автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование особенностей структурных состояний расплавов железа с целью повышения эксплуатационных свойств твердого металла

На правах рукописи

ГУДОВ Александр Геннадьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРУКТУРНЫХ СОСТОЯНИЙ РАСПЛАВОВ ЖЕЛЕЗА С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ТВЕРДОГО МЕТАЛЛА

Специальность 05.16.02 - «Металлургия черных, цветных и редких

металлов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2005

Работа выполнена на кафедре металлургии железа и сплавов ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет -УПИ»

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, доцент Бурмасов С.П.

доктор технических наук, профессор Цепелев B.C.

кандидат технических наук Степанов А.И.

Ведущая организация -

Государственный научный центр «Уральский институт металлов», г.Екатеринбург

Защита состоится 15 апреля 2005 г. в 15. часов на заседании диссертационного совета Д 212.285.05 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет-УПИ в ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет-УПИ».

Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г.Екатеринбург, К-2, ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, ученому секретарю университета, тел. (факс) (343) 374-38-84.

Автореферат разослан «14» марта 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Карелов С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Улучшение качества металла - одно из главных направлений повышения эффективности металлургического производства. При этом управление химическим составом: подбор оптимального содержания легирующих элементов и глубокое рафинирование от вредных примесей, - является основным, но не единственным управляющим параметром. Исследованиями Б.А.Баума, Г.В.Тягунова и других ученых показано, что наиболее полно реализовать потенциальные возможности, заложенные химическим составом, позволяет формирование определенного структурного состояния расплава перед кристаллизацией. В настоящее время разработаны основы повышения качества металла путем термовременной обработки расплава. При этом основное внимание уделяется оптимизации режима тепловой обработки уже жидкого металла в целях перевода расплава в равновесное структурное состояние. Несомненно, выявление закономерностей перехода расплавов в равновесное состояние имеет не только научное, но и прикладное значение. Однако при этом основное внимание уделяется многокомпонентным расплавам на основе железа, прежде всего средне- и высоколегированным сталям и сплавам. С другой стороны, недостаточно изучены вопросы структурного состояния расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов. Более того, несмотря на имеющиеся наблюдения за влиянием характера подготовки расплава на его свойства, по-прежнему актуальным остается вопрос более тщательного изучения влияния условий формирования расплава железа (температурных, скоростных, циклических) на его возможные структурные состояния и их взаимосвязь со структурными состояниями многокомпонентных расплавов и соответственно эксплуатационными свойствами готовой стали.

Работа выполнена на кафедре «Металлургия железа и сплавов» ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, в том числе значительная часть - в рамках госбюджетной научно-исследовательской работы № 2011 «Теоретические и экспериментальные исследования метастабильности расплавов железа» (номер государственной регистрации 01980001257).

Цель работы. Выявление общих закономерностей и природы структурных изменений при формировании расплавов на основе железа в целях разработки технологических воздействий на свойства жидкого и твердого металла. Задачи исследований

1. Изучение влияния режима формирования на характер и особенности структурных состояний расплавов чистого железа.

2. Изучение особенностей структурного состояния прецизионных железоуглеродистых расплавов в зависимости от условий их формирования.

3. Исследование взаимосвязи изменения свойств расплавов чистого железа и его сплавов с углеродом.

4. Разработка управляющих воздействий в целях формирования определенного структурного состояния расплавов железа и повышения качества стали.

Научная новизна

Экспериментально обоснованы многовариантность, возможная метаста-бильность и существенная зависимость структурного состояния расплава чистого железа от режима формирования.

Установлено существенное влияние температурно-скоростного режима и цикличности плавления на структурное состояние расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом.

Установлено подобие характера и тенденций изменения структурных состояний для расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом, а также определяющее влияние матрицы железа на характер и тенденции структурных переходов в железоуглеродистых расплавах.

Впервые экспериментально доказана возможность структурных переходов в расплавах на основе железа не только в условиях перегрева, но и в условиях переохлаждения.

Впервые установлено влияние на структурные переходы в расплавах на основе железа микродобавок активных элементов.

Практическая значимость

Показана и исследована возможность целенаправленного формирования определенного структурного состояния расплава перед кристаллизацией путем сочетания термовременной обработки, цикличности и режима плавления.

На примере ванадия установлена возможность управления эксплуатационными свойствами сплавов железа при микролегировании путем подготовки исходного расплава.

Показана эффективность обработки расплава кальцием как технологического воздействия на структурное состояние расплавов, структурную однородность и эксплуатационные свойства твердого металла для железа и его сплавов.

Установлено в ходе лабораторных исследований и подтверждено при промышленном опробовании, что сочетание микролегирования ванадием железоуглеродистого расплава с обработкой его кальцием способствует повышению эффективности микролегирования.

Предложена технология микролегирования стали ванадием в сочетании с обработкой расплава кальцием и разработаны рекомендации по составу наполнителя проволочных контейнеров.

Положения диссертации, вынесенные на защиту

1. Установленные в результате исследований методом вискозиметрии особенности структурных состояний расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом, позволившие выделить общие закономерности и уточнить природу структурных изменений для этих расплавов.

2. Возможность управления свойствами чистого железа посредством формирования определенного структурного состояния расплава перед кристаллизацией.

3. Экспериментальные данные о значимости режима плавления, а также кристаллизации и повторного плавления как управляющих факторов, влияющих на структурное состояние прецизионных сплавов на основе железа и позволяющих реализовать требуемый уровень свойств.

4. Установленную на примере ванадия возможность управления эксплуатационными свойствами сплавов железа при микролегировании путем подготовки исходного расплава.

5. Установленное в результате исследований модифицирующее влияние добавки кальция на структурное состояние расплава чистого железа.

6. Экспериментальные и промышленные данные об эффективности добавки кальция как технологического воздействия в целях повышения эффективности микролегирования и структурной однородности литой стали.

Апробация работы. Основные материалы и положения диссертационной работы доложены на XIV областной научно-технической конференции молодых специалистов «Проблемы качества и совершенствования тяжелого машиностроения» (Свердловск, 1990); на VI Всесоюзном совещании по химии, технологии и применению ванадиевых соединений (Свердловск, 1990); на V отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2003); на VI отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2004); на IX Всероссийской конференция «Химия, технология и применение ванадия» (Тула, 2004).

Публикации. Результаты выполненных исследований опубликованы в 3 статьях и в 3 тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературных источников из 118 наименований; изложена на 177 страницах машинописного текста, включает 63 рисунка и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана оценка современного состояния решаемой проблемы, обоснована актуальность темы диссертационной работы и определена цель исследований. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ литературных данных, который позволил сделать следующие заключения:

- в настоящее время акцент при изучении структурных состояний расплавов на основе железа сделан на оценку относительной равновесности и микронеоднородности;

- анализ возможной неравновесности и метастабильности структурного состояния расплава чистого железа глубоко не проводился, несмотря на предполагаемую возможность изменения структуры расплава;

- подробно не изучено для чистого железа влияние термовременной обработки на структурное состояние расплава и на механические свойства твердого металла после кристаллизации;

- не проводилось сопоставление характера и тенденций изменения структурных состояний расплавов чистого железа и прецизионных сплавов на его основе;

- недостаточно изучены вопросы обратимости структурных превращений в расплаве и возможности изменений структурного состояния в условиях переохлаждения;

- требует специальных исследований влияние циклов кристаллизаций и повторных плавлений на структурное состояние расплава;

- недостаточно изучено влияние режима формирования на характер и устойчивость структурных состояний расплавов железа;

- нет всесторонней оценки характера подготовки образца на процесс формирования микрооднородного расплава при легировании и микролегировании и на механические свойства получаемого твердого металла;

- требует дальнейшего изучения возможность воздействия на структурное состояние расплавов железа путем введения микродобавок активных элементов.

