Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей

Досліджено вплив легувальних елементів на властивості хромоалюмінієвої сталі у широких межах їх концентрацій (хром – 20…30 %, алюміній – 1…7 %, титан – 0,1…0,8 %). За допомогою математичних методів оброблення експериментальних даних розраховано коефіцієнти кореляції та рівняння регресії для прогнозу...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Ямшинський, М.М., Федоров, Г.Є., Радченко, К.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2015
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162830
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей / М.М. Ямшинський, Г.Є. Федоров, К.С. Радченко // Металл и литье Украины. — 2015. — № 10. — С. 16-21. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-162830
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1628302020-01-18T01:26:46Z Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей Ямшинський, М.М. Федоров, Г.Є. Радченко, К.С. Досліджено вплив легувальних елементів на властивості хромоалюмінієвої сталі у широких межах їх концентрацій (хром – 20…30 %, алюміній – 1…7 %, титан – 0,1…0,8 %). За допомогою математичних методів оброблення експериментальних даних розраховано коефіцієнти кореляції та рівняння регресії для прогнозування ливарних і механічних властивостей за першим хімічним аналізом під час плавлення сталі. У програмному середовищі Microsoft Visual Studio 2010 розроблено програмний комплекс, який дозволяє технологу-ливарнику оптимізувати свою роботу від розраховування шихти, прогнозування властивостей до корегування хімічного складу сплаву під час його плавлення. Исследовано влияние легирующих элементов на свойства хромоалюминиевых сталей в широких пределах их концентраций (хром – 20...30 %, алюминий – 1...7 %, титан – 0,1...0,8 %). С помощью математических методов обработки экспериментальных данных рассчитаны коэффициенты корреляции и уравнения регрессии для прогнозирования литейных и механических свойств по первому химическому анализу во время плавления стали. В програмной среде Microsoft Visual Studio 2010 разработан программный комплекс, позволяющий технологу-литейщику оптимизировать свою работу от расчёта шихты, прогнозирования свойств до корректировки химического состава сплава при проведении процесса плавления. The influence of alloying elements on properties of the steels in the broad hromoalyuminievyh wide limits Concentrations (chromium – 20...30 % aluminum – 1...7 % titanium – 0,1...0,8 %), was studied. By the mathematical methods for processing experimental data and was calculated correlation coefficients of the regression equation to predict the mechanical properties of the casting and the first chemical analysis during melting of steel. In the programmatic environment Microsoft Visual Studio 2010 have been designed a software package which allows technologist-caster to optimize their work by calculation of the charge, to predict the properties of correctin of the chemical composition of the alloy during the melting process. 2015 Article Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей / М.М. Ямшинський, Г.Є. Федоров, К.С. Радченко // Металл и литье Украины. — 2015. — № 10. — С. 16-21. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162830 621.745.55 uk Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Досліджено вплив легувальних елементів на властивості хромоалюмінієвої сталі у широких межах їх концентрацій (хром – 20…30 %, алюміній – 1…7 %, титан – 0,1…0,8 %). За допомогою математичних методів оброблення експериментальних даних розраховано коефіцієнти кореляції та рівняння регресії для прогнозування ливарних і механічних властивостей за першим хімічним аналізом під час плавлення сталі. У програмному середовищі Microsoft Visual Studio 2010 розроблено програмний комплекс, який дозволяє технологу-ливарнику оптимізувати свою роботу від розраховування шихти, прогнозування властивостей до корегування хімічного складу сплаву під час його плавлення.
format	Article
author	Ямшинський, М.М. Федоров, Г.Є. Радченко, К.С.
spellingShingle	Ямшинський, М.М. Федоров, Г.Є. Радченко, К.С. Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей Металл и литье Украины
author_facet	Ямшинський, М.М. Федоров, Г.Є. Радченко, К.С.
author_sort	Ямшинський, М.М.
