плавках стали 45ФЛ.

2.6 Усталостные испытания деталей ходовой системы трактора

2.7 Исследование прокаливаемости стали 45ФЛ.

2.8 Исследование обрабатываемости резанием стали 45ФЛ.

2.9 Исследование литейных свойств стали 45ФЛ.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕНДРИТНОЙ ЛИКВАЦИИ И

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОПТИМИЗАЦИИ СОСТАВА, СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ.

3.1 Анализ влияния микрохимической неоднородности на структуру и свойства углеродистых сталей.

3.2 Исследование характера дендритной ликвации компонентов в углеродистых сталях.

3.3 Количественные измерения величины дендритной ликвации примесных элементов состава углеродистых сталей.

3.4 Анализ результатов измерения параметров микроликвации компонентов в углеродистых сталях.

3.5 Кремниевый эквивалент химического состава -термодинамический критерий количественной оценки структурной неоднородности стали.

3.6 Теоретические предпосылки оптимизации состава, структуры и свойств углеродистых сталей.

ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ СТАЛИ 45ФЛ С КРЕМНИЕВЫМ ЭКВИВАЛЕНТОМ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА [CSi]c.

4.1 Исследование влияния изменения концентрации одного из элементов химического состава на механические свойства стали 45ФЛ.

4.2 Анализ технологических возможностей и рациональных пределов регулирования кремниевого эквивалента стали 45ФЛ в производственных условиях.

4.3 Промышленное опробование эффективности повышения механических свойств при минимизации кремниевого эквивалента химического состава стали 45ФЛ.

4.4 Влияние микрохимической и структурной неоднородности стали 45ФЛ на ее хладноломкость.

4.5 Исследование усталостной прочности отливок из стали 45ФЛ с различными значениями кремниевого эквивалента химического состава.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ КРЕМНИЕВОГО ЭКВИВАЛЕНТА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 45ФЛ.

5.1 Исследование литейных свойств стали 45ФЛ с пониженным содержанием марганца.

5.1.1 Исследование газонасыщенности стали 45ФЛ.

5.1.2. Исследование жидкотекучести стали 45ФЛ.

5.1.3 Исследование трещиноустойчивости и линейной усадки стали 45ФЛ.

5.2 Исследование обрабатываемости резанием стали 45ФЛ.

5.3 Исследование прокаливаемости стали 45ФЛ в зависимости от химического состава.

5.4 Испытания на износостойкость закаленной стали 45ФЛ.

ГЛАВА 6. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

И ВНЕДРЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ 45ФЛ С ПОНИЖЕННЫМ КРЕМНИЕВЫМ ЭКВИВАЛЕНТОМ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА [С81]с.

6.1 Обсуждение результатов исследования.

6.2 Промышленное внедрение стали 45ФЛ с пониженным кремниевым эквивалентом химического состава [Csj]c и гомогенной микроструктурой.

Повышение надежности и долговечности машиностроительной продукции при одновременном снижении затрат является одним из основных законов рыночных отношений, фундаментом конкурентоспособности производства.

Интенсивное развитие Российской промышленности на протяжении десятилетий привело к тому, что материалоемкость многих видов отечественной продукции превышает показатели развитых капиталистических стран в 2,0-2,5 раза. Так, например, в США себестоимость плавки стали снижается в среднем на 4-6 % ежегодно [1], а расход марганецсодержащих ферросплавов при выплавке в два раза меньше, чем в промышленности России [2].

Необходимость повышения качества материалов и рационального использования ресурсов в условиях перехода к рыночным отношениям, кроме фактора повышения рентабельности машиностроения, вызвана также объективными трудностями в обеспечении металлургии и литейного производства материалами и сырьем [3-5].

Традиционные направления улучшения качества машиностроительных материалов для массового производства во многом исчерпали себя. Широко распространенные в тракторостроении литейные стали типа 35J1, 30СГЛ, 40JI, 45JI, 45ФЛ, 45XJI используются в термоупрочненном состоянии для изготовления деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и интенсивного износа. В условиях эксплуатации детали, изготовленные из указанных марок сталей, характеризуются частыми поломками в результате несоответствия значений пластических характеристик и ударной вязкости требованиям нормативно-технической документации. Оптимизация режимов термообработки не всегда приводит к улучшению механических и технологических характеристик стальных отливок [6].

В тоже время дополнительным ресурсом улучшения качественных характеристик литых сталей является управление процессом первичной кристаллизации, обеспечивающее формирование в отливках однородной первичной и вторичной структуры.

В диссертации представлены новые экспериментальные данные о формировании дендритной химической неоднородности и влиянии этого процесса на вторичную структуру и механические свойства углеродистых и низколегированных сталей. Предложены эффективные пути повышения механических и технологических свойств сталей при одновременном снижении производственных затрат.

Научную новизну работы составляют следующие положения.

1. Разработан новый принцип корректировки состава, структуры и свойств среднеуглеродистых сталей, обеспечивающий при снижении концентрации легирующих и примесных элементов в соответствии с закономерностями микроликвации повышение механических свойств.

2. Установлено, что атомный механизм электронного взаимодействия компонентов неизбежно формирует в сталях дебаланс активности, вытесняющий из дендритов в междуветвия главный упрочняющий элемент - углерод.

3. Теоретически обоснован и опробован принцип минимизации дебалан-са термодинамической активности углерода в микроликвационных зонах, стабильно обеспечивающий гомогенную структуру стали, повышенную ударную вязкость и пластичность.

4. Для литой среднеуглеродистой стали разработан новый критерий фундаментальной связи между составом, структурой и свойствами, определяющий величину дебаланса термодинамической активности углерода в микроликвационных зонах - кремниевый эквивалент [Csijc

Практическую ценность результатов работы представляют реализованные в промышленности технологические решения по снижению дебаланса термодинамической активности углерода в микроликвационных зонах, обеспечивающие формирование однородной перлитно-ферритной структуры и стабильное повышение механических свойств отливок из стали 45ФЛ.

Гомогенизация микроструктуры стали 45ФЛ привела к повышению уровня механических свойств и исключению случаев несоответствия значений пластических свойств (\)/, 5) и ударной вязкости (KCU) требованиям

ГОСТ 977-88. Показатели относительного сужения возросли с 21,2.26,7 %, относительное удлинение с 11,3. 14,7 %, значения ударной вязкости повыЛ сились с 27. 36 Дж/см .

Технологический процесс выплавки стали 45ФЛ с пониженным кремниевым эквивалентом химического состава внедрен на Волгоградском тракторном заводе.

Экономия марганецсодержащих ферросплавов составила 4,7 кг на тонну жидкой стали.

Внедрен неразрушающий экспресс-метод контроля механических свойств стали 45ФЛ по расчетным значениям кремниевого эквивалента химического состава. Трудоемкость контроля механических свойств снижена в 7 раз.

Выплавка стали 45ФЛ с пониженным кремниевым эквивалентом химического состава позволила исключить случаи трудной обрабатываемости отливок в механических цехах и снизить расход режущего инструмента.

Общий экономический эффект от внедрения стали 45ФЛ за счет экономии от снижения расхода ферросплавов, режущего инструмента и объемов контроля механических свойств составил 9,84 млн. рублей (Цены 2005 г.), согласованная доля автора 70 %.

Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографии, включающей 191 источник, и приложений. Общий объем работы без приложений - 157 страниц, включая 40 рисунков и 16 таблиц. В приложении представлены акты внедрения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 .Показано, что понижение пластических характеристик и ударной вязкости, а также ухудшение обрабатываемости резанием вызвано образованием в стали 45 ФЛ гетерогенных дендритно-ориентированных перлитно-ферритных структур.

2. На основании модельных представлений об электронном взаимодействии компонентов железоуглеродистых сплавов предсказана и подтверждена закономерность кристаллизации, вызывающая обогащение дендритных кристаллов элементами повышающими, а дендритных междуветвий - элементами понижающими термодинамическую активность углерода

3. Установлено, что дебаланс термодинамической активности углерода в микроликвационных зонах среднеуглеродистой стали 45ФЛ является движущей силой диффузионного перераспределения углерода из дендритов в междуветвия, приводящего к формированию дендритно-ориентированных вторичных структур.

4. Показано, что ферритизация дендритных ветвей усиливается при увеличении концентрации любых примесей в стали.

5. Рассчитан концентрационный гомологический ряд изоактивности элементов химического состава, позволяющий количественно оценивать степень влияния каждого из элементов состава на термодинамическую активность углерода в аустените среднеуглеродистой стали.

6. Созданы расчетные методы определения дебаланса активности углерода Аас в микроликвационных зонах и разработана обобщенная характеристика состава, структуры и свойств стали - кремниевый эквивалент [CSi]c

-1417. Предложено принципиально новое направление гомогенизации структуры и повышения свойств стали 45ФЛ, основанное на снижении кремниевого эквивалента химического состава. Разработан надежный экспресс-метод контроля механических свойств стали 45ФЛ по значениям кремниевого эквивалента химического состава.

8. Сталь 45ФЛ с пониженным кремниевым эквивалентом химического состава, стабильно обеспечивающая необходимые показатели пластичности, ударной вязкости, хладостойкости, трещиноустойчивости, обрабатываемости резанием, циклической прочности и эксплуатационной надежности внедрена на ОАО «Волгоградский тракторный завод» с экономическим эффектом 9840 тысяч рублей.

1. Юзов, О.В. Тенденции развития отечественной черной металлургии / О.В. Юзов // Сталь.- 1991.- № 2. С. 82-85.

2. Черкасов, B.C. Витамин для стали / B.C. Черкасов // Правда.- 1981.- 30 июля.- С. 2.

3. Орлов, B.C. Запасы многих видов Российского сырья при пересчете на мировые цены нерентабельны / B.C. Орлов // Деловой мир.- 1994.- 17 января.- С. 6.

4. Сосковец, О.Н. Техническое перевооружение и развитие металлургии России / О.Н. Сосковец // Сталь.- 1993.- № 6.- С. 1-6.

5. Величко, Б.Ф. Силикомарганец: база для сотрудничества Украины и Японии / Б.Ф. Величко, С.Г. Грищенко, А.В.Коваль // Сталь.- 1993.- № 1. —1. С. 41-43.

6. Куманин, И.Б. Вопросы теории литейных процессов. Формирование отливок в процессе затвердевания и охлаждения сплава / И.Б. Куманин.- М.: Машиностроение, 1976.- 216 с.

7. Голиков, И.Н. Дендритная ликвация в стали / И.Н. Голиков.- М.: Метал-лургиздат, 1958.- 206 с.

8. Хворинов, Н.И. Кристаллизация и неоднородность стали: перевод с чеш. / Н.И. Хворинов.- М.: Машгиз, 1958.- 392 с.

9. Шульте, Ю.А. Электрометаллургия стального литья / Ю.А. Шульте.- М.: Металлургия, 1977.- 224 с.

10. Верте, J1.А. Электромагнитная разливка и обработка жидкого металла / J1.A. Верте.- М.: Металлургия, 1967.- 206 с.

11. Бичеев, A.M. Металлургия стали / A.M. Бичеев.- М.: Металлургия, 1977.268 с.

12. Баптизманский, В.И. Раскисление и легирование стали экзотермическими ферросплавами / В.И. Баптизманский.- Киев: Техника, 1970. -172 с.-14313. Неймарк, В.Е. Модифицированный стальной слиток / В.Е. Неймарк М.: Металлургия, 1970. - 200 с.

13. Крещановский, Н.С. Модифицирование стали / Н.С. Крещановский, М.Ф Сидоренко. М.: Металлургия, 1970,- 296 с.

14. Приданцев, М.В. Влияние примесей и редкоземельных элементов на свойства сплавов / М.В. Приданцев.- М.: Металлургиздат, 1962.- 206 с.

15. Мальцев, М.Ф. Модифицирование структуры металлов и сплавов / М.Ф. Мальцев.- М.: Металлургия, 1964.-213 с.

16. Меськин, B.C. Основы легирования стали / B.C. Меськин.- М.: Металлургия, 1959.-684 с.

17. Гольдштейн, Я.И. Микролегирование стали и чугуна / Я.И. Гольдштейн.-М.: Машгиз, 1959. -198 с.

18. Бейн, Э.В. Влияние легирующих элементов на свойства стали / Э.В. Бейн.- М.: Металлургиздат, 1945.- 330 с.

19. Ершов, Г.С. Физико-химические основы рационального легирования сталей и сплавов / Г.С. Ершов, Ю.Б. Бычков.- М.: Металлургия, 1982.- 360 с.

20. Легирование машиностроительной стали / Б.Б. Винокур, Б.Н. Бейнисович, А.Л. Геллер, М.Э. Натансон. М.: Металлургия, 1977.- 200 с.

21. Лахтин, Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов / Ю.М. Лахтин.- М: Металлургия. 1983. 360 с.

22. Арзамасов, Б.Н. Химико-термическая обработка металлов в активизированных газовых средах/Б.Н. Арзамасов.-М.: Машиностроение, 1979.- 224 с.

23. Ассонов, А.Д. Технология термической обработки деталей машин / А.Д. Ассонов,-М.: Машиностроение, 1969,- 263 с.

24. Блантер, М.И. Металловедение и термическая обработка / М.И. Блантер.-М.: Машгиз, 1963,-416 с.

25. Голиков, И.Н. Дендритная ликвация в сталях и сплавах / И.Н. Голиков, С.Б. Масленков.- М.: Металлургия, 1977.- 224 с.

26. Петров, Д.А. Тройные системы / Д.А. Петров.- М.: АН СССР, 1953.-814 с.

27. Браун, М.П. Экономнолегированные стали для машиностроения / М.П. Браун.- Киев: Наукова думка," 1977.- 206 с.

28. Фридман, Я.Б. Механические свойства металлов / Я.Б. Фридман.- М.: Обо-ронгиз, 1952.- 556 с.

29. Флеминге, М. Процессы затвердевания / М. Флеминге.- М.: Мир, 1972.424 с.

30. Беляев, Н.И. Макроструктура стали в связи с кристаллизацией / Н.И. Беляев // Ж. Р. М. О.- 1910.- № 1.

31. Жуков, А.А. Формирование дендритно-ориентированного феррита при нормализации литых среднеуглеродистых сталей / А.А. Жуков, В.А. Ильинский, JI.B. Костылева // Известия, АН СССР, Металлы,- 1986.- № 3.- 144 с.

32. Жуков, А.А. О восходящей диффузии компонентов углеродистой и легированной стали / А.А.Жуков // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1976.- № 12.- С. 9-11.