Во второй главе обосновано, что вязкость является структурно-чувствительным свойством и может быть использована для диагностики структурных состояний расплавов. Указано, что экспоненциальный характер зависимости вязкости жидкости от температуры является наиболее точной физической закономерностью и широко используется для аппроксимации экспериментальных данных. Обосновано, что параметры температурной зависимости вязкости: энергию активации вязкого течения и предэкспоненциальный множитель, - можно рассматривать как параметры, характеризующие структуру расплава. Исходя из взаимосвязи свободного объема и межчастичного потенциала, обосновано наличие взаимосвязи предэкспоненциального множителя и энергии активации вязкого течения. Отмечено, что при постоянной природе межчастичных связей уравнение Эйринга

V

где N - число Авогадро;

V - молярный объем;

- энтропия активации вязкого течения;

- энтальпия активации вязкого течения,

- энергия активации вязкого течения,

предполагает наличие компенсационного эффекта, жестко связывающего изменение энтропии и энергии активации вязкого течения где

а и Ь - постоянные). Исходя из согласованного изменения энергии активации и предэкспоненциального множителя, предложено уровень вязкости поставить в соответствие структурному состоянию расплава, а величину отклонений кинематической вязкости от фундаментальной экспоненциальной зависимости рассматривать в качестве критерия устойчивости структурного состояния.

Показаны преимущества метода крутильных колебаний для измерения кинематической вязкости. Чтобы расширить возможности метода, предложено использование для расчета вязкости математического аппарата, сочетающего

известную методику расчета Е.Г.Швидковского и основные расчетные выражения по теории Роско. Рассчитана погрешность измерений кинематической вязкости, которая составила 1,8 %.

В третьей главе приведены результаты исследований методом вискозиметрии особенностей структурного состояния расплава чистого железа при минимизации влияния условий эксперимента. Все исследования проводили в вакуумном высокотемпературном вискозиметре с использованием высокочистого гелия (тип А), в присутствии титанового геттера, с использованием тиглей из оксида циркония одной партии, дополнительно отожженных при 1800 °С в течение 20 минут в атмосфере гелия в целях стабилизации свойств. В качестве объекта исследования было использовано чистое железо марки ОС.Ч.13-2 одной партии, дополнительно рафинированное водородом по одной технологии.

На рис.1 обобщены результаты исследований в виде температурных зависимостей кинематической вязкости. Особенностью исследований была стандартизация условий плавления с выделением четырех режимов формирования расплава:

А - приближенное к равновесному плавление в ходе ступенчатого нагрева с шагом 3 4 °С до температуры конца плавления и изотермической выдержкой в течение 10 минут при каждой температуре;

В - наиболее равновесное, медленное плавление (приблизительно в течение 2 часов) в ходе изотермической выдержки при перегреве на 5 °С выше равновесной температуры плавления;

С - неравновесное плавление в ходе изотермической выдержки при перегреве на 25 °С выше равновесной температуры плавления;

Б - наиболее неравновесное плавление в ходе изотермической выдержки при перегреве на 60 °С выше равновесной температуры плавления.

Как следует из приведенных на рис.1 данных, можно выделить четыре группы политерм вязкости, соответствующих определенным режимам плавления. В результате специально проведенных химических анализов установлено, что полученная вариантность уровней структурно-чувствительного свойства

Рис. 1. Зависимости от температуры кинематической вязкости расплава чистого железа в условиях охлаждения: о - в случае перегрева до 1650 °С; +, * - в случае перегрева до 1800 °С

расплава чистого железа не связана с различием примесного состава. Анализ и сопоставление параметров уравнений вязкого течения позволили соотнести выделенные по уровням вязкости группы расплавов структурным состояниям с различной плотностью упаковки атомов, которым могут быть поставлены в соответствие различные модельные представления о характере упорядочения ОЦК-подобное (группа А), ГЦК-подобное или икосаэдрическое (группа D) и их сочетание (группы В и С).

Подчеркнем, что предложенная классификация структурных состояний расплава чистого железа является условной и относится к стандартизированным нами режимам плавления. Близость полученного нами диапазона возможных структурных состояний расплава чистого железа к систематизированным экспериментальным данным различных исследователей, а также достаточно широкий спектр реализованных нами режимов плавления позволяют рассматривать структурные состояния режимов А и D в качестве границ рассматриваемого диапазона. С большой вероятностью реализованные при других режимах плавления структурные состояния будут располагаться между А и D.

В результате исследования механических свойств образцов твердого металла, полученных кристаллизацией из рассматриваемых расплавов, установлено, что кристаллизация чистого железа из различных структурных состояний расплава приводит к различному уровню механических свойств твердого металла: при кристаллизации из структурного состояния режима В предел текучести составил 100-5-130 МПа, временное сопротивление 160+180 МПа, относительное удлинение 21-5-32 %, а из структурного состояния режима D соответственно 75-5-110 МПа, 145-5-165 МПа и 41-5-44 %. При этом тенденция совпадает с выделенным характером взаимосвязи для сталей: с увеличением уровня значений кинематической вязкости перед кристаллизацией пластичность твердого металла растет, а прочность падает.

Влияние режима плавления может быть связано с воздействием на плотность упаковки реализуемого при формировании расплава чистого железа структурного состояния. Увеличение температуры начала формирования расплава (потери устойчивости твердого металла) определяет большую плотность упаковки реализуемого структурного состояния и больший уровень кинематической вязкости расплава железа.

С практической точки зрения, в связи с различием свойств твердого металла после кристаллизации, встает вопрос о степени устойчивости структурных состояний и возможности их изменения путем воздействий на расплав. В современной теории устойчивости оценка устойчивости осуществляется путем внесения возмущения извне и анализа изменений в системе под действием возмущения. В сущности, большинство исследователей используют аналогичный подход при оценке устойчивости структурных состояний расплава, подвергая их, по сути, дестабилизирующим воздействиям. Нами была исследована устой- , чивость выделенных структурных состояний расплава чистого железа с использованием в качестве дестабилизирующих воздействий известного приема в виде значительного перегрева, а также переохлаждения относительно температуры плавления и кристаллизации и повторного плавления (фазового перехода).

В ходе исследований установлены различная степень устойчивости структурных состояний и возможность структурных переходов для расплава железа в условиях значительного перегрева над температурой плавления (см.таблицу). Отмечено, что величина перегрева влияет на вероятность и характер структурных изменений в расплаве чистого железа. Показано, что приближение режима формирования расплава к равновесному путем стабилизации свойств повышает устойчивость структурного состояния расплава в условиях перегрева.

Анализ частотных распределений отклонений кинематической вязкости от фундаментальной экспоненциальной температурной зависимости (*) для различных структурных состояний расплавов железа при перегреве до 1800 °С позволил выделить в качестве наиболее устойчивых для расплава чистого железа структурные состояния В и D. При этом подчеркнем, что отмеченная различная устойчивость соответствует стандартизованным нами режимам плавления. Использование других режимов формирования расплава может предопределить реализацию других структурных состояний в пределах выделенного диапазона.

Экспериментально установлено, что кристаллизация и последующее плавление является фактором, оказывающим существенное влияние на структурное состояние расплава чистого железа. Следует отметить, что во всех случаях кристаллизации расплава предшествовала определенная степень его переохлаждения. Исследование расплавов в состоянии переохлаждения позволило установить, что структурные состояния расплава железа, фиксируемые при повторных плавлениях после кристаллизации, во многом определяются неустойчивостью и структурными переходами в расплавах в состоянии переохлаждения. На это указывают установленная возможность ветвления политерм кинематической вязкости и полученное замыкание петли гистерезиса при повторном нагреве из переохлажденного состояния (рис.2 а), что свидетельствует о возможности структурных переходов в условиях переохлаждения, подобных изменениям структурного состояния в условиях перегрева. При этом отмечено, что характер зафиксированных структурных изменений в условиях перегрева и переохлаждения преимущественно имеет противоположный характер.

Устойчивость структурных состояний расплавов железа в условиях перегрева

1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 », "С

Рис.2. Изменение структурного состояния расплавов железа и его сплавов с углеродом в условиях переохлаждения и обратимость структурных превращений:

а - чистое железо; б - сплав с 0,05 мас.% углерода;

в - сплав с 0,1 мас.% углерода; г - сплав с 0,832 мас.% углерода;

1 - нагрев; 2 - охлаждение, 3 - повторный нагрев

Установлено наличие определенной цикличности (рис.3, кривая 1) изменений структурного состояния расплава чистого железа при последовательных повторных плавлениях. Показано, что многократно повторяемые переплавы способствуют стабилизации структурного состояния расплава, характер которого определяется прежде всего режимом плавления.

1600°с

Ч 2

'\1 А

0 1 2 3 4 5 число повторных плавлений

Рис.3. Характер изменений свойств расплавов чистого железа и его сплава с 0,1 мас.% углерода в ходе последовательных плавлений:

1 - чистое железо; 2 - <^е - 0,1 мас.%С»; А - уровень вязкости, соответствующий режиму плавления А

Обсуждаемые особенности устойчивости и взаимных переходов различных структурных состояний расплавов железа, с одной стороны, тесно соприкасаются с активно обсуждаемыми в литературе вопросами природы гистерезиса свойств расплавов на основе железа. По нашему мнению, ветвление политерм кинематической вязкости может быть связано, в том числе, с изменением плотности упаковки и характера упорядочения матрицы атомов железа.

С другой стороны, обсуждаемые вопросы имеют прямое отношение к технологическим задачам получения расплавов, кристаллизация из которых определяет реализацию наиболее высокого уровня свойств твердого металла. Согласно существующим представлениям, для сталей и сплавов наилучший комплекс эксплуатационных свойств может быть поставлен в соответствие максимально возможной вязкости расплава перед кристаллизацией. Это согласуется с

нашими экспериментальными данными для чистого железа о том, что наибольшая пластичность твердого металла соответствует кристаллизации из структурного состояния D с наибольшей вязкостью. Экспериментально показана ограниченная эффективность значительного перегрева с точки зрения перевода расплава железа в это структурное состояние из других состояний с меньшим уровнем вязкости. Установлена необходимость для этих структурных превращений в расплаве чистого железа сочетания наряду с предшествующим значительным перегревом кристаллизации и повторного плавления.

В четвертой главе приведены результаты исследований методом вискозиметрии особенностей структурных состояний железоуглеродистых расплавов в целях оценки, насколько выявленные особенности структурных состояний расплава чистого железа характерны для его сплавов с углеродом.

Железоуглеродистые расплавы первоначально получали из «свежей» шихты путем сплавления чистого железа и железоуглеродистой лигатуры, содержащей 5,5 мас.% углерода. Лигатура была получена путем переплава чистого железа в тигле из спектрально чистого графита (содержание серы в лигатуре 0,002 мас.%). Идентичность экспериментальных условий и методик минимизировала влияние побочных факторов при сравнении структурных состояний, их устойчивости и характера структурных изменений для расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом.

Установлено совпадение диапазонов возможных структурных состояний расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом. При этом показано, что, как и для чистого железа, для его прецизионных сплавов с углеродом:

- определяющее влияние на реализуемое структурное состояние расплава оказывает режим плавления;

- кристаллизация и последующее плавление являются фактором, оказывающим существенное влияние на структурное состояние расплава;

- изменения структурного состояния, фиксируемые при повторных плавлениях после кристаллизации, могут быть связаны с неустойчивостью и структурными переходами в расплавах в состоянии переохлаждения (рис.2);

- имеет место определенная цикличность изменений структурного состояния расплава при последовательных повторных плавлениях (рис.3);

- многократно повторяемые переплавы способствуют стабилизации структурного состояния расплава, характер которого определяется прежде всего режимом плавления.

На основании установленного подобия характера и тенденций изменения структурных состояний для расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом выдвинуто положение о ведущей роли структурных превращений в матрице железа и о возмущающем влиянии углерода.

Это подтверждено экспериментальными данными для низкоуглеродистых расплавов (0,05 - 0,1 мас.%), позволяющими выделить в качестве тенденции структурных изменений в условиях перегрева переход в структурное состояние, характерное для чистого железа при аналогичном режиме плавления.

Характер влияния углерода при формировании расплава железа на реализуемое структурное состояние расплава существенно зависит от режима плавления. Относительная неравновесность режима плавления для железоуглеродистого расплава предопределяет относительно небольшой уровень значений кинематической вязкости. С ростом концентрации углерода в расплаве железа влияние режима плавления на реализуемое структурное состояние уменьшается.

Влияние режима плавления в условиях цикличности кристаллизации и плавления на реализуемое структурное состояние железоуглеродистого расплава находит выражение в том, что в случае режима плавления, наиболее приближенного к равновесному, стабильно фиксируется структурное состояние расплава с наибольшим уровнем вязкости, а в случае относительно неравновесных режимов плавления имеет место изменение структурного состояния расплава.

Влияние углерода на устойчивость структурных состояний расплавов железа в условиях перегрева зависит как от уровня вязкости, отвечающего структурному состоянию, так и от концентрации углерода (см. таблицу). Добавка углерода повышает устойчивость в условиях перегрева структурного состояния А с наименьшим уровнем значений кинематической вязкости и уменьшает устой-

чивость структурного состояния D с наибольшим уровнем значений кинематической вязкости. Таким образом, имеет место наличие тенденции уменьшения устойчивости в условиях перегрева структурных состояний железоуглеродистых расплавов с увеличением плотности упаковки и уровня значений кинематической вязкости, соответствующих структурному состоянию.

Зависимость устойчивости структурного состояния расплава от концентрации углерода не является монотонной: можно отметить существенно большую устойчивость железоуглеродистого расплава с концентрацией примеси 1,0 мас. % как в сравнении с низкоуглеродистыми (0,1 мас.%), так и более высокоуглеродистыми (2,0 мас.%) сплавами.

Приближение условий эксперимента к равновесным за счет изотермической выдержки при каждой температуре до стабилизации значений кинематической вязкости не исключило полностью ветвления политерм кинематической вязкости, сохранив реализацию отмеченных выше тенденций.

С точки зрения технологической задачи получения расплавов, кристаллизация из которых определяет получение наиболее высокого уровня свойств твердого металла, как и в случае расплавов чистого железа, показана ограниченная эффективность значительного перегрева выше температуры ликвидус как технологического воздействия, определяющего реализацию структурного состояния расплава с наибольшей вязкостью. Обоснована необходимость при направленном формировании структуры расплавов железа использовать в качестве управляющих воздействий, кроме перегрева, режим плавления и кристаллизацию с последующим плавлением.

На основании обобщения экспериментальных данных выдвинуты положения:

- о взаимосвязи формы существования углерода и структуры ближнего порядка прилегающей матрицы железа: микрогруппировки FexC стабилизируют менее плотное (ОЦК-подобное) упорядочение, раствор внедрения металлизованных атомов углерода соответствует более плотноупакованной (ГЦК-подобной или икосаэдрической) структуре ближнего порядка матрицы железа;

- о влиянии режима формирования расплава на реализуемую форму существо -вания углерода: неравновесный режим плавления предопределяет реализацию

неравновесной, в соответствии с современными представлениями, формы существования углерода в виде микрогруппировок FexC, а равновесный режим - в виде раствора внедрения в матрице железа;

- о природе структурных изменений в железоуглеродистых расплавах, в том числе проявляющихся в гистерезисе структурно-чувствительных свойств, как согласованном изменении структуры ближнего порядка матрицы железа и формы существования углерода.