title	Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей
title_short	Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей
title_full	Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей
title_fullStr	Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей
title_full_unstemmed	Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей
title_sort	прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2015
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162830
citation_txt	Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей / М.М. Ямшинський, Г.Є. Федоров, К.С. Радченко // Металл и литье Украины. — 2015. — № 10. — С. 16-21. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT âmšinsʹkijmm prognozurovannâlivarnihímehaníčnihvlastivostejžarostíjkihstalej AT fedorovgê prognozurovannâlivarnihímehaníčnihvlastivostejžarostíjkihstalej AT radčenkoks prognozurovannâlivarnihímehaníčnihvlastivostejžarostíjkihstalej
first_indexed	2025-07-14T15:19:30Z
last_indexed	2025-07-14T15:19:30Z
_version_	1837636120629739520
fulltext	16 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 10 (269) ’2015 цьому напрямку – розроблено методологію прогно- зування та програму, яка дає можливість визначати ливарні та механічні властивості жаростійких хромо- алюмінієвих сталей за їх першим хімічним аналізом і температурами перегрівання розплаву та розливан- ня в ливарні форми. Програма реалізується в системі програмування Microsoft Visual Studio 2010. Для розроблення програми прогнозування влас- тивостей жаростійких хромоалюмінієвих сталей за їх хімічним складом створено банк даних, для якого використано дані понад 50 плавок сплавів з високим вмістом хрому, алюмінію, вуглецю, титану тощо. Практичну рідкотекучість сталей визначали за сталого металостатичного напору та температури 1580±10 ºС. Як технологічну пробу використовували спіраль Керрі. Метал у форму заливали, викорис- товуючи спеціальну чашу, і підводили від периферії спіралі до її центру. Температуру металу вимірюва- ли в чаші вольфрам-ренієвою термопарою з кварцо- вим наконечником та електронним потенціометром ЕПП-09-3М. Після досягнення металом необхідної температури включали електромагніт, який піднімав перегородку в чаші й відкривав шлях для руху металу в ливарну форму. Методика дає можливість у кожно- му досліді витримувати однакові температуру та ме- талостатичний напір розплаву. Установлено, що з підвищенням вмісту хрому до 30 % рідкотекучість сталей зростає до 550…600 мм внаслідок зниження температури ліквідус, зменшен- ня інтервалу кристалізації сплаву відповідно діаграмі стану Fe-Cr і теплопровідності сплаву. Підвищення концентрації алюмінію в хромистих сталях до 1,0…1,5 % зберігає їх практичну рідкоте- кучість на високому рівні, проте після підвищення його до 2…3 % дещо знижує рідкотекучість розпла- ву, хоча вона залишається високою. Такий вплив алюмінію на рідкотекучість хромистих сталей, очевидно, можна пояснити так: невеликі присадки алюмінію добре розкиснюють метал, надають йому П рогнозування ливарних, механічних і спеціальних властивостей високолегованих сплавів на осно- ві заліза з використанням комп’ютерної техніки сьогодні є досить актуальним завданням як для науковців, так і для виробничників. На даний час є багато способів прогнозування властивостей сталей, але всі вони досить незручні у використанні та потребують значної витрати часу (складання матриць або систем рівнянь). Жаростійкі сталі, які використовують для виготов- лення литих деталей, що працюють в агресивних се- редовищах за температур до 1300 °С, повинні мати не тільки високі експлуатаційні характеристики (ока- линостійкість, термостійкість і ростостійкість), але й задовільні технологічні властивості. Технологічні властивості визначають поведінку ма- теріалу під час виготовлення з нього виробу. У комп- лексі технологічних характеристик важливе місце по- сідають ливарні властивості сплавів, які залежать від технологічних особливостей ливарної форми, з од- ного боку, та фізико-хімічних властивостей металу – з другого. Вони проявляються в рідкому стані, під час кристалізації, в рідко-твердій і твердо-рідкій фазах та в твердому стані. Ливарні властивості схильних до плівкоутворен- ня жаростійких сталей, які вміщують у своєму складі значну кількість хрому, алюмінію, кремнію титану то- що, вивчені вкрай мало [1…5]. Відсутність у літературі чітких рекомендацій що- до оптимального хімічного складу, температурних режимів виплавляння та розливання хромоалюмініє- вих сталей є значним гальмом на шляху до впрова- дження їх у виробництво, незважаючи на високі екс- плуатаційні характеристики цих сплавів. Відсутність методології прогнозування ливарних властивостей таких сталей на рівні задовільних також ускладнює впровадження технологій виготовлення жаростійких деталей у виробництво. Кафедрою ливарного виробництва чорних і кольо- рових металів НТУУ «КПІ» виконано перший крок у УДК 621.745.55 М. М. Ямшинський, Г. Є. Федоров, К. С. Радченко Національний технічний університет України «КПІ», Київ Прогнозування ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей Досліджено вплив легувальних елементів на властивості хромоалюмінієвої сталі у широких межах їх концентрацій (хром – 20…30 %, алюміній – 1…7 %, титан – 0,1…0,8 %). За допомогою математичних методів оброблення експериментальних даних розраховано коефіцієнти кореляції та рівняння регресії для прогнозування ливарних і механічних властивостей за першим хімічним аналізом під час плавлення сталі. У програмному середовищі Micro- soft Visual Studio 2010 розроблено програмний комплекс, який дозволяє технологу-ливарнику оптимізувати свою роботу від розраховування шихти, прогнозування властивостей до корегування хімічного складу сплаву під час його плавлення. Ключові слова: хромоалюмінієва сталь, хімічний склад, ливарні властивості, механічні властивості, розрахунок шихти, прогнозування властивостей 17МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 10 (269) ’2015 сталь з 30 % Cr та 1 % Al має феритну структуру з дрібними вкраплинами карбідів. Коефіцієнт термічно- го стискання фериту складає 14,5 · 10 -6 1/oC [2]. Це суттєво знижує лінійну усадку металу. Додавання алю- мінію зменшує також загальний вміст газів у розплаві через утворення тугоплавких оксидів і нітридів, які ста- ють додатковими центрами кристалізації, подрібню- ють первинне зерно та підвищують щільність металу ще на ранній стадії реєстрації лінійної усадки. Підвищення вмісту алюмінію понад 2 % збільшує лінійну усадку сталей, що можна пояснити спотво- ренням кристалічної гратки фериту внаслідок по- дальшого легування металу алюмінієм і різницею коефіцієнтів термічного стискання, оскільки зростає розчинність алюмінію у фериті (практично може до- сягати 30 %). Коефіцієнт термічного стискання алю- мінію дорівнює 23,8·10 -6 1/ oC (заліза – 11,8·10 -6 1/ oC, хрому – 6,7·10 -6 1/ oC). Таким чином, для зменшення лінійної усадки хро- мистих сталей вміст в них алюмінію має не переви- щувати 2 %. Це стосується, перш за все, виробництва складних за геометрією та великогабаритних виливків. З підвищенням вмісту вуглецю в сталі суттєво зменшується лінійна усадка внаслідок зниження тем- ператури початку тверднення металу та реєстрації усадки. Крім того вуглець у хромоалюмінієвих сталях утворює міцні карбіди з хромом та залізом, коефіці- єнт термічного стискання яких нижчий, ніж леговано- го алюмінієм фериту. Додавання невеликої кількості титану в хромоа- люмінієві сталі дещо збільшує лінійну усадку. У низь- ковуглецевих сталях максимальне значення усадки досягається після додавання 0,35 % Ti, в середньову- глецевих – 0,25 % V, у високовуглецевих – 0,15 % Ti. Підвищення лінійної усадки, очевидно, здійсню- ється внаслідок дегазації розплаву титаном та утво- рення високотемпературних сполук. Титан утворює оксиди (ТіО2 – 1950 °С; Ті2О3 – 2130 °С; ТіО – 2020 °С), нітриди TiN (2950 °С) та карбіди ТіС (3177 °С), які є додатковими центрами кристалізації, а тому вони сприяють прискоренню початку кристалізації сталі та можливості реєстрації усадки на більш ранній стадії, тобто в твердо-рідкому стані після появи металевого каркасу в зразку. Після подальшого зростання концентрації титану в сталях