33. Ильинский, В.А. Влияние химического состава на структуру и свойства стали 45 ФЛ / В.А. Ильинский, Ю.В Гребнев // Литейное производство.-1984.-№1.- С. 8-9.

34. Гребнев, Ю.В. Влияние химического состава на структурную неоднородность и хладноломкость стали 45 ФЛ /Ю.В. Гребнев, Н.Г. Краева // Литейное производство.- 2000.- № 4.- С. 7-9.

35. Чалмерс, Б. Теория затвердевания: перевод с англ. / Б. Чалмерс.- М.: Металлургия.- 1968,- 208 с.

36. Чернов, Д.К. Сообщение Российского технического общества / Д.К. Чернов.- 1878.-14540. Бочвар, А.А. Металловедение / А.А. Бочвар.- М.: Металлургиздат, 1956.360 с.

37. Бочвар, А.А. Структура и литьё сплавов цветных металлов / А.А. Бочвар.-М.: Металлургиздат, 1943.- 206 с.

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

39. Нехендзи, Ю.А. Стальное литье / Ю.А. Нехендзи.- М.: Металлургиздат.-1948.-766 с.

40. Овсиенко, Д.Е. В сб. Рост и дефекты металлических кристаллов / Д.Е. Овсиенко.- Киев: Наукова думка, 1972.- С. 135-169.

41. Тиллер, В.А. В сб. Жидкие металлы и их затвердевание / В.А. Тиллер, Д.В. Раттер.- М.: Металлургиздат, 1962.- с. 307-354

42. Мовчан Б.А. Микроскопическая неоднородность в литых сплавах

43. Б.А. Мовчан.- Киев: Государственное издательство технической литературы УССР.- 1962.- 340 с.

44. Гуляев, Б.Б. Затвердевание и неоднородность стали /Б.Б. Гуляев.- M.-JL: Металлургиздат, 1950.- 228 с.

45. Баландин, Г.Ф. Основы теории формирования отливки: в 2-х томах /Г.Ф. Баландин.- М.Машиностроение, 1976.- Т. 1.- 328 е., Т. 2.- 335 с.

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

47. Винокур, Б.Б., Прочность и хрупкость конструкционной легированной стали / Б.Б. Винокур, B.JI. Пилюшенко.- Киев: Наукова думка, 1983.-284 с.

48. Русские ученые металловеды.- М.: Машгиз, 1951.- 160 с.

49. Гоу, Г.М. Железо, сталь и другие сплавы / Г.М. Гоу.- М.: Гостехиздат, 1923.-210 с.

50. Хансен, М. Структуры двойных сплавов: в 2-х томах / М. Хансен, К. Ан-дерко.- М.: Металлургиздат.- 1962.- Т. 1.- 360 е., Т. 2.- 420 с.

51. Эллиот, Р. Структуры двойных сплавов: в 2-х томах / Р. Эллиот.- М.: Металлургия, 1970. Т. 1.- 456 е., Т. 2.- 472.С.-14655. Шанк, Ф. Структуры двойных сплавов / Ф. Шанк.- М.: Металлургия.-1973.- 760 с.

52. Крейнин, O.JI. В сб. «Рост и дефекты металлических кристаллов» / O.JI. Крейнин.- Киев: Наукова думка, 1972.- С. 115-120.

53. Новиков, И.И. Дендритная ликвация в сплавах / И.И. Новиков, И.С. Золо-таревский.- М.: Наука, 1966.- 156 с.

54. Салли, И.В. Кристаллизация при сверхбольших скоростях охлаждения / И.В. Салли.- Киев: Наукова думка, 1972.- 135 с.

55. Френкель, Я.И. Кинетическая теория жидкости /Я.И. Френкель.- Д.: Наука, 1975.- 592 с.

56. Мирошниченко, И.С. В сб. Механизм и кинетика кристаллизации /И.С. Мирошниченко, Г.А. Сергеев.- Минск: Наука, 1969.- С. 40-43.

57. Seheuer, Е. «Z Metall Kunde». 1931.- № 8.- С. 237-241.

58. Петров, Д.А. Журнал физической химии: Т. 21 / Д.А. Петров // 1947.-№ 12.- С. 1449-1460.

59. Пфанн, В. Зонная плавка / В. Пфанн.- М.: Мир.- 1970.- 368 с.

60. Бочвар, А.А. Исследование механизма и кинетики кристаллизации сплавов эвтектического типа / А.А. Бочвар.- М: ОНТИ.- 1935.

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

62. Бакли, Г. Рост кристаллов: пер. с англ. / Г. Бакли.-М.: Изд-во иностранной литературы.- 1954.- 320 с.

63. Жуков, А.А. Обратная ликвация кремния в чугуне / А.А. Жуков // Литейное производство.- 1957.- № 11.

64. Миркин, И.Л. Аналитическое исследование процесса кристаллизации. В сб. «Проблемы теоретического металловедения». Труды МиС, Вып. 10. М. -Л.: Оборонгиз С. 128-144.

