Металлы
Свидетельство о регистрации СМИ: № 0110135 от 04.02.1993
Публикуются оригинальные экспериментальные работы, посвященные теоретическим вопросам металлургии, материало- и металловедения черных, цветных, редких и др. металлов и сплавов.
Журнал рецензируется, включен в Перечень ВАК для опубликования работ на соискание ученых степеней. Отрасли науки и научные специальности в соответствии с Номенклатурой научных специальностей, по которым присуждаются ученые степени:
- 1.4.4. Физическая химия
- 2.5.5. Технология и оборудование механической и физико-технической обработки
- 2.5.6. Технология машиностроения
- 2.5.7. Технологии и машины обработки давлением
- 2.5.9. Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды
- 2.6.1. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов
- 2.6.2. Металлургия черных, цветных и редких металлов
- 2.6.3. Литейное производство
- 2.6.4. Обработка металлов давлением
- 2.6.5. Порошковая металлургия и композиционные материалы
- 2.6.6. Нанотехнологии и наноматериалы
- 2.6.9. Технология электро-химических процессов и защита от коррозии
- 2.6.17. Материаловедение
Журнал основан в 1959 году.
Текущий выпуск



№ 3 (2025)
Статьи
Износостойкость коррозионно-стойких аустенитных высокоазотистых сталей 05Х22АГ15Н8МФ и 02Х22АГ10Н4МФ в криогенной среде
Аннотация
Проведены испытания на изнашивание в условиях сухого трения скольжения в криогенной среде коррозионно-стойких аустенитных высокоазотистых сталей 05Х22АГ15Н8МФ (0,50% N) и 02Х22АГ10Н4МФ (0,55% N) и не содержащих азот сталей 08Х18Н9Т и 03Х17Н13М2. Установлено, что по сопротивлению изнашиванию при повышенной (7,5 м/с) скорости скольжения в самосопряженной системе высокоазотистые стали 05Х22АГ15Н8МФ и 02Х22АГ10Н4МФ из-за большего твердорастворного и деформационного упрочнения превосходят стали 08Х18Н9Т и 03Х17Н13М2.



Анализ процесса селективного извлечения свинца и цинка из пыли ДСП при карботермическом восстановлении
Аннотация
Выполнен анализ процесса селективного карботермического восстановления оксидов свинца и цинка из пыли дуговых сталеплавильных печей (ДСП) в лабораторной горизонтальной трубчатой электропечи в среде аргона с избыточным расходом восстановителя (20 мас.%) при ступенчатом нагреве с длительностью выдержки на каждой ступени 1 ч. Установлено, что последовательные нагрев и выдержка смеси пыли ДСП и восстановителя при температурах 1100 и 1200 °С привели к удалению из пыли соответственно 96,8 и 99,9 отн.% свинца и цинка. При этом содержание железа в остатке возросло до 61,7 мас.%. Расчетом получено, что для восстановления оксидов в рассматриваемом образце пыли ДСП достаточным является введение 15,5 мас.% углерода как восстановителя. Экспериментально подтверждено, что при осаждении конденсата непосредственно на газоотводящей трубке в печи в инертной среде можно получить продукт преимущественно в металлическом виде, а охлаждение конденсата в ловушках вне печи приводит к образованию оксидов свинца и цинка, что свидетельствует об окислении материала в процессе конденсации при доступе воздуха. Данные рентгеноспектрального микроанализа конденсата, полученного в печи в инертной среде, указывают на возможность испарения из пыли ДСП не более 25 отн.% оксида свинца в газовую фазу без предварительного восстановления. В целом результаты показывают, что селективное извлечение свинца из пыли ДСП с минимальным попутным извлечением цинка должно проводиться при температуре ниже 1100 °С.



