Звіт про науково-дослідну роботу: „Прогнозоване управління структурою і властивостями сталей з карбідним і карбонітридним зміцненням шляхом урахування термодинаміки і кінетики фазових перетворень”

Abstract

ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ – процеси структуроутворення в ході фазових перетворень і їх математичне моделювання. МЕТА РОБОТИ – розробка і вдосконалення принципів комплексного мікролегування і деформаційно-термічної обробки з використанням комп’ютерного моделювання фазових перетворень з урахуванням їх термодинаміки і кінетики для управління структурою і властивостями залізовуглецевих сплавів при одержанні високоміцних та пластичних сталей. Методи дослідження – математичне і комп’ютерне моделювання процесів фазових перетворень і виділення карбонітридних частинок, оптична мікроскопія, електронна мікроскопія з мікроренгеноспектральним аналізом, Оже-спектроскопія, статистична обробка даних. Розроблені математичні моделі і відповідні комп’ютерні програми, що описують фазові перетворення і виділення частинок карбонітридів у комплексно легованих сталях. Розроблена програма дозволяє описувати кінетику фазових перетворень як для ізотермічних умов, так і для випадків довільного режиму охолодження. Окрім того існує можливість опису процесів фазових перетворень в об’ємі виробу на основі експериментальних даних або даних теплофізичного розрахунку. Розроблена комп’ютерна модель також дозволяє спрогнозувати характеристики структури, а також врахувати вплив попередньої деформації. Проведені верифікаційні експерименти для перевірки і корегування комп’ютерних моделей. Розроблена лабораторна установка для керованого охолодження зразків у потоці повітря. З її допомогою виконано ряд експериментів по термічній обробці сталей. Режим роботи установки в ході експериментів базувався на результатах моделювання фазових перетворень в умовах охолодження з непостійною швидкістю. Отримані результати позитивного впливу розроблених режимів обробки на структуру і властивості досліджених зразків. Виконані масштабні дослідження з використанням промислових даних, спрямовані на підвищення пластичності і протидії крихкому руйнуванню евтектоїдних сталей. Розроблена комп’ютерна програма для виявлення прихованих залежностей, що базується на методі головних компонент, попередньої кластеризації даних і проведення багатофакторного регресійного аналізу на виявлених таким чином блоках даних. Створені комп’ютерні програми і результати досліджень можуть бути використані при розробці технологій термічної і деформаційно-термічної обробки широкого спектра низько- і середньолегованих сталей, прогнозування розподілення характеристик структури при виробництві прокату, поковок і виливок. Підвищення пластичності і розроблені методики протидії крихкому руйнування виробів з евтектоїдних сталей дозволяють значно знизити виробничій брак. За результатами роботи опубліковано 13 статей, з яких 7 у зарубіжних виданнях і 2 у вітчизняних виданнях, що входять до Scopus, 5 тез доповідей, отримано 2 патенти України на корисну модель і 1 свідоцтво про реєстрацію авторського права на комп’ютерну програму.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: ФАЗОВІ ПЕРЕТВОРЕННЯ, ТЕРМОДИНАМІКА, КІНЕТИКА, ЛЕГОВАНА СТАЛЬ, КАРБОНІТРИДИ, МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ, МІКРОСТРУКТУРА, МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ, СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ.