Створено теоретико-експериментальні засади оцінювання воднево-корозійного руйнування конструкційних сталей, які працюють під впливом відповідного середовища з одночасною дією механічного навантаження. Досліджено процеси зародження та розвитку мікро- та макротріщин у конструкційних сталях під дією зазначених фізико-хімічних чинників і пружні динамічні поля, які за цього виникають у твердому тілі. Для ефективного виявлення цих процесів розроблено науково обгрунтовані підходи щодо акустико-емісійного діагностування тріщиноподібних дефектів на засадах механіки руйнування та з використанням акустико-емісійної моделі оцінки виникнення та докритичного розвитку корозійно-водневих тріщин у металічних тілах. Створена модель передбачає врахування фізико-хімічних процесів, що відбуваються у металі (зокрема у вершині тріщин) під час електролітичного переносу водню та наводнення з газової фази, а також домінувальної дії механізму водневого окрихчення. Показано, що ранні стадії зародження та розвитку тріщиноподібних дефектів корозійно-водневого походження супроводжуються дискретними сигналами акустичної емісії, за допомогою яких є можливим визначення механізмів водневого чи корозійного розтріскування сталей, ступінь їх об'ємної пошкодженості.

  Скачати повний текст

В дисертації представлені наукові основи теорії і практики тривимірної растрово-електронномікроскопічної стереофрактографії. Вони грунтуються на комп'ютерній фотограмметричній обробці стереозображень, побудові та стереолого-стереометричній оцінках цифрових моделей фрактографічних поверхонь. Теоретично і практично обгрунтовані принципи фрактальності в механіці руйнування. Експериментальними дослідженнями і математичним моделюванням визначено оптимальний хімсклад виготовлених лопаток дробометальних апаратів.

  Скачати повний текст

Удосконалено технологію порошкового алітування листової низьковуглецевої сталі. Розроблено ресурсоощадну технологію виробництва оснащення для хіміко-термічної обробки (ХТО) з високою експуатаційною довговічністю. Розроблено принципи вибору матеріалу листових заготівок з низьковуглецевої сталі, які підлягають алітуванню, з урахуванням забезпечення в них високої жаростійкості та мінімальної деформації. Ці властивості досягаються за однакової глибини шару з обох боків за товщиною листа, за цього основний метал між алітованими шарами повинен придбати після алітування евтектоїдну структуру. З застосуванням математичного планування експерименту досліджено вплив режиму алітування та параметрів термоциклювання, що імітує роботу оснащення ХТО, на структурно-фазові зміни в алітованому шарі.

  Скачати повний текст

Вивчено вплив термоциклічної обробки на мікро- та субструктурну будову валкових і штампових сталей, механічні й експлуатаційні характеристики інструменту гарячої деформації та розроблено нові режими термоциклічної обробки (ТЦО) зі змінними температурами циклування, що допомагають гнучко керувати комплексом властивостей та підвищити довговічність інструменту. Визначено оптимальні режими ТЦО зі змінними верхніми та нижніми температурами в циклах для валкових сталей 50ХН і 60ХН, що проводяться з урахуванням переважного типу розруйнування робочої поверхні інструменту (тріщини розпалу та знос). Зазначено, що за допомогою певних параметрів ТЦО підвищено розпалостійкість в 1,4 - 1,5 рази, а також збільшено зносостійкість в 1,2 - 1,9 рази в порівнянні з типовим режимом обробки. Встановлено, що ТЦО застосовують як протифлокенову обробку, збільшуючи густину дислокацій в поверхневих шарах виробу, створюючи умови для більш ефективного видалення водню, розкрито практичне значення для сталевих валків великих розмірів. Доведено, що ТЦО штампових сталей 5ХНМ, 5Х2НМА і 5Х3В3МФС з охолоджуванням в масло з останнього нагріву і подальшим відпуском на твердість допомагає одержати більш дисперсну, однорідну мікроструктуру, підвищити стійкість сталей до розміцнення під час відпуска, покращити комплекс властивостей, підвищити зносостійкість сталі 5ХНМ на 11 - 22 %, розпалостійкість в 1,4 рази і більше, а також доведено, що ТЦО стимулює в сталях ефект вторинного твердіння.

  Скачати повний текст

Встановлено кількісні закономірності впливу хімічного складу промислових сталей на вміст в них водню. Створено комплекс комп'ютерних програм для оптимізації технологій ПФО металовиробів з урахуванням розподілів температур, структурних складових і напруг. Розроблено рекомендації щодо вдосконалення ПФО мелючих куль і залізничних рейок за умов ВАТ "Азовсталь", які дозволили знизити відбракування по флокенах на 30 - 50 %.