Особенности формирования микроструктуры при непрерывном старении в гранулируемых сплавах на основе никеля
Аннотация
Рассмотрено влияние непрерывного старения на микроструктуру гранулируемого жаропрочного сплава ЭП741НП на основе никеля. Применение непрерывного старения позволило увеличить плотность выделения частиц γ´-фазы в результате уменьшения их размера и степени коагуляции внутри зерен, а также привело к укреплению границ карбидными и боридными соединениями.



Механохимический синтез композитных структур Ni/HfC
Аннотация
Методами рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии с использованием рентгеноспектрального микроанализа изучена структурно-фазовая эволюция механохимического формирования металломатричных механокомпозитов Ni/HfC с содержанием никеля 50 и 70 мас.%. Показано, что при механохимическом синтезе в тройной смеси порошков никеля, гафния и углерода (сажи) при стехиометрическом соотношении содержаний гафния и углерода образование карбида гафния рентгенографически определяется уже через 40 с. Для обоих составов размеры кристаллитов никеля при механической активации до 4 мин быстро уменьшаются по сравнению с исходными. Интенсивное образование карбида гафния фиксируется при механической активации длительностью в интервале 4−8 мин. В интервале 12−20 мин процессы вторичного структурообразования приводят к гомогенизации продукта и обеднению карбида гафния по углероду до состава HfС0,5.



Микроструктура и механические характеристики композитов Cu-Cu2O, изготовленных методом горячего прессования медного порошка
Аннотация
Представлены результаты изучения микроструктуры и механических характеристик композиционного материала Cu-Cu2O. Образцы отобраны от медных электроконтактов для электрических сварочных аппаратов. Электроконтакты изготовлены методом горячего прессования порошка меди ПМС-1 в условиях ОАО «Уралэлектромедь». Микроструктура изучалась методами растровой электронной микроскопии и сканирующей зондовой микроскопии. Механические характеристики определялись методом наноиндентирования по оригинальной методике авторов, предусматривающей преобразование диаграммы вдавливания F(h) в диаграмму растяжения σ(ε). Металлографические исследования материала показали малый размер зерна (~10 мкм); содержание включений куприта Cu2O размером ~1 мкм гранной морфологии было близко к 20%. Получен следующий результат измерения механических характеристик: модуль Юнга E = 119,89±5,75 ГПа, нанотвердость HIT = 2,28±0,15 ГПа; упругое восстановление материала R = 5,54±2,33%; характеристика пластичности δА = 94,46±2,33%; предел текучести σт ≈ 600 МПа. Оценка механических напряжений из-за двухфазности композиционного материала Cu-Cu2O показала, что дополнительное давление, отнесенное к длине линии разрыва, примерно в 50 раз превышает внешнее усилие, т.е. может служить основной причиной выхода изделий из строя.



Механизм нитридизации биметаллической пары Zr-V
Аннотация
Установлена последовательность фазовых структурных превращений, характеризующих высокотемпературную нитридизацию цирконий-ванадиевой биметаллической заготовки. Определен механизм нитридизации цирконий-ванадиевого сплава ZrV2, который образуется при изготовлении биметаллической заготовки электродуговой сваркой. В ходе высокотемпературного взаимодействия с азотом происходит распад сплава, основой которого является интерметаллид ZrV2, с образованием стехиометрического нитрида циркония ZrN, твердых растворов циркония с азотом и соединений состава ZrхVуN1–х–y с одновременной сегрегацией ванадия на границах зерен нитрида циркония. Выделившийся ванадий диффундирует в область твердого раствора циркония с азотом в индивидуальном цирконии, образуя твердый раствор состава ZrхVуN1–х–y. Конечными продуктами нитридизации при выбранной температуре являются ZrN и Zr0,3V0,6N0,1 – керамика, представляющая собой композит, состоящий из зерен стехиометрического нитрида циркония, распределенных в соединении ZrхVуN1–х–y с предельным составом Zr0,3V0,6N0,1.