Пятая глава посвящена разработке и исследованию эффективности технологического воздействия на структурное состояние расплава железа в целях повышения эксплуатационных свойств твердого металла.

На примере кальция установлено, что микродобавка активного элемента оказывает модифицирующее воздействие на структурное состояние расплава железа, способствуя реализации структурного состояния с наибольшим уровнем вязкости и повышению устойчивости реализуемого структурного состояния, уменьшая время стабилизации свойств расплава.

На примере ванадия установлена возможность управления эксплуатационными свойствами сплавов железа при микролегировании путем подготовки исходного расплава перед легированием и воздействия на структурное состояние в ходе легирования.

Для оценки значимости исходного структурного состояния расплава перед вводом легирующего элемента было исследовано влияние характера подготовки расплавов чистого железа и его сплава с 0,1 мас.% углерода на эффективность их микролегирования электронно-лучевым ванадием марки ВЭЛ-1 из расчета 0,2 мас.%. О степени равновесности исходных расплавов судили по времени стабилизации свойств при изотермической выдержке в ходе специально поставленных экспериментов.

Установлено, что меньшая равновесность исходного расплава перед микролегированием способствовала повышенному уровню значений прочностных характеристик и меньшей пластичности сплава после кристаллизации. В частности, при микролегировании ванадием относительно неравновесного железоуглеродистого расплава временное сопротивление сплава составило 360 МПа,

предел текучести 275 МПа, относительное удлинение 16 % в сравнении с 180 МПа, 95 МПа и 33 % соответственно в случае более равновесного исходного структурного состояния. Таким образом, для максимального упрочняющего эффекта целесообразно иметь перед микролегированием ванадием относительно неустойчивое, неравновесное структурное состояние исходного железоуглеродистого расплава.

Лабораторными исследованиями установлено, что микролегирование ванадием железоуглеродистого расплава в сочетании с микродобавками кальция способствует повышению эффективности микролегирования. Добавка кальция из расчета получения в металле одновременно с микроле-

гированием ванадием (0,2 мас.%) железоуглеродистого расплава (0,1 мас.% углерода) способствовала уменьшению времени релаксации свойств с более чем 2 часов до 18 минут и увеличению предела текучести сплава <^е -0,1 мас.%С - 0,2 мас.% V» с 95 до 135 МПа (на 42 %), временного сопротивления с 180 до 225 МПа (на 25 %) при сохранении величины относительного удлинения (33 %). При этом реализуемый уровень механических свойств металла после кристаллизации может рассматриваться близким к оптимальному, так как наряду с возрастанием прочности имеет место сохранение величины пластичности, характерной для чистого железа.

Промышленное опробование сочетания микролегирования ванадием и обработки расплава кальцием было осуществлено при выплавке стали 50ХГФА на ОАО «Чусовской металлургический завод» и стали АЦ28ХГНЗФТ на ОАО «Металлургический завод имени А. К. Серова» в мартеновских печах основным скрап-рудным процессом. В ходе опытно-промышленных плавок стали АЦ28ХГНЗФТ было опробовано использование для микролегирования в качестве частичной замены феррованадия комплексного ванадийсодержащего ферросплава ФСК13Вд4 (0,12 % С; 4,5 % V; 49,5 % 20,0 % Са; 0,025 % 0,019 % Р). Промышленное опробование сочетания микролегирования ванадием и обработки кальцием при выплавке стали 50ХГФА было произведено при традиционном способе ввода добавок феррованадия и силикокальция

СК30 на струю при выпуске металла в ковш. В результате установлено, что в

сравнении с серийной технологией при микролегировании ванадием в ковше в условиях обработки кальцием имеет место возрастание предела текучести сталей до % и временного сопротивления до % при неизменном относительном удлинении. Для стали АЦ28ХГНЗФТ, кроме того, имело место увеличение усвоения ванадия до 17,75 %.

В целях дальнейшего повышения эффективности микролегирования предложена технология ввода порошковой проволоки с наполнителем из смеси феррованадия и силикокальция. Для обоснования оптимального расхода сили-кокальция было исследовано влияние величины его добавки на время стабилизации свойств расплава железа при микролегировании ванадием. Исходя из расхода феррованадия марки при микролегировании ванадием из расче-

та 0,2 мас.% и оптимального удельного расхода силикокальция марки СКЗО в количестве 2,0 кг/т, предложен состав наполнителя проволочного контейнера.

Исследовано влияние микродобавки кальция в качестве технологического воздействия в целях повышения структурной однородности литых высоколегированных сталей. Показано, что добавка силикокальция СКЗО из расчета 1,5 кг/т при технологических температурах выплавки стали значительно сокращает время стабилизации свойств расплава и позволяет существенно улучшить структуру литой стали Гатфильда, радикально уменьшить содержание карбидной фазы и приблизить характер микроструктуры к микроструктуре стали после закалки. Показано, что эффективность воздействия добавки силикокальция на структуру стали близка к эффективности воздействия значительного перегрева выше температуры ликвидус.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной работе методом вискозиметрии были исследованы особенности структурных состояний расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом. Исходя из выявленных общих закономерностей и природы структурных изменений при формировании расплавов на основе железа, исследована эффективность технологических воздействий на расплав в

целях повышения качества стали, разработаны рекомендации по формированию расплава при микролегировании ванадием в целях максимальной эффективности этого технологического воздействия на эксплуатационные свойства твердого металла.

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Экспериментально обоснованы многовариантность, возможная метастабиль-ность и существенная зависимость структурного состояния расплава чистого железа от режима формирования.

2. Установлено существенное влияние температурно-скоростного режима и цикличности плавления на структурное состояние расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом.

3. Установлено подобие характера и тенденций изменения структурных состояний для расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом, а также определяющее влияние матрицы железа на характер и тенденции структурных переходов в железоуглеродистых расплавах.

4. Экспериментально обоснована возможность структурных переходов в расплавах на основе железа не только в условиях перегрева, но и в условиях переохлаждения.

5. Показана и исследована возможность целенаправленного формирования определенного структурного состояния расплава перед кристаллизацией путем сочетания термовременной обработки, цикличности и режима плавления.

6. На примере ванадия установлена возможность управления эксплуатационными свойствами сплавов железа при микролегировании путем подготовки исходного расплава.

7. На примере кальция установлено влияние на структурные переходы в расплавах на основе железа микродобавок активных элементов.

8. Показана эффективность обработки расплава кальцием как технологического воздействия на структурное состояние расплавов, структурную однородность и эксплуатационные свойства твердого металла для железа и его сплавов.

9. Установлено в ходе лабораторных исследований и подтверждено при промышленном опробовании, что сочетание микролегирования ванадием железоуглеродистого расплава с обработкой его кальцием способствует повышению эффективности микролегирования.

10. Предложена технология микролегирования стали ванадием в сочетании с обработкой расплава кальцием и разработаны рекомендации по составу наполнителя проволочных контейнеров.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях:

1. Гудов А.Г. Микронеоднородность расплава стали 110Г13Л / А.Г. Гудов, С.П. Бурмасов // XIV областная научно-техническая конференция молодых специалистов «Проблемы качества и совершенствования тяжелого машиностроения»: тез. докл. Свердловск: ПО «Уралмаш», 1990. С. 42.

2. Формирование микрооднородных расплавов при легировании ванадием / С.П.Бурмасов, М.В.Левин, С.Г.Братчиков, АГ.Гудов, В.И.Жучков // Шестое Всесоюзное совещание по химии, технологии и применению ванадиевых соединений: тез. докл. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. С. 132-133.