їх лінійна усадка знижується через зменшен- ня коефіцієнта термічного стискання та збільшення міжатомних сил зв’язку в кристалічній гратці фериту, оскільки титан може розчинятися в α-залізі до 9,8 %. Рівняння регресії для визначення лінійної усадки розплаву має такий вигляд: Тріщиностійкість. Загально визнано, що при- чиною виникнення гарячих тріщин у виливках є ме- ханічні або термічні гальмування, які створюються геометрією виливка та усадкою. Гарячі тріщини за- роджуються за температур, близьких до темпе- ратур завершення первинної кристалізації. Для максимальної гомогенності, а тому рідкотекучість залишається високою. Зниження рідкотекучості сталей після доведення алюмінію в розплаві до 3 % пояснюється утворенням значної кількості оксид- них плівок і нітридів, які значною мірою підвищу- ють в’язкість розплаву. Вміст алюмінію понад 3 % в хромистій сталі сприяє деякому підвищенню рід- котекучості розплаву внаслідок зниження темпера- тури плавлення сплаву та теплопровідності рідкого металу, утворення щільної «сорочки» з оксидів, яка попереджає проникання розплаву в міжзернинні канали формувальної суміші та зменшує тертя рі- дини об стінки форми. Отже, для збереження необхідної для виготовлен- ня якісних виливків рідкотекучості хромисті сталі ма- ють вміщувати 25…30 % хрому та 1…2 % алюмінію. Практична рідкотекучість хромоалюмінієвих ста- лей значно підвищується за вмісту вуглецю до 0,4 % внаслідок зниження температури плавлення та те- плопровідності розплаву. Подальше підвищення вмісту вуглецю знижує рідкотекучість сталей через збільшення інтервалу кристалізації, який превалює над процесами подальшого зниження теплопровід- ності та температури ліквідус. Додавання титану в кількості до 0,35 % дещо під- вищує практичну рідкотекучість досліджуваних ста- лей. Така поведінка обумовлена його високою роз- киснювальною здатністю та зниженням температури початку кристалізації сталей. Подальше підвищення вмісту титану призводить до зниження рідкотекучості сталей внаслідок утворення великої кількості оксид- них плівок та інших неметалевих вкраплин, які підви- щують в’язкість сталі. На підставі аналізу одержаних даних побудовано рівняння регресії для визначення рідкотекучості роз- плаву, який знаходиться в плавильному агрегаті, за першим хімічним аналізом, температурою його пере- грівання, Tпер, і-тою температурою заливання металу у форми, Tзал: Лінійна усадка. Відомо, що коефіцієнт усадки мета- лу в твердому стані менший, ніж у рідкому, аустеніту більший, ніж у фериту, а із збільшенням у сталі вмісту вуглецю коефіцієнт підвищується [1]. На коефіцієнт усадки впливають також і фазові перетворення, які здійснюються в твердому металі. Оскільки досліджу- вані сталі мають феритно-карбідну структуру, то крива усадки змінюється плавно, без будь-яких перегинів. Хром має необмежену розчинність в α-залізі, то- му збільшує кількість феритної складової структури й знижує лінійну усадку досліджуваних сталей. На зменшення лінійної усадки сталі, після підвищення концентрації хрому, суттєвий вплив справляє також зміцнення міжатомних сил зв’язку в кристалевій грат- ці легованого фериту. Додавання невеликої кількості алюмінію помітно знижує усадку хромистих сталей внаслідок ще більшо- го звуження γ-області в сталях і збільшення феритної складової. Металографічні дослідження показали, що Y1 = -3627,054 + 3,27086Cr + 8,08007Al – – 102,8557C – 60,7832Ti + 1,44852 Tпер + 1,09172 Tзал. Y2 = 5,738748 – 0,02734477Cr + 0,04279568Al – – 0,0608981Ti – 0,4011802Si + 0,588994Mn + + 0,0008889Tпер – 0,00282918Tзал. 18 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 10 (269) ’2015 високолегованих сталей інтервалом зародження га- рячих тріщин є 1450…1250 °С [3]. У цьому інтервалі температур на межах зерен ще залишаються про- шарки рідкої фази, які сприяють зниженню високо- температурної міцності та пластичності металу. Деякою мірою це пояснюється шкідливим впливом інтервалу кристалізації, за якого подовжується час перебування металу в двофазному стані та існування міжкристалічних рідких плівок, що і сприяє зниженню опору металу до