  Скачати повний текст

Розроблено методику визначення міцнісних характеристик сталі з застосуванням методу "зрізування різьби". Досліджено механізм руйнації витка різьби під час визначення міцності сталі. Проведено порівняльні випробування різноманітних сталей методом "зрізування різьби" і стандартним методом. Отримано перехідні рівняння регресії переходу від одного виду випробування до іншого (стандартного). Досліджено вплив напруженого стану в елементах конструкцій на результат міцності сталі в працюючих конструкціях. Наведено результати випробувань міцності сталі в різноманітних конструкціях промислових будівель. Визначено умови застосування методу "зрізування різьби" під час випробування різноманітних конструкцій.

  Скачати повний текст

Вдосконалено методики та створено оригінальні установки для випробувань металів за методом інструментованого індентування в лабораторних і промислових умовах під час різноманітних режимів статичного та циклічного навантаження в макродіапазоні зусиль індентування. Проведено порівняльний аналіз ряду відомих методик визначення характеристик міцності вуглецевих і теплостійких сталей за діаграмами індентування. Виявлено обмеження даних методик і розроблено рекомендації щодо їх застосування для розглянутих сталей. Визначено розподіл характеристик міцності та твердості металу по висоті та товщині вузла зварного з'єднання № 111-1 "гарячого" колектора з корпусом парогенератора після напрацювання, який, зокрема, по висоті має складний немонотонний характер зі зміною межі міцності металу до 35 %.

  Скачати повний текст

Проаналізовано роль водневого чинника у сірководневому корозійному розтріскуванні під напругою (СКРН) низьколегованих роторних і трубних сталей та їх зварних з'єднань (ЗЗ), а також розроблено на даній основі методи підвищення їх корозійно-механічної тривкості. На підставі досліджень опірності низьколегованих сталей СКРН та залежності їх тривкості від потенціалів поляризації, проникливості водню, визначення концентрації залишкового водню у зруйнованому металі, поляризаційних електрохімічних, металографічних та фактографічних досліджень показано, що руйнування вказаних сталей реалізується за умов активно-пасивного переходу поверхні, а головну роль відіграє дифузійно-рухливий водень. Підтверджено ефективність рафінування трубних сталей металургійними методами, зокрема, електрошлаковим переплавленням, з метою підвищення їх опору СКРН. Оптимізовано режими зварювання, термічної обробки ЗЗ, хімічний склад зварювального дроту щодо забезпечення належної довготривалої міцності ЗЗ у сірководневих середовищах.

  Скачати повний текст

Розроблено методологічні підходи до вивчення впливу наводнення на фізико-механічні властивості сплавів на основі Fe і Ni, легованих вуглецем та азотом. Встановлено аналітичну залежність, що зв'язує обмінну енергію феромагнітного сплаву з ГЦК-структурою та енергію активації проникання водню. Виявлено конкуруючий вплив водню та вуглецю на параметри феромагнітного перетворення в сплавах системи Fe - Ni. Визначено, що водень знижує, а вуглець підвищує температуру точки Кюрі сплаву FeNi (36 %). Запропоновано фізичний механізм покращання інварних та міцнісних властивостей цього сплаву за водневої обробки. Встановлено закономірності протікання процесу зневуглецювання (водневої корозії) сталі 10Х9ВФА за водневої обробки за умови підвищених температур. Показано, що сумісна дія водню та азоту інтенсифікує процес азотування конструкційних матеріалів. Встановлено, що термічна обробка у водні прискорює процеси атомного впорядкування у сплавах системи Ni - W - Re, що дозволяє покращити їх фізико-механічні характеристики. Запропоновано експрес-методику визначення часу зневуглецювання конструкційних матеріалів на основі вимірювання кінетики зміни їх електрофізичних властивостей та експрес-методику оптимізації умов азотування конструкційних матеріалів з азотоводневих сумішей на основі вимірювання їх водневої проникності.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено вплив вуглецю та марганцю на термічне розширення ГЦК Fe - Ni - C та Fe - Ni - Mn - C сплавів інварного класу та з'ясовано природу цього впливу на підставі аналізу даних вимірювань мессбауерівських спектрів, малокутового розсіяння нейтронів, пружних модулів, магнітної сприйнятливості та намагніченості насичення. Для вимірювань термічного розширення сплавів створено низькотемпературний дилатометр та комп'ютерні програми для автоматичного управління вимірюваннями та обробки експериментальних даних. аномальну поведінку їх термічного розширення. За результатами проведеного мессбауерівського аналізу й аналізу кривих малокутового розсіяння нейтронів свіжеутворених твердих розчинів та відпалених сплавів показано, що вуглець викликає формування неоднорідної магнітної структури, яка відповідає за наомальну поведінку магнітних властивостей та термічного розширення Fe - Ni - C та Fe - Ni - Mn - C сплавів. За даними малокутового розсіяння нейтронів оцінено середні розміри неоднорідностей, що не перевищують 20 нм. Показано, як змінюється розподіл надтонких магнітних полів у сплавах після різних термообробок. Уперше оцінено ізомерні зсуви за розмитими спектрами Fe - Ni та Fe - Ni - C сплавів.