65. Кузнецов, Г.М. Оценка коэффициентов распределения различных элементов в тройных системах полупроводник- металл / Г.М Кузнецов // Изв. АН СССР Неорганические материалы.- 1965.-Т. 1.-С. 1921-1927.

66. Жуков, А.А. Взаимодействия и массоперенос в жидком чугуне / А.А. Жуков, В.А. Ильинский, Ю.Ю. Жигуц, Л.В. Костылева // Литейное производство.» 1986.- № 2.- С. 7-8.

67. Ильинский, В.А. Влияние дендритной ликвация на перлито-ферритную структуру серого чугуна / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева // Металловедение и термическая обработка.- 1987.- № 5.- 50 с.

68. Ильинский, В.А. Дендритная ликвация элементов и структура перекристаллизации нормализованной стали 45ФЛ / В.А. Ильинский // Известия АН СССР Металлы.- 1984.- № 6.- С. 122-126.

69. Ильинский, В.А., Гребнев Ю.В. Оптимизация литой среднеуглеродистой стали / В.А. Ильинский, Ю.В. Гребнев // Сталь.- 1985.- № 1.- С. 24-26.

70. Жуков, А.А. Закономерности микроликвации в железоуглеродистых сплавах и новые возможности литейной технологии / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева.- 55-ый Международный конгресс литейщиков.- М.: 1988.-С. 106-118.

71. Масленков, С.Б. О закономерности развития дендритной ликвации на основе Fe и Ni с диаграммами состояния. В сб. «Термодинамика и физическая кинетика структурообразования и свойства чугуна и стали»

72. С.Б. Масленков.- М.: Металлургия.- 1971.- С. 207-210.

73. Ильинский, В.А. Об изменении характера ликвации третьего компонента в некоторых сплавах Fe С - Me / В.А. Ильинский, JI.B. Костылева // Известия АН СССР Металлы.- 1986,- № 3.- С. 83-87.

74. Костылева, J1.B. Дендритная ликвация в отливках из углеродистой стали / JI.B. Костылева, Ю.В. Гребнев, В.А. Ильинский // Литейное производство.- 2000.-№4.- С. 13-15.

75. Белащенко, Д.К. Явление переноса в жидких металлах и полупроводниках / Д.К. Белащенко.- М.гАтомиздат, 1970.-397 с.

76. Жуков, А.А. О термодинамической активности компонентов сплавов /

77. A.А. Жуков, М.А. Кришталл // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1975.-№ 7.- С. 70-72.

78. Журавлев, В.А. О макроскопической теории кристаллизации сплавов /

79. B.А. Жуков // Известия АН СССР.-1975.-№ 5.- С. 141-147.

80. Жуков, А.А. О причинах обратного отбела чугуна / А.А. Жуков // Литейное производство.- 1958.- № 12.- С. 29-30.

81. Ильинский, В.А. Влияние дендритной ликвации элементов на структуру среднеуглеродистых сталей и чугунов / В.А. Ильинский, Л.В. Костылева, Ю.В. Гребнев // Литейное производство, 1984, № 4. с. 26-27.

82. Масленков, С.Б. Распределение V, Мо, Си и W в чугуне / С.Б. Масленков, В.А. Тейх, Г.И. Сильман // Литейное производство.- 1969.- № 8.- С. 25-27.

83. Вертман, А.А. Свойства расплава железа / А.А Вертман, A.M. Самарин.-М.:Наука, 1969.-280 с.

84. Диденко, К.А. Микрораспределение магния, кремния, марганца в чугуне / К.А Диденко // Литейное производство.- 1983.- № 3.- С. 12-13.

85. Браун, М.П. Микролегирование литых жаропрочных сталей / М.П. Браун, Н.П. Александрова, Л.Д. Тихоновская, И.Г. Курдюмова.- Киев: Наукова думка, 1974.-238 с.

86. Жуков, А.А. Основы расчета структуры и прочности серого чугуна / А.А. Жуков // В сб. «Вопросы теории литья»- М.: Машгиз, 1957.-С. 163-252.

87. Бабаскин, Ю.З. Структура и свойства литой стали / Ю.З. Бабаскин.- Киев: Наукова думка.- 1980.- 240 с.

88. Металлография железа: пер. с англ. / Под ред. Ф.Н. Тавадзе. М.: Металлургия, 1972.- 826 с.

89. Hees, A., Chipman Z. Trans AIME. Iron and steel Division, 1935, № 5. p. 85-132.

90. Benz, M., Elliot R. Trans AIME. Iron and steel, 1961, № 2. p. 231-242.

91. Forward, G., Elliot R. Mettallurgical Transeetions, 1, 1970, № 10. p. 2889-2898.

92. Hansen M. Constitution о binary alloys. L., 1958. p. 342-351.

93. Пейзулаев, Ш.И. Зависимость равновесного коэффициента распределения примесей в мериодической системе элементов Д.И. Менделеева / Ш.И. Пейзулаев // Журнал физической химии.- 1968. Т 42. - № 2.-С. 878-882.