3. Гудов А.Г. Особенности структурных состояний расплава чистого железа / А.Г. Гудов, С.П.Бурмасов // V отчетная конференция молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ: сборник статей: в 2 ч. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. Ч. 1.С. 138-144.

4. Разработка составов комплексных ферросплавов с ванадием и щелочноземельными элементами / В.И.Жучков, С.П.Бурмасов, О.Ю.Шешуков, Е.Ю.Лозовая, А.Г.Гудов // Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Фундаментальные проблемы металлургии. 2003. №5 (20). С. 16 - 19.

5. Гудов А.Г. Особенности структурных состояний железоуглеродистых расплавов / А.Г.Гудов, С.П.Бурмасов // Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2004. Специальный выпуск. Ч. 1. С. 54 - 59.

6. Влияние подготовки железоуглеродистого расплава на процессы и эффективность микролегирования ванадием / С.П.Бурмасов, А.Г.Гудов, А.А.Карпов,

оь:

Е.А.Васин, Д.А.Попцов // IX Всероссийская конференция «Химия, технология и применение ванадия»: тез. докл. Тула: ООП ИТЦ ОАО «Тулачермет», 2004. С. 21-22.

ИД № 06263 от 12.11.2001 г.

Подписано в печать 10.03.2005 Формат 60 х 84 1/16

Бумага писчая Офсетная печать Усл.печ.л. 1,39

Уч.-изд.л. 1,0 Тираж 120 Заказ 35 Бесплатно

Редакционно-издательский отдел ГОУ ВПО УТТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19 Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

489

ВВЕДЕНИЕ.

1. ВОЗМОЖНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ СВОЙСТВАМИ ТВЕРДОГО МЕТАЛЛА ПОСРЕДСТВОМ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ РАСПЛАВА.

1.1. Взаимосвязь жидкого и твердого состояний металла.

1.2. Микронеоднородность структуры расплава.

1.3. Равновесные и неравновесные структурные состояния металлических расплавов.

1.4. Характер структурных изменений в расплаве.

1.4.1. Релаксация неравновесного структурного состояния.

1.4.2. Структурные превращения в расплаве.

1.5. Обратимость структурных изменений в расплаве и изменение структуры расплава в условиях переохлаждения.

1.6. Модель плавления и формирования структуры расплава.

1.7. Выводы и постановка задач исследования.

2. ВИСКОЗИМЕТРИЯ КАК МЕТОД ДИАГНОСТИКИ СТРУКТУРНЫХ СОСТОЯНИЙ РАСПЛАВОВ

2.1. Вязкость как структурно-чувствительное свойство расплава.

2.2. Параметры уравнения вязкого течения и структура расплава.

2.3. Методика исследования.

2.3.1. Метод исследования.

2.3.2. Экспериментальная установка.

2.3.3. Методика эксперимента.

2.3.4. Расчет абсолютных значений кинематической вязкости.

2.4. Выводы к главе 2.

3. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ РАСПЛАВА ЧИСТОГО ЖЕЛЕЗА.

3.1. Неоднозначность структурного состояния расплава чистого железа.

3.2. Исследование влияния условий формирования на структурное состояние расплава чистого железа.

3.3. Устойчивость структурных состояний расплава чистого железа.

3.3.1. Устойчивость структурных состояний расплава чистого железа в условиях перегрева.

3.3.2. Устойчивость структурных состояний расплава чистого железа в условиях переохлаждения и кристаллизации.

3.4. Природа структурных состояний и устойчивости расплавов железа.

3.5. Выводы к главе 3.

4. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНЫХ СОСТОЯНИЙ

ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ РАСПЛАВОВ.

4.1 Характер и тенденции изменения структурных состояний железоуглеродистых расплавов.

4.1.1. Диапазон возможных структурных состояний.

4.1.2. Влияние режима плавления на структурное состояние железоуглеродистых расплавов.

4.1.3. Тенденции изменений структурных состояний железоуглеродистых расплавов в условиях переохлаждения и кристаллизации.

4.2. Влияние углерода на устойчивость структурных состояний расплава чистого железа.

4.3. Природа структурных состояний и устойчивости железоуглеродистых расплавов.

4.4. Выводы к главе 4.

5 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СТРУКТУРНОЕ

СОСТОЯНИЕ РАСПЛАВОВ ЖЕЛЕЗА.

5.1 Модифицирование структуры расплавов железа кальцием.

5.2. Повышение эффективности микролегирования путем воздействия на структурное состояние расплава.

5.2.1. Лабораторные исследования.

5.2.2. Промышленное опробование.

5.3. Повышение структурной однородности литых высоколегированных сталей.

5.4. Выводы к главе 5.

Улучшение качества металла - одно из главных направлений повышения эффективности металлургического производства. При этом управление химическим составом: подбор оптимального содержания легирующих элементов и глубокое рафинирование от вредных примесей, - является основным, но не единственным управляющим параметром. Работами Б.А.Баума, Г.В.Тягу нова и ряда других ученых показано, что наиболее полно реализовать потенциальные возможности, заложенные химическим составом, позволяет формирование определенного структурного состояния расплава перед кристаллизацией. В настоящее время разработаны основы повышения качества металла путем термовременной обработки расплава. При этом основное внимание уделяется оптимизации режима тепловой обработки уже жидкого металла с целью перевода расплава в равновесное структурное состояние. Несомненно, выявление закономерностей перехода расплавов в равновесное состояние имеет не только научное, но прикладное значение. Однако при этом основное внимание уделяется многокомпонентным расплавам на основе железа, прежде всего, средне- и высоколегированным сталям и сплавам. С другой стороны, недостаточно изучены вопросы структурного состояния расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов. Более того, несмотря на имеющиеся наблюдения о влиянии характера подготовки расплава на его свойства, по-прежнему актуальным остается вопрос более тщательного изучения влияния условий формирования расплава железа (температурных, скоростных, циклических) на его возможные структурные состояния и их взаимосвязь со структурными состояниями многокомпонентных расплавов и, соответственно, эксплуатационными свойствами готовой стали.

Работа выполнена на кафедре «Металлургия железа и сплавов» ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, в том числе значительная часть в рамках госбюджетной научно-исследовательской работы № 2011 «Теоретические и экспериментальные исследования метастабильности расплавов железа» (номер государственной регистрации 01980001257).

Цель работы. Выявление общих закономерностей и природы структурных изменений при формировании расплавов на основе железа с целью разработки технологических воздействий на свойства жидкого и твердого металла.

Научная новизна

Экспериментально обоснована многовариантность, возможная метаста-бильность и существенная зависимость структурного состояния расплава чистого железа от режима формирования.

Установлено существенное влияние температурно-скоростного режима и цикличности плавления на структурное состояние расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом.

Установлено подобие характера и тенденций изменения структурных состояний для расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом, а также определяющее влияние матрицы железа на характер и тенденции структурных переходов в железоуглеродистых расплавах.

Впервые экспериментально обоснована возможность структурных переходов в расплавах на основе железа не только в условиях перегрева, но и в условиях переохлаждения.

Впервые установлено влияние на структурные переходы в расплавах на основе железа микродобавок активных элементов.

Практическая значимость.

Показана и исследована возможность целенаправленного формирования определенного структурного состояния расплава перед кристаллизацией путем сочетания термовременной обработки, цикличности и режима плавления.

На примере ванадия установлена возможность управления эксплуатационными свойствами сплавов железа при микролегировании путем подготовки исходного расплава.

Показана эффективность обработки расплава кальцием как технологического воздействия на структурное состояние расплавов, структурную однородность и эксплуатационные свойства твердого металла для железа и его сплавов.