  Скачати повний текст

Розглянуто проблему підвищення ефективності поверхневого пластичного деформування (ППД) обкачуванням роликами деталей з високоміцних сталей 30ХГСН2А та 45ХНМФА шляхом наведення у поверхневому шарі деталі рівня залишкових стискувальних макронапружень. Проаналізовано основні закономірності формування залишкового напруженого стану в процесі деформування обкачуванням роликами. Відзначено, що критерієм якості поверхні деталей з високоміцних сталей після ППД є рівень залишкових напружень. Визначено знеміцнені локальні зони на поверхні деталей (за рівнем стискувальних залишкових напружень) на основі рентгенівської тензометрії для виміру напружень. З'совано, що за допомогою даних зон знижується ефективність ППД та втомна міцність (границя витривалості зменшується на 30 %). Описано оптимальні способи зміцнення деталей за результатами проведених комплексних досліджень фізико-механічних та структурних характеристик залишкових напружень. Доведено, що за рахунок змін технологічної схеми обкачування роликами збільшується довговічність деталей з високоміцних сталей у 2 - 2,5 рази.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено дослідженню формування структурного стану моно- та полікристалів заліза та сплавів на його основі в різко нерівноважних умовах імпульсної лазерної обробки. Показано, що значні швидкості нагріву-охолодження при лазерній обробці призводять до пониження температури gamma-alpha-перетворення і утворення gamma-фази. У цьому випадку спостерігається перекристалізація монокристалів alpha-заліза, внаслідок якої формуються полікристалічна складова alpha-заліза із параметром ОЦК решітки, який відповідає вихідному, а при оплавленні у вузькому інтервалі густин енергії також і монокристалічні області gamma-фази із збільшеним параметром ГЦК решітки та значною текстурою. Встановлено, що механічні властивості по глибині зони лазерного впливу визначаються переважно структурними факторами і змінюються по немонотонних кривих з максимумом. Виявлено вплив енергетичних параметрів імпульсного лазерного випромінювання на формування хвилястої мікрогеометрії поверхні. Описано залежність характеру залишкових напруг від режимів лазерної обробки вуглецевих сталей.

  Скачати повний текст

Наведено комплексну оцінку основних закономірностей впливу хімічної природи неметалевих включень (НМВ) сталі на її довговічність та ефективність поверхневої модифікації. На базі одержаних даних розроблено синергічні металохелатуючі композиції (СМХК) на вторинній сировині зі зниженою екологічною небезпекою та з високою ефективністю підвищення довговічності сталі в агресивних середовищах наномасштабним поверхневим металохелатуванням. Встановлено ряди небезпеки НМВ у сталі 20, Х18Н10Т модельних плавок: оксиди, нітриди, сульфіди та пластичні силікати за електрохімічною гетерогенністю, наводнюванням у NACE й інших наводнювальних технологічних сердовищах; за концентрацією термічних (мозаїчних) механічних напружень на міжфазній межі Me-НМВ. Розроблено на базі кореляцій показників фізико-хімічних явищ на поверхні, в поверхневому шарі й об'ємі металу з характеристиками синергістів активні синергічні металохелатуючі композиції, які є ефективними для поверхневої модифікації сталі з метою підвищення її довговічності, експлуатаційної надійності й екологічної безпеки. Здійснено практичне впровадження основних результатів наукового дослідження.