утворення гарячих тріщин. Сталі з хромом та алюмінієм мають низьку тепло- провідність, внаслідок чого виникає велика різниця температур між поверхневими та внутрішніми ша- рами металу, що й призводить до появи внутрішніх гарячих тріщин, які згодом поширюються до поверхні виливка внаслідок збільшення усадки металу. По- мітний вплив на процеси утворення гарячих тріщин справляють теплофізичні властивості формувальних матеріалів, перегрівання стінок форми в місцях, які розташовуються проти живильників тощо. Проте зни- ження коефіцієнта термічного стискання, яке обумов- лене зростанням феритної складової структури після підвищення вмісту хрому та додавання оптимальної кількості алюмінію, позитивно впливає на тріщинос- тійкість досліджених сталей. Вуглець значною мірою подрібнює первинне зер- но литої сталі. Це сприяє збільшенню довжини меж зерен, а отже й загальної поверхні їх на одиницю об’єму, внаслідок чого знижується питоме наванта- ження на одиницю їх довжини, що сприяє підвищен- ню міцності сталі в інтервалі утворення гарячих трі- щин і, як наслідок, покращує її тріщиностійкість. Додавання невеликої кількості титану (у низько- вуглецеві хромоалюмінієві сталі – до 0,35 %, у се- редньовуглецеві – до 0,25 % і у високовуглецеві – до 0,15 %) знижує тріщиностійкість сталей через збільшення лінійної усадки. Підвищення вмісту титану понад 0,35 % зменшує схильність сталей до утворення гарячих тріщин вна- слідок підвищення міцності металу в період можливо- го утворення гарячих тріщин, оскільки здійснюється додаткове мікролегування хромоалюмінієвого фери- ту титаном та подрібнення зерна. За результатами досліджень побудовано рівняння регресії для визначення схильності хромоалюмінієвих сталей до утворення тріщин, яке має такий вигляд: Об’ємна усадка. На повну об’ємну усадку впливає багато факторів: температура та швидкість заливан- ня металу у форми, виокремлення газів, швидкість і направленість тверднення тощо. Підвищення вмісту хрому в сталі знижує її тепло- провідність, що суттєво погіршує умови формування якісних виливків. У дослідах проби заливались при- близно за однакової температурі, тому час перебу- вання їх у рідкому стані з підвищенням вмісту хрому збільшувався, що призводило до зростання усадки в рідкому стані, під час кристалізації та охолоджен- ня металу до кімнатної температури. Таку ж дію на усадку сталі справляє й алюміній. Зниження теплопровідності сталей після підви- щення в них хрому та алюмінію сприяє збільшен- ню усадкових дефектів і сконцентрованої усадко- вої раковини. Підвищення вмісту вуглецю в хромоалюмінієвих сталях від 0,08 до 0,8 % збільшує повну об’ємну усад- ку та об’єм усадкових пустот, знижує об’єм усадкових раковин, які при вмісті в сталі біля 1,5 % Ti та 0,8 % C взагалі не утворюються. З підвищенням концентрації вуглецю значно зни- жується температура початку кристалізації, що, за однакової температури заливання форм, збільшує усадку в рідкому стані. Крім того, підвищення вмісту вуглецю до 0,8 % розширює інтервал кристалізації приблизно на 100 °С, а тому збільшується усадка і під час кристалізації. Відповідно до цього, повна об’ємна усадка та об’єм усадкових пустот збільшуються з під- вищенням вмісту вуглецю, а об’єм сконцентрованих усадкових раковин зменшується через ускладнене живлення міждендритних порожнин рідким металом. За результатами досліджень побудовано рівняння регресії для визначення повної об’ємної усадки хро- моалюмінієвих сталей, яке має такий вигляд: За аналогією ливарних характеристик побудовано рівняння регресії для визначення механічних влас- тивостей хромоалюмінієвих сталей за результатами першого хімічного аналізу розплаву: тимчасовий опір розриванню: ударна в’язкість: твердість: На основі цих рівнянь та з урахуванням коефі- цієнтів кореляції створено перший модуль програ- ми. Приклад прогнозування властивостей сплавів за їх хімічним складом і температурами перегрі- вання та заливання в ливарні форми показано на рис. 1. Для одержання результатів у діалоговому вікні необхідно внести хімічний склад сталі та роз- рахувати властивості. Варіант програми дає