Установлено в ходе лабораторных исследований и подтверждено при промышленном опробовании, что сочетание микролегирования ванадием железоуглеродистого расплава с обработкой его кальцием способствует повышению эффективности микролегирования.

Предложена технология микролегирования стали ванадием в сочетании с обработкой расплава кальцием и разработаны рекомендации по составу наполнителя проволочных контейнеров.

Положения диссертации, вынесенные на защиту

1. Установленные в результате исследований методом вискозиметрии особенности структурных состояний расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом, позволившие выделить общие закономерности и уточнить природу структурных изменений для этих расплавов.

2. Возможность управления свойствами чистого железа посредством формирования определенного структурного состояния расплава перед кристаллизацией.

3. Экспериментальные данные о значимости режима плавления, а также кристаллизации и повторного плавления как управляющих факторов, влияющих на структурное состояние прецизионных сплавов на основе железа и позволяющих реализовать требуемый уровень свойств.

4. Установленную на примере ванадия возможность управления эксплуатационными свойствами сплавов железа при микролегировании путем подготовки исходного расплава.

5. Установленное в результате исследований модифицирующее влияние добавки кальция на структурное состояние расплава чистого железа.

6. Экспериментальные и промышленные данные об эффективности добавки кальция как технологического воздействия с целью повышения эффективности микролегирования и структурной однородности литой стали.

Апробация работы. Основные материалы и положения диссертационной работы доложены на XIV областной научно-технической конференции молодых специалистов «Проблемы качества и совершенствования тяжелого машиностроения» (Свердловск, 1990 г.); на VI всесоюзном совещании по химии, технологии и применению ванадиевых соединений (Свердловск, 1990 г.); на V отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2003 г.); на VI отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2004 г.); на IX всероссийской конференция «Химия, технология и применение ванадия» (Тула, 2004 г.).

Публикации. Результаты выполненных исследований опубликованы в 3 статьях и в 3 тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературных источников из 118 наименований; изложена на 177 страницах машинописного текста, включает 63 рисунка и 14 таблиц.

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Экспериментально обоснована многовариантность, возможная метастабиль-ность и существенная зависимость структурного состояния расплава чистого железа от режима формирования.

2. Установлено существенное влияние температурно-скоростного режима и цикличности плавления на структурное состояние расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом.

3. Установлено подобие характера и тенденций изменения структурных состояний для расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом, а также определяющее влияние матрицы железа на характер и тенденции структурных переходов в железоуглеродистых расплавах.

4. Экспериментально обоснована возможность структурных переходов в расплавах на основе железа не только в условиях перегрева, но и в условиях переохлаждения.

5. Показана и исследована возможность целенаправленного формирования определенного структурного состояния расплава перед кристаллизацией путем сочетания термовременной обработки, цикличности и режима плавления.

6. На примере ванадия установлена возможность управления эксплуатационными свойствами сплавов железа при микролегировании путем подготовки исходного расплава.

7. На примере кальция установлено влияние на структурные переходы в расплавах на основе железа микродобавок активных элементов.

8. Показана эффективность обработки расплава кальцием как технологического воздействия на структурное состояние расплавов, структурную однородность и эксплуатационные свойства твердого металла для железа и его сплавов.

9. Установлено в ходе лабораторных исследований и подтверждено при промышленном опробовании, что сочетание микролегирования ванадием железоуглеродистого расплава с обработкой его кальцием способствует повышению эффективности микролегирования.

10. Предложена технология микролегирования стали ванадием в сочетании с обработкой расплава кальцием путем ввода порошковой проволоки и разработаны рекомендации по составу наполнителя проволочных контейнеров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной работе методом вискозиметрии были исследованы особенности структурных состояний расплавов чистого железа и его прецизионных сплавов с углеродом. На основе выявленных общих закономерностей и природы структурных изменений при формировании расплавов на основе железа исследована эффективность технологических воздействий на расплав с целью повышения качества стали, разработаны рекомендации по формированию расплава при микролегировании ванадием с целью максимальной эффективности этого технологического воздействия на эксплуатационные свойства твердого металла.

1. Ресурсосбережение и улучшение служебных характеристик отливок из жаропрочных никелевых сплавов посредством высокотемпературной обработки расплавов / Б.А.Баум, В.Н.Ларионов, Л.В.Коваленко и др. // Металлы. 1993. №1. С. 31-37.

2. Баум Б.А. О взаимосвязи жидкого и твердого металлических состояний // Расплавы. 1988. т.2. вып.2. С. 18 32.

3. Баум Б.А. Металлические жидкости проблемы и гипотезы. М.: Наука, 1979. 120 с.

4. Ершов Г.С., Бычков Ю.Б. Свойства металлургических расплавов и их взаимодействие в сталеплавильных процессах. М.: Металлургия, 1983. 216 с.

5. Жидкая сталь / Б.А.Баум, Г.А. Хасин, Г.В.Тягунов и др. М.: Металлургия, 1984. 208 с.

6. Еланский Г.Н., Кудрин В.А. Строение и свойства жидкого металла — технология качество стали. М.: Металлургия, 1984. 239 с.

7. Равновесные и неравновесные состояния металлических расплавов / Б.А.Баум, Г.В.Тягунов, Е.Е.Барышев и др. // Фундаментальные исследования физикохимии металлических расплавов. М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. С. 214 -228.

8. Цепелев B.C., Баум Б.А., Тягунов Г.В. Некоторые особенности политерм вязкости промышленных расплавов: аномалии, гистерезис, критические температуры //Расплавы. №5. С. 13-19.

9. Вертман A.A., Самарин A.M. Свойства расплавов железа. М.: Изд-во «Наука», 1969. 280 с.

10. Вертман A.A. К проблеме металлических расплавов // Фундаментальные исследования физикохимии металлических расплавов. М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. С. 207-214.

11. Островский О.И., Григорян В.А., Вишкарев А.Ф. Свойства металлических расплавов. М.: Металлургия, 1988. 304 с.

12. Ватолин H.A. Структурные исследования металлических расплавов // Фундаментальные исследования физикохимии металлических расплавов. М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. С. 189-201.

13. Скрипов В.П., Коверда В.П. Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей. М.: Наука. Главная редакция физико-математичекой литературы, 1984. 232 с.

14. Новиков И.И. Термодинамика спинодалей и фазовых переходв. М.: Наука, 2000. 165 с.

15. Есин В.О. Кластерная структура металлических расплавов // Структура и физико-химические свойства металлических и оксидных рсаплавов: Сб. науч. трудов. Свердовск: УНЦ АН СССР, 1986.

16. Архаров В.И., Новохатский И.А. О внутренней абсорбции в поликристаллической модели расплавов // Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов. Свердловск, 1974, С. 52-53.

17. Есин O.A. К полимерной модели жидких металлов // Изв. АН СССР. Металлы. 1976. №5. С. 45-48; К полимерной модели жидких металлов и силикатов // Физико-химические свойства металлургических расплавов. Свердловск. 1978. С. 3-20.

18. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л.: Наука, 1975. 592 с.

19. Уббелоде А.Р. Расплавленное состояние вещества: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1982. 376 с.

20. Архаров В.И. Мезоскопические явления в твердых телах и их мезоструктура // Проблемы современной физики. JL: Наука, 1980. С. 357-382.

21. Данилов В.И. Строение и кристаллизация жидкостей. Киев: изд-во АН УССР, 1950. 260 с.

22. Бернал Дж.Д. Геометрический подход к структуре жидкостей. // Усп. Химии. 1961. Т.ЗО. №9. С. 1312-1323.

23. Арсентьев П.П., Коледов JI.A. Металлические расплавы и их свойства. М.: Металлургия, 1976. 376 с.

24. Манов В.П., Попель С.И. Дифракционные исследования особенности строения жидких металлов // Изв. АН СССР. Металлы. 1978. № 2. С. 68-72.