  Скачати повний текст

Удосконалено технологію безперервного розливання та формування сортових заготівок з середньо- та високовуглецевих сталей і підвищення їх якості за рахунок використання нових способів і технологічних схем електромагнітного перемішування металу та розробки оригінальних манітогідродинамічних пристроїв для їх реалізації. Створено оригінальні МГД пристрої, що одночасно створюють обертальний момент і пульсуючий електромагнітний тиск, хвилі якого поширюються вздовж осі заготовки. Їх функціонування за резонансних режимів забезпечило стабілізацію кірки, що формувалась, інтенсифікацію теплового потоку через стінки кристалізатора, збільшення в середньому на 15 % теплозйому від зливка, зменшення на 80 % глибини проникнення струменя, що надходить з проміжного ковша в кристалізатор. Це призвело до підплавлення дендритів у двофазній зоні зливка, що кристалізується. Розроблено нові технічні рішення й електромагнітні системи для пригнічення збурень на меніску за рахунок живлення пристрою електромагнітного перемішування (ЕМП) полігармонійним струмом і фінальні неявнополюсні перемішувачі, що створюють завдяки значному індукованому у розплаві струму потужний обертовий момент під час формування зливка у кінцевій зоні. Визначено раціональні режими перемішування та параметри роботи пристроїв ЕМП. За цього знизилась вартість пристроїв ЕМП, систем їх живлення та капітальних вкладень у разі їх установки на машинах безперервного лиття заготовок.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Побудовано просторову фазово-концентраційну діаграму, яка дозволяє визначити межу до- і заперитектичної фазових областей кристалізації конструкційних сталей залежно від вмісту вуглецю, кремнію й марганцю. Показано, що у сталях, які містять 0,25 - 0,33 % вуглецю, легованих кремнієм і марганцем (близько 1,0 % кожного елемента), структура аустеніту характеризується найменшими розмірами дендритних вісей (I, II, III порядків), зерен, а також рівномірним розподілом ділянок концентраційної мікронеоднорідності. Виявлено спадкоємний взаємозв'язок концентраційних і морфологічних особливостей дендритної структури з параметрами кінцевої структури прокату. Установлено, що у конструкційному прокаті з низьколегованих сталей, що містять кремній і марганець, концентраційна мікронеоднорідність утворюється переважно внаслідок розвитку лікваційних процесів кремнію. Кількість і рівномірність чергування зон, збагачених і збіднених легувальними елементами, впливає на комплекс механічних властивостей та експлуатаційних характеристик конструкційного прокату.

  Скачати повний текст

Проведено промислове випробування ДТО прокатки за знижених температур під час кінцевих етапів процесу за умов дрібносортового стану 250-1 меткомбінату "Криворіжсталь". Встановлено підвищення характеристик міцності та пластичності термозміцненої арматури, отриманої за знижених температур, що сприяє підвищенню рівня довговічності такого прокату.

  Скачати повний текст

Системно досліджено та встановлено закономірності, які оцінюють ступінь впливу хімічно активних модифікувальних елементів Ва, Ca, Mg, Sr, Zr, РЗМ в складі FeSi на формування фазового складу та структури виливків з високоміцного чавуну. Встановлено параметри процесів пізнього модифікування, які в поєднанні зі швидкістю охолодження, характерною для виливків завтовшки 2,5 - 3 мм забезпечують одержання подрібненої литої структури. Експериментально встановлено кінетичні особливості розчинення магнієвих лігатур у рідкому чавуні за внутрішньоформового модифікування в залежно від температури заливання. Встановлено кількісний взаємозв'язок вмісту Mg, Sі, Ni зі структурою та механічними властивостями високоміцного чавуну.

  Скачати повний текст

Виявлено основні закономірності впливу режимів попередньої пластичної деформації (ППД) на напруження сколювання наводненої та ненаводненої теплостійкості сталі. З'ясовано, що збільшення ППД розтягом і комбінованим розтягом збільшує напруження сколювання ненаводненої теплостійкості сталі у порівнянні з первісним матеріалом. Встановлено, що у всіх випадках напруження сколювання за комбінованого розтягу залишається меншим, ніж після звичайного ППД. Вперше виявлено зниження ефекту попереднього термомеханічного навантаження (ПТН) теплостійкої сталі внаслідок електролітичного наводнювання. Розроблено методику оцінки впливу попереднього термомеханічного навантаження на опір крихкому руйнуванню теплостійкої сталі на базі аналізу НДС методом скінченних елементів і локального критерію руйнування, що передбачає досягнення нормальним напруженням критичного значення на певній відстані від вістря тріщини, встановленій на підставі фрактографічних оцінок зародження сепаратної тріщини в околі її вершини.

  Скачати повний текст