Моделирование растворения оксидных фаз циркония и гафния в кислотных растворах
Аннотация
Приведены результаты исследования кинетики растворения гидратированных диоксидов циркония и гафния. Потенциометрическим титрованием суспензий диоксидов в подкисленных водных растворах хлорида калия получены экспериментальные зависимости, характеризующие кинетические закономерности процесса. Рассчитаны константы кислотно-основных равновесий на межфазной границе диоксид/раствор, с учетом которых интерпретированы полученные данные. Моделированием процесса растворения и сравнительным анализом экспериментальных и теоретических кривых установлен его стадийный характер. Показано, что растворение диоксидов протекает с образованием промежуточных адсорбционных комплексов.



Расчет степени черноты металлических расплавов по данным технологического контроля температуры и времени при выплавке конструкционных сталей
Аннотация
Приведены результаты расчета степени черноты железоуглеродистых расплавов – полупродуктов, образованных в сталеплавильных агрегатах: конвертере и дуговой сталеплавильной печи, для дальнейшего получения углеродистых конструкционных сталей. Расчет основан на модели охлаждения расплава по излучению. Для расчета использованы выборки большого объема. Выборки извлечены из совокупных данных, систематических по времени измерений температуры расплава в отдельные периоды технологического цикла выплавки сталей. Показано, что в диапазоне температур 1560–1700 °С степень черноты находится в пределах от 0,01 до 0,058. Зависимость степени черноты от температуры носит активационный характер и удовлетворительно описывается полученным экспоненциальным приближением.



Определение ресурса металлической оболочечной конструкции с использованием нейронной сети
Аннотация
Предложен эффективный метод оценки ресурса металлической оболочечной конструкции при переменной термомеханической нагрузке. Напряженно-деформированное состояние конструкции определяется решениием нелинейной краевой задачи термопластичности для тонкостенной оболочки вращения. Ресурс работы конструкций при переменных термомеханических нагрузках определяется на основе уравнения малоцикловой усталости материала. Применение представленного метода демонстрируется на примере оболочечной конструкции, которая предназначена для высокотемпературного отжига электротехнической стали. Температура защитной оболочки при эксплуатации может достигать 1000 °С. Однако данная оболочка изготовляется не из жаропрочного металла, а из стали Ст3, не предусмотренной для использования при такой экстремальной температуре. В отсутствие необходимых механических параметров для материала конструкции, эксплуатируемой при высоких температурах, применяется метод прогнозирования. Найденные значения ресурса для металлической оболочки с механическими параметрами материала при известных температурах экстраполируются с использованием нейронных сетей на более высокие эксплуатационные температуры.



Особенности влияния знакопеременной упругопластической деформации на механические свойства некоторых металлических материалов
Аннотация
Изучено влияние упругопластической знакопеременной деформации на механические свойства полос магния Мг90 и стали Ст1 при обработке на роликоправильной машине. Использование данной обработки за один и три прохода не изменяет геометрию полос, но при этом увеличивается предел текучести стали и уменьшается предел текучести магния. Одновременно с этим на кривой растяжения образцов стали исчезает площадка текучести, а на кривой растяжения образцов магния после стадии упругой деформации появляется область, подобная стадии легкого скольжения в монокристалле. Для интегральной оценки воздействия знакопеременной деформации на материал и определения его сопротивления деформации построены кривые течения с использованием модели Надаи.



Улучшение технологических свойств металлических сплавов немонотонным пластическим деформированием
Аннотация
Рассмотрена задача улучшения технологических свойств материала с целью увеличения предельной деформации в условиях действия растягивающих нормальных напряжений. Решение данной задачи строится на основе модели анизотропного упрочнения Г. Бакхауза. Получены необходимые соотношения для оптимизации процесса улучшения технологических свойств материала. С целью экспериментальной проверки полученного решения рассматриваемой задачи выполнены эксперименты на тонкостенных трубках в условиях нагружения их в цикле растяжение–кручение–растяжение, подтверждающие с точностью менее 90% возможность использования предлагаемого способа увеличения критической деформации в производственных условиях.