25. Попель С.И., Масленников Ю.И., Спиридонов М.А. Исследования строения расплава Bi In вблизи ликвидуса // Изв. АН СССР. Металлы. 1976. № 1. С. 21-23.

26. Попель С.И., Спиридонов М.А. О строении расплавленного соединения In2Bi // Изв. АН СССР. Металлы. 1976. № 3. С. 47-50.

27. Попель С.И., Спиридонов М.А., Жукова JI.A. Атомное упорядочение в расплавленных и аморфных металлах по данным электронографии. Екатеринбург: УГТУ, 1997. 384 с.

28. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость: Монография. М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1972. 312 с.

29. Слуховский О.И., Лашко A.C., Романова A.B. Структурные изменения жидкого железа // Украинский физический журнал. 1975. Т. 20. № 12. С.1961-1965.

30. Клименков Е.А., Баум Б.А. О возможности скачкообразных изменений структуры расплавов железа // Изв.вузов. Черная металлургия. 1985. № 5. С.12-17.

31. Попель П.С. Фазовый переход или распад метастабильных агрегатов? // Изв.вузов. Черная металлургия. 1985. № 5. С.34-41.

32. Васин М.Г., Ладьянов В.И., Бовин В.П. О механизме немонотонных релаксационных процессов в металлических расплавах // Металлы. 2000. № 5. С.27-32.

33. Плотность и поверхностное натяжение сплавов железа с углеродом вблизи эвтектического сплава / Н.А.Зайцева, Б.А.Баум, В.С.Цепелев и др. // Расплавы. 1997. Ш.С.20-27.

34. Ладьянов В.И., Логунов C.B., Пахомов C.B. Об осциллирущих релаксационных процессах в неравновесных металлических расплавах после плавления // Металлы. 1998. № 5. С.20-23.

35. Островский О.И., Григорян В.А. О структурных превращениях в металлических расплавах. // Изв.вузов. Черная металлургия. 1985. № 5. С.1-12.

36. Ивахненко И.С. Особенности строения металлических расплавов // Изв.вузов. Черная металлургия. 1985. №5. С.17-23.

37. Сон Л.Д., Русаков Г.М. Модель фазового перехода в расплаве // Расплавы. 1995. №5 С.90-95.

38. О структурных превращениях в жидком алюминии / Ю.А.Базин,

39. B.М.Замятин, Я.А.Насыйров и др. // Изв.вузов. Черная металлургия. 1985. № 5.1. C. 28-33.

40. Уразовский С.С. Молекулярный полиморфизм. Изд-во АН УССР, 1956.

41. О структуре ближнего порядка в жидком железе, кобальте и никеле / Е.А.Клименков, П.В.Гельд, Б.А.Баум и др. // ДАН СССР. 1976. Т. 230. № 1. С. 71-73.

42. Ватолин H.A., Пастухов Х.А., Керн З.М. Влияние температуры на структуру расплавленных железа, никеля, палладия и кремния // ДАН СССР. 1974. Т. 217. № 1. С. 127-130.

43. Ogino Y., Monta Z., Machana T. a.o. // «J. Iron and Steel Inst Jap.». 1970. V. 56, № 13, P. 1633-1639.

44. Adachi A., Monta Z., Ogino Y. a.o. // «Proc. Intern. Conf. Sei. And Technol. Iron and Steel, Tokyo". 1970. Pt.l; Tokyo. 1971. P. 395-399.

45. Арсентьев П.П., Филиппов С.И. Вязкостные характеристики жидкого железа//«Изв. вузов. Черная металлургия». 1971. № 1. С. 123-125.

46. Филлипов Е.С. О структурном превращении в жидком железе // Изв. вузов. Черная металлургия. 1972. № 9. С. 110-115.

47. Влияние углерода на структуру расплавленного железа / Д.А.Базин, П.В.Гельд, Е.А.Клименков и др. // ДАН СССР. 1978. Т. 243, № 6, С. 1445-1447.

48. Ближний порядок жидких сплавов железа с углеродом / Д.А.Базин, П.В.Гельд, Е.А.Клименков и др. // Украинский физичекий журнал. 1979. Т. 24. №7. С. 1052-1055.

49. Гельд П.В. Влияние ближнего порядка на физические свойства твердых и жидких металлов и сплавов // Физико-химические основы производства стали. Научн. Тр. Ин-т металлургии АН СССР им. А.А.Байкова. М.: Наука, 1979. С.32-49.

50. Баум Б.А., Тягунов Г.В., Хасин Г.А. Вязкостные свойства расплавленных сталей // Физико-химические основы процессов производства стали: Научн.тр. М.: Наука, 1971. С. 547-551.

51. Об аномалиях на политермах вязкости металлических расплавов / Н.Е.Бодакин, Б.А.Баум, В.Г.Глебовский и др. //Изв. вузов. Черная металлургия. 1977. №9. С. 17-19.

52. Баум Б.А., Тягунов Г.В. О неравновесных состояниях металлических расплавов // Электрохимия и расплавы. М.: Наука, 1974. С. 188-190.

53. Связь свойств металла в жидком и твердом состояниях / П.В.Гельд, Б.А.Баум, Г.В.Тягунов и др. // Свойства расплавленных металлов. М.: Наука, 1974. С. 7-10.

54. Бельтюков А.Л., Ладьянов В.И., Тронин К.Г. Структурные превращения в расплавах на основе железа // Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов: Тезисы IX Всероссийской конференции. Челябинск: ЮУрГУ, 1998. Т.2 (Секции Б,В). 190 с.

55. Казачков С.П., Кочегура Н.М., Марковский Е.А. Температурные изменения плотности расплавов алюминия, свинца и цинка // Изв. АН СССР. Металлы. 1979. №1. С. 78-82.

56. Ивахненко И.С. Плотность расплавов сталей // Физико-химические основы процессов производства стали: Научн. тр. М.: Наука, 1979. С. 101-106.

57. Ренгенографическое исследование углеродистых расплавов на основе железа / Д.С.Попов, А.Ф.Вишкарев, С.Ф.Хохлов и др. // «Изв. вузов. Черная металлургия». 1969. №7. С. 120-125.

58. Семенченко В.К. Избранные главы теоретической физики. М.: Просвещение, 1966. 396 с.

59. Семенченко В.К. Фазовые переходы II рода и критические явления. // Ж. физ. Химии. 1947. Т. 21. вып. 12. С.1461-1469.

60. Уббелоде А.Р. Плавление и кристаллическая структура. М.: Мир, 1969. 420 с.

61. Саркисов П.Д., Байков Ю.А., Мешалкин В.П. Математическое моделирование кристаллизации одно- и двухкомпонентных металлических расплавов. М.: РХТУ им. Менделеева Д.И., 2003. 378 с.

62. Физикохимические методы исследования металлургических процессо: Учебник для вузов./ П.П.Арсентьев, В.ВЛковлев, М.Г.Крашенинников и др. М.: Металлургия, 1988. 511 с.

63. Физико-химические основы металлургических процессов / А.А. Жуховицкий, Д.К. Белащенко, Б.С. Бокштейн и др. М.: Металлургия, 1973. 392 с.

64. Глесстон С., Лейдлер К., Эйринг Г. Теория абсолютных скоростей реакций. Пер. с англ. М.: Иностранная литература, 1948. 583 с.

65. Ватолин Н.А., Пастухов Э.А. Диффракционные исследования строения высокотемпературных расплавов. М.: Наука, 1980. 188 с.

66. Гельд П.В., Баум Б.А., Петрушевский М.С. Расплавы ферросплавного производства. М.: Металлургия, 1973. 288 с.

67. Попель С.И., Сотников А.И., Бороненков В.Н. Теория металлургических процессов: Учеб. пособие для вузов. М.: Металлургия, 1986. 463 с.