можливість прогнозувати ливарні та механічні властивості хромоалюмінієвих Y3 = 9,709851 – 0,060479Cr + 0,16103Al – – 0,146276Ti – 1,16504Si + 1,90252Mn – – 0,0072883Tпер – 0,0047076Tзал. Y4 = – 43,06737 + 0,135247Cr + 5,85028C + + 0,928318Ti + 0,278277Si – 1,16424Mn + + 0,033678Tпер – 0,00341997Tзал. Y5 = 5254,985 – 5,743621Cr – 24,90652Al + + 0,02463425С+ 38,96235Ti – 2,916841Tпер – – 0,00341997Tзал; Y6 = 1,013471 – 0,00234522Cr – 0,00888259Al + + 0,01997738C – 0,00732455Si – – 0,00061275Tпер + 0,000093026Tзал; Y7 = 308,1203 + 1,417297Cr – 104,4992Al + 690,7473C + 22,18616 Ti + 179,2316Mn – 0,266538Tпер – 0,2054998Tзал. 19МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 10 (269) ’2015 сталей після визначення експрес-аналізом хімічного складу розплаву та температури металу, що знаходить- ся в плавильному агрегаті. Температуру металу перед заливанням у форму вибирають за технологічним про- цесом і підставляють у рівняння. Це дає можливість своєчасно скоригувати хімічний склад і температуру металу перед випусканням його із печі та витримати оптимальну температуру заливання розплаву в ливарні форми. Після прогнозування властивостей, технолог ана- лізує отримані дані і, якщо якась властивість не вла- штовує, то є можливість повернутись до головного меню програми та обрати другий модуль «Прогнозу- вання хімічного складу хромоалюмінієвих сталей за- лежно від заданих властивостей». Другий модуль програми засновано на багатокри- теріальному пошуку хімічного складу за заданими властивостями. Після вибору даного модулю відкривається діало- гове вікно (рис. 2) для введення бажаних властивос- тей та відбувається розрахунок хімічного складу сталі для заданих властивостей. Якщо варіантів хімічного складу більше одного є можливість розглянути усі для оцінки та вибору найоптимальнішого варіанта. Розроблена програма прогнозування властивос- тей жаростійких хромоалюмінієвих сталей значною мірою полегшить виробничникам вирішення технологічних питань, пов’язаних із виробництвом жа- ростійких литих деталей із сталей цього класу. Похибка в розрахунку за розро- бленою програмою максимально досягає 10 %, що припустимо при похибці вимірювань до 7 %. Проте, слід зазначити, що для використання цієї програми на підприємствах, слід мати у вироб- ничих умовах високу технологічну культуру: – виплавляння сталей необхід- но виконувати відповідно до вимог технологічних інструкцій, щоб за- безпечити точний хімічний склад металу кожної плавки з викорис- танням різної шихти, в тому числі й некондиційної; – для визначення хімічного складу розплаву слід використо- вувати сучасні методи експресного спектрального аналізу. На підставі накопиченої інфор- мації щодо шихтових матеріалів і феросплавів, визначення угару хі- мічних елементів у різних печах з основною футеровкою розроблено методику та програму розрахову- вання шихти для сплавів з високим вмістом хрому, яка реалізована в системі програмування Microsoft Visual Studio 2010. Робота програ- ми полягає в наступному: технолог обирає параметр плавки та тип печі, вказує місткість печі та кількість звороту власного виробництва. Далі вносить мінімальне, максимальне та прийняте значен- ня кількості усіх елементів у сплаві (рис. 3). База даних вміщує понад 600 марок сплавів та їх хімічний склад. Після введення всіх необхідних даних почина- ється розрахунок кожного легувального елемента в окремому вікні. Визначення елемента здійснюється з урахуванням вмісту його в звороті власного вироб- ництва та угару й кількості елемента, що вноситься феросплавом з урахуванням угару та загальної кіль- кості феросплаву, яку додають у розплав. Під час визначення кількості необхідного феросплаву без урахування угару для прийнятої кількості елементу програма автоматично відкриває вікно для вибору марки феросплаву. У базу даних внесено всі необхідні марки феро- сплавів для розрахунку будь-якої марки сталі. Після вибору феросплаву та його марки кількість основно- го елемента у феросплаві автоматично заноситься в розрахунок, а хімічний склад феросплаву перено- ситься в кінцеву таблицю. Після аналогічного розрахунку для всіх легуваль- них елементів вибирають необхідну марку сталево- го брухту. У базу даних занесено 64 марки сталево- го брухту. Після завершення розрахунку отримують Приклад прогнозування властивостей за хімічним складом і температура- ми перегрівання та заливання металу у форми Вікно прогнозування хімічного складу за заданими властивостями Рис. 1. Рис. 2. 