94. Григорович, В.К. Электронное строение и термодинамика сплавов железа / В.К. Григорович.- М.:Наука, 1970.- 292 с.

95. Самсонов, Г.В. Корреляция коэффициентов диффузии с электронным строением взаимодействующих атомов / Г.В. Самсонов, И.С. Кива, Н.Г. Кайдаш, Е.Г. Борисенко // Физикохимическая механика материалов.-1974.- Т. 10.-№6.- С.13-18.

96. Грабин, В.Ф. Металловедение сварки низко- и среднелегированных сталей / В.Ф. Грабин, А.В. Денисенко.- Киев.- Наукова думка.- 1978.- С. 276.

97. Вашуков, И.А. Об отбеливающем действии карбидостабилизирующих элементов в чугуне / И.А. Вашуков, И.И. Добровольский, И.В. Дыбенко.-Известия вузов/ Черная металлургия, 1981.- № 7.- С. 119.

98. Жуков, А.А. Электронное строение металлов и сплавов и термодинамика структурообразования / А.А. Жуков // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1978.- № 8.- С. 31-37.

99. Вашуков, И.А. О механизме растворения углерода в жидком железе / И.А. Вашуков // Известия АН СССР Металлы.- 1978.- № 5.- С. 31-37.

100. Жуков, А. А. О влиянии серы на склонность к графитизации / А.А. Жуков, И.А. Вашуков, В.А. Карасева Известия вузов // Черная металлургия.-1981.-№3.-С. 145.

101. Краско, Г.М. К теории поведения концентрационных неоднородностей в регулярных твердых растворах / Г.М. Краско, Б.Я. Любов // Физика металлов и металловедение.- 1961.- т. И.- № 2.- С. 186-193.

102. Журенков, П.М. Исследование дендритной ликвации в легированных сталях методом локального рентгенспектрального анализа // П.М. Журенков, Т.В. Егоршина, И.Н. Голиков // Литейное производство. 1964.-С. 12-14.

103. Яценко, А.И. В сб. «Прогрессивные технологические процессы в литейном производстве» / А.И. Яценко, Г.Е. Белай, Н.И. Репина, П.Д. Грушко.-Омск: ОмПи, 1982.- С. 131-135.

104. Кришталл, М.А. Диффузионные процессы в железных сплавах / М.А. Кришталл.- М.: Металлургиздат, 1963.- 278 с.

105. Даркен, Л.С. Физическая химия металлов / Л.С. Даркен, P.B. Гурри.- М.: Металлургиздат, I960.- 582 с.

106. Физическое металловедение: пер. с англ. / Под ред. Р. Канна.- Т.2.-М.:Мир, 1968.-540 с.

107. Кришталл, М.А. Механизм диффузии в железных сплавах / М.А. Кришталл.- М.Металлургия, 1972.- 400 с.

108. Бонштейн, С.З. Диффузионные процессы, структура и свойства металлов / С.З. Бонштейн, М.Б. Бронфин, С.Г. Кишкин.- М.: Машиностроение, 1964.- 168 с.

109. Эллиот, Р. Термохимия сталеплавильных процессов: пер. с англ. / Р. Эллиот, М. Глейзер, В. Рамакришна /М.Металлургия, 1969.- С. 252.

110. Самсонов, Г.В. Конфигурационная модель вещества / Г.В. Самсонов, И.Ф. Прядько, Л.Ф. Прядько.- Киев: Наукова думка, 1971,- 210 с.

111. Cornelins A. Metallwirtsen, 17, 1938,- р. 273.-152124. Бунин, К.П. Основы металлографии чугуна / К.П. Бунин, Я.Н. Малиноч-ка,- М: Металлургия, 1969.- 416 с.

112. Малиночка, Я.Н. Некоторые «аномалии» макро- и микроструктуры чугунных отливок / Я.Н. Малиночка // Литейное производство.- 1963.- № 12.- С. 22-26.

113. Брук, Б.И. Авторадиографическое исследование металлов / Б.И. Брук.-Л.:Судостроение, 1965.- 182 с.

114. Минкевич, А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов / А.Н. Минкевич,- М.:Машгиз, 1965.- С. 182.

115. Bramles A., Haywood F.W., Coopers А. Т., Watts I. Th. Trans. Farad. Soc. 31. 1935. p. 707.

116. Лахтин, Ю.М. Химико-термическая обработка металлов/ Ю.М. Лахтин, Б.Н. Арзамасов.- М., Металлургия, 1985.- С. 256 с.

117. Земсков, Г.В. Многокомпонентное диффузионное насыщение металлов и сплавов / Г.В. Земсков, Р.Л. Кочан.- М.: Металлургия, 1978.- 208 с.

118. Могутнов, Б.М. Термодинамика железоуглеродистых сплавов / Б.М. Мо-гутнов, И.А. Томилин, Л.А. Шварцман- М.:Металлургия, 1972,- 328 с.