68. Островский О.И., Вьнов В.М., Григорян В.А. // Изв. вузов. Черная металлургия. 1982. № 3. С. 1-5.

69. Есин O.A., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. Часть 2. М.: Металлургиздат, 1966. 720 с.

70. Сандитов Д.С., Бартенев Г.М. Физические свойства неупорядоченных структур. Новосибирск: Наука, 1982. 355 с.

71. Павлов В.В. О «кризисе» кинетической теории жидкости и затвердевания (Необходимое изменение традиционной молекулярной модели жидкости и твердого тела.): Научное издание. Екатеринбург: УГТТА, 1997. 392 с.

72. Eyring Н., Hirschfelder J., J. Phys. Chem., 41, 249 (1937).

73. Kincaid J.F., Eyring H., J. Chem. Phys., 6, 620 (1938).

74. Реология. Теория и приложения. Перевод с английского под общей редакцией Ю.Н.Работнова и П.А.Ребиндера; Под редакцией Ф.Эйриха. М.: Изд-во иностранной литературы, 1962. с.824.

75. Glasstone S., Laidler K.J., Eyring H., The theory of rate process, New York, 1947.

76. Van Wijk W.R., Seeder W.A., Physica, 4, 1073 (1937); 6, 129 (1939).

77. Бачинский А.И. Избранные труды. M.: Издательство АН СССР, 1960. 276 с.

78. E.N. da C.Andrade, Nature, 125, 309, 582 (1930); Endeavour, 13,117 (1954).81. da C.Andrade E.N., N., Proc. Roy. Soc. (London), A215, 36 (1952).82. da C.Andrade E.N., Phil. Mag., 17,497, 698 (1934). Ewell R.E., Eyring H., j. Chem. Phys., 5, 726 (1937).

79. Швидковский Е.Г. Некоторые вопросы вязкости расплавленных металлов. М.: Гостехиздат, 1955. 206 с.

80. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента: Учебное пособие / Н.А.Спирин, В.В.Лавров, А.Р.Бондин, В.И.Лобанов; Под общ. Ред. Н.А.Спирина. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. 260 с.

81. Исследование вязкости жидких расплавов / Э.Э.Шпильрайн, В.А.Фомин, С.Н.Сковородько и др. М.: Наука, 1983. 244 с.

82. Влияние газов на вязкость расплавов железа / Г.В.Бурлака, С.П.Бурмасов, С.Г.Братчиков и др. // Современные проблемы создания высококачественных сталей и уменьшения отходов черной металлургии. М.: Изд. МИСиС, 1981. С. 60-61.

83. Бурлака Г.В. Совершенствование технологии выплавки и разливки стали на основе исследования ее кинематической вязкости: Дис. на соискание ученой степени канд.техн.наук. Свердловск: УПИ им.С.М.Кирова. 1985.

84. Влияние различных добавок на температуру структурного превращения в жидком железе / В.З.Кисунько, И.А.Новохатский, В.И.Архаров и др. // Изв. АН СССР. Металлы. 1975. №2. С. 176 179.

85. Романов A.A., Кочегаров В.Г. Влияние кислорода на вязкость железоуглеродистых расплавов // Изв. АН СССР. Металлы. 1966. №5.

86. Арсентьев П.П., Филиппов С.И. Вязкостные характеристики жидкого железа//«Изв. вузов. Черная металлургия». 1974. №1.

87. Froberg M.G., Cakici Т. Die Messung der Viscositat von flussigem Eisen. -Arch. Eisenhuttenwesen, 1977, Bd. 48. №3.

88. Вязкость жидких сплавов системы Fe-C-O. / Б.А. Баум, М.Н.Кушнир, Н.Е.Бодакин и др. // «Изв. вузов. Черная металлургия». 1976. №6. С. 21-23.

89. Narita К., Опоуе Т. Viscosities of liquid iron and steel. Proc. Intern. Conf. Sei. And Technol. Iron and Steel. Tokyo, 1971, part 1.

90. Гудов А.Г., Бурмасов С.П. Особенности структурных состояний расплава чистого железа // Научные труды V отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ: Сборник статей. В 2 ч. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. Ч. 1. С. 138 144.

91. Степанов А.И. Совершенствование технологии плавки металлизованных шихт на основе вискозиметрии их расплавов: Дис. на соискание ученой степени канд.техн.наук. Свердловск: УПИ им.С.М.Кирова. 1986.

92. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций: Перевод с английского. Под редакцией Ю.А.Чизмаджева. М.: Мир, 1973. 280 с.

93. Эбелинг В. Образование структур при необратимых процессах. Введение в теорию диссипативных структур: Перевод с немецкого. Под редакцией профессора Ю.Л.Климонтовича. М.: Мир, 1979. 280 с.

94. Попель С.И., Спиридонов М.А., Масленников Ю.И. Строение жидких металлов // Сталь. 1981. № 9. С. 17-20.

95. Слуховский О.И., Романова A.B. Температурная зависимость структурных параметров расплавов Fe, Со, Ni при различных условиях проведения рентгенодифракционного эксперимента// Металлофизика. 1991. Т. 13. № 4. С. 55-61.

96. Спектор Е.З. О структуре жидких никеля и железа // ДАН СССР. 1970. Т. 190, № 6. С. 1322-1324.

97. Дифракционные исследования строения высокотемпературных расплавов / Э.А.Пастухов, Н.А.Ватолин, В.Л.Лисин и др. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 355 с.

98. Состояние многокомпонентной металлической системы после фазового перехода кристалл-жидкость / Б.А.Баум, Г.В.Тягунов, Е.Е.Барышев,

99. B.С.Цепелев // Расплавы. 1999. № 5. С. 32- 43.

100. Григорович В.К. О полиморфных превращениях металлов в связи с их электронным строением // Исследование сталей и сплавов. К 60-летию чл.-корр. АН СССР Н.В.Агеева.: Изд-во «Наука», 1964. С.16 28.

101. F.C.Frank, J.S.Haspar-Acta Cristallogr., 1958, 11, 184.

102. F.C.Frank-Proc. Roy. Soc. A., 1952,215, 43.

103. Базин Ю.А., Емельянов A.B., Игошин И.Н. Физические свойства и строение жидких металлов при высоких температурах // Структура и физико-химические свойства металлических и оксидных расплавов: Сб. науч. трудов. Свердовск: УНЦ АН СССР, 1986.

104. Формирование микрооднородных расплавов при легировании ванадием /

105. C.П.Бурмасов, М.В.Левин, С.Г.Братчиков, А.Г.Гудов, В.И.Жучков // Тезисы докладов шестого всесоюзного совещания по химии, технологии и применению ванадиевых соединений. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. С. 132-133.

106. Филиппенков A.A. Ванадийсодержащие стали для отливок. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. с. 348.

107. Марганцовистая сталь: Пер. с англ. Под ред. М.Е.Блантера. М.: Металлургия, 1959. 94 с.

108. Гудремон Э. Специальные стали: Пер. с нем. Т.1. М.: Металлургия, 1966. 736 с.

109. Власов В.И., Комолова Е.Ф. Литая высокомарганцовистая сталь. М.: Машгиз, 1963. 195 с.

110. Давыдов Н.Г. Высокомарганцовистая сталь. М.: Металлургия, 1979. 176 с.

111. Богачев И.Н., Еголаев В.Ф. Структура и свойства железомарганцевых сплавов. М.: Металлургия, 1973. 218 с.

112. Гудов А.Г., Бурмасов С.П. Микронеоднородность расплава стали 110Г13Л // Тезисы XIV областной научно-технической конференции молодых специалистов «Проблемы качества и совершенствования тяжелого машиностроения». Свердловск, 1990. С. 42.