20 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 10 (269) ’2015 1. Макаревич О. П. Виробництво виливків із спеціальних сталей / О. П. Макаревич, Г. Є. Федоров, Є. О. Платонов. – НТУУ «КПІ», 2005. – 712 с. 2. Стальное литьё: Монография / Г. Е.Федоров, М. М. Ямшинский, Е. А. Платонов, Р. В. Лютый. – К.: НТУУ «КПИ», ПАО «Випол», 2013. – 896 с. 3. Нехендзи Ю. А. Стальное литьё / Ю. А. Нехендзи. – М.: Металургиздат, 1949. – 766 с. 4. Синцов В. А. Линейная усадка сталей 0Х23Н28М3Д3Т и 10Х18Н9Т / В. А. Синцов, В. А. Чечулин // Изв. вузов. Чёрная металлургия. – 1972. – № 4. – С. 138-141. 5. Крынин И. Р. Свойства хромоникелевых сталей в зоне температур возникновения горячих трещин / И. Р. Крынин // Усадочные процессы в сплавах и отливках. – К.: Наукова думка, 1970. – С. 54-56. ЛИТЕРАТУРА загальну таблицю (рис. 4), в якій показано всі необхідні дані. Висновки Комплексним дослідженням ли- варних і механічних властивостей жаростійких сталей суттєво допов- нено відомості щодо характеристик високолегованих сплавів на основі заліза. Це дало можливість визна- чити гаму сталей для роботи в умо- вах агресивних середовищ різного складу до температур 1300 ºС. Розроблено програми прогно- зування якості розплавів з висо- ким вмістом хрому за першими результатами хімічного аналізу та температурами перегрівання. Розроблено програму розрахо- вування шихти для виплавляння хромоалюмінієвих сталей з вико- ристанням промислових шихтових матеріалів. Вікно введення даних для розраховування шихтиРис. 3. Приклад кінцевої таблиці розрахунку шихти для виплавляння сталі 35Х30Ю2ТЛ Рис. 4. 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 10 (269) ’2015 Yamshinskiy M., Fedorov G., Radchenko K. Prediction of casting and mechanical properties of heat-resistant steelsSummary The influence of alloying elements on properties of the steels in the broad hromoalyuminievyh wide limits Concentrations (chromium – 20...30 % aluminum – 1...7 % titanium – 0,1...0,8 %), was studied. By the mathematical methods for processing experimental data and was calculated correlation coefficients of the regression equation to predict the mechanical properties of the casting and the first chemical analysis during melting of steel. In the programmatic environment Microsoft Visual Studio 2010 have been designed a software package which allows technologist-caster to optimize their work by calculation of the charge, to predict the properties of correctin of the chemical composition of the alloy during the melting process. hromoalyuminieva steel, the chemical composition, casting properties, mechanical properties, the charge calculation, forecasting propertiesKeywords Поступила 23.09.2015 Исследовано влияние легирующих элементов на свойства хромоалюминиевых сталей в широких пределах их концентраций (хром – 20...30 %, алюминий – 1...7 %, титан – 0,1...0,8 %). С помощью математических методов обработки экспериментальных данных рассчитаны коэффициенты корреляции и уравнения регрессии для прогнозирования литейных и механических свойств по первому химическому анализу во время плавления стали. В програмной среде Microsoft Visual Studio 2010 разработан программный комплекс, позволяющий технологу- литейщику оптимизировать свою работу от расчёта шихты, прогнозирования свойств до корректировки химического состава сплава при проведении процесса плавления. Ямшинський Н. Н., Федоров Г. Е., Радченко К. С. Прогнозирование литейных и механических свойств жаростойких сталей Аннотация Ключевые слова хромоалюминиева сталь, химический состав, литейные свойства, механические свой- ства, расчёт шихты, прогнозирование свойств

Прогнозуровання ливарних і механічних властивостей жаростійких сталей

Репозитарії

Схожі ресурси