119. Smith, R. P. I. Amer. Chem. Soc. 70.- 1948.- p. 2724.

120. Smith, R.P. Trans AIME. 218.- I960.- p.62.

121. Петрова, Е.Ф. В сб. «Проблемы металловедения и физики металлов» / Е.Ф. Петрова, Л.А. Шварцман.- М.: Металлургиздат, 1959.- С. 118-124.

122. Bungart, К., Kunze Е., Horn С. Arhiv Eisenhuttenwesen, 1958.- Bd 29.

123. Sehenk, H., Keiser H., Archiv. Eisen niittenwesen 31. I960.- S 227.

124. Вагнер, К. Термодинамика сплавов / К. Вагнер.- М.: Металлургиздат, 1957.-372 с.

125. Кондраченко, Л.А. Изучение особенностей диффузии углерода в трех-компонентных системах Fe Me - С / Л.А. Кондраченко,- Горький: Горь-ковский госуниверситет, 1972.- 168 с.

126. Kikaldy, I. S., Durdy G. R., Canad I. Phys. 40.- № 2.- 1962.- p. 28.-153140. Жуков, А.А. Геометрическая термодинамика сплавов железа / А.А. Жуков / М.: Металлургия, 1979.- 232 с.

127. Выявление первичной структуры низколегированных швов. В сб. «Технология, организация и механизация процессов термической и химико-термической обработки». В. 8. М.: Металлургия, 1983.- С. 5-6.

128. Басов, К.И. Метод изломов в применении к выявлению дендритов литой стали / К.И. Басов //Литейное производство.- № 1.- 1957.- С. 16-17.

129. Шиндовский, Э. Статистические методы контроля производства: пер. с нем. / Э. Шиндовский, О. Шпорц.- М.: 1969.- 544 с.

130. Смирнов, А.В. Курс теории вероятности и математической статистики для технических приложений / А.В. Смирнов, И.В. Дунин-Барковский.-М.: Наука, 1969.-511 с.

131. Грузных, И.В. Литейные свойства сталей и повышение качества отливок /И.В. Грузных, Г.П. Кочкарева.- Л.: ЛДНТП, 1975.- 24 с.

132. Нехендзи, Ю.А. Комплексная проба для определения литейных свойств сплавов / Ю.А. Нехендзи, И.В. Купцов.- Л.: Знание, ЛДНТП, 1967.- 40 с.

133. Коршунов, О. М. Проба для контроля трещиноустойчивости металла при отливке / О.М. Коршунов / А.С. 4483361. Опублик. 30.10.74 БИ № 40.

134. Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев.- М.:Металлургия, 1977.- 646 с.

135. Хан, Б.Х. Раскисление, дегазация и легирование стали / Б.Х. Хан,-М.:Металлургиздат, I960.- 238 с.

136. Хан, Г. Статистические модели в инженерных задачах: пер. с англ.

137. Г. Хан, С. Шапиро.- М.:Мир, 1969.- 396 с.

138. Винокур, Б.Б. Прочность и хрупкость конструкционной легированной стали / Б.Б. Винокур, В.Л. Пилющенко.- Киев: Наукова думка, 1983.- 284 с.

139. Гудремон Э. Специальные стали / Э. Гудремон.- М.: Металлургия, 1966.860 с.

140. Гуллев, А.П. Ударная вязкость и хладноломкость конструкционной стали / А.П. Гуллев.- М.: Машиностроение, 1969.- 324 с.-154154. Владимиров, В.И. Физическая природа разрушения металлов / В.И. Владимиров.- М.: Металлургия, 1984.- 280 с.

141. Гуляев, Б.Б. Литейные процессы / Б.Б. Гуляев.- Л.: Машгиз, I960.- 416 с.

142. Леви, Л.И., Кантенник С.К. Литейные сплавы / Л.И. Леви, С.К. Кантен-ник.- М.:Высшая школа, 1967,- 342 с.

143. Василевский, П.Ф. Литниковые системы стальных отливок / П.Ф. Василевский.» М.: Машгиз, 1956.- 164 с.

144. Фельдштейн, Э.И. Обрабатываемость сталей в связи с условиями термической обработки и микроструктурой / Э.И. Фельдштейн.- М.:Машгиз, 1953.- 256 с.

145. Гребнев, Ю.В. Обрабатываемость среднеуглеродистой стали 45 ФЛ в зависимости от состава и структуры / Ю.В. Гребнев, Е.В. Бородина,

146. Л.В. Юдина.- Чебоксары, 1984.- С. 80-85.

147. Манохин, А.И. Получение однородной стали / А.И. Манохин М.: Металлургия, 1978.-224 с.

148. Раддл, Р.У. Затвердение отливок: пер. с англ. / Р.У. Раддл.- М.: Машгиз 1960.-392 с.

149. Мадяков, A.M. Суспензионная разливка / A.M. Мадяков.-М.Металлургия, 1969.- 184 с.

150. Затуловский, С.С. Суспензионная разливка / С.С. Затуловский.- Киев: Наукова думка, 1981.- 260 с.

151. Гольдштейн, М.И. Применение радиоактивных изотопов для изучения стального слитка / М.И. Гольдштейн.- М.: Металлургиздат, 1963. 620 с.

152. Масленков, С.Б. Применение микрорентгеноспектрального анализа / С.Б. Масленков.- М.-Металлургия, 1968.- 110 с.

153. Бирке, Л. Рентгеновский микроанализ с помощью электронного зонда / Л. Бирке.- М.'Металлургия, 1966.-216 с.

154. Кальнер, В.Д. Практика микрозондовых методов исследования металлов и сплавов / В.Д. Кальнер, А.Г. Зильберман.- М.'Металлургия, 1981.- 214 с.

155. Рид, С. Электрозондовый микроанализ / С. Рид.- М.:Мир, 1979.- 423 с.-155169. Гиммельфарб, Ф.А. Рентгеноспектральный микроанализ слоистых материалов / Ф.А. Гиммельфарб.- М.: Металлургия, 1986.- 152 с.

156. Ицкович, Г.М. Раскисление стали и модифицирование неметаллических включений / Г.М. Ицкович.- М.: Металлургия, 1981.- 296 с.

157. Бабин, Е.П. Образование ситовидной пористости в стальных отливках / Е.П. Бабин, В.П. Сабуров, В.В. Постыка // Литейное производство.- 1962.-№ 5.- С. 30-32.

158. Михайлов, Э.Н. Эффективность раскисления стали комплексными рас-кислителями / Э.Н. Михайлов, A.M. Якушев, В.А. Кудрин.- М.:Металлур-гия, 1971.- С. 130-136.

159. Говорков, В.Н. Влияние вибрации на кристализацию металлов: Т. 24 /

160. B.Н. Говорков, К.Н. Шебалин.- Вып. 1 ЖТФ.- 1954. С. 216-224.

161. Горев, К.В. Исследование влияния вибраций на структуру магниевого чугуна / К.В. Горев, Краевой В.И.- Сб. научных трудов.- АНБССР.- 1961.1. C. 104-107

162. Горшков, А.А. Влияние вытряхивания и вибрации на литейные и механические свойства аллюминиевых сплавов. В Сб. «Вопросы теории и практики литейного производства» / А.А. Горшков, В.В. Вагин.- Труды УПИ. Вып. 60. М.: Машгиз.- 1960. С. 82-88.

163. Леонтьев, В.И. О механизме влияния низкочастотной вибрации изложницы на кристаллизацию слитка. Ст. «Проблемы металловедения и физика металлов» / В.И. Леонтьев.-Труды ЦНИИ ЧМ. Вып. 4. ГОНТИ,- 1955. -С. 8-13.

164. Леонтьев, В.И. Воздействие ультразвуком на кристаллизацию слитка/ В.И. Леонтьев//Проблемы металловедения и физика металлов.- 1959.-№6.-С. 63-69.

165. Новиков, И.И. Измельчение зерна при вибрации кристаллизующегося расплава / И.И. Новиков, Г,А. Корольков, В.В. Соловьев // Литейное производство, 1959.- №2.- С. 16-18.

166. Половинкин, П.И. Влияние вибрации во время затвердевания отливки на ее свойства. В сб. «Рациональные технологические процессы литья» /

167. П.И. Половинкин,- Труды МВТУ им. Баумана. Вып. № 8, М., Машгиз.- 1950. -С. 85-89.

168. Романов, А.А. Литье в вибрирующие формы / А.А. Романов / М.: Машгиз, 1959.- 104 с.

169. Смирнов, Н.И., Королев К.М. Применение вибрации при литье в кокиль / Н.И. Смирнов, К.М. Королев.- Авиапромышленность, 1972,- 256 с.

170. Применение ультразвука в промышленности / Под ред. А.И. Маркова. М.Машиностроение, 1975.- 240 с.

171. Абрамов, О.В. Кристаллизация металлов в ультразвуковом поле / О.В. Абрамов.- М., Металлургия, 1972.- 256 с.

172. Вейник, А.И. Теория затвердевания отливки / А.И. Вейник,- М.: Машгиз, I960,- 434 с.

173. Баландин, Г.Ф. Формирование кристаллического строения отливок / Г.Ф. Баландин / М.Машиностроение, 1976.- 216 с.

174. Жуков, А.А. Влияние компонентов чугуна на его склонность к графити-зации / А.А. Жуков // Литейное производство.- 1960, № 3.- С. 24-26.

175. Ильинский, В.А. Влияние дендритной ликвации на хлодноломкость стали 45ФЛ. В сб. «Пути экономии металла при конструировании и производстве отливок» / В.А. Ильинский, Ю.В. Гребнев.- Пенза, 1986.1. С. 54-57.

176. Ильинский, В.А. Прокаливаемость среднеуглеродистой стали 45ФЛ в зависимости от химического состава / В.А. Ильинский, Ю.В. Гребнев // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1985. № 4.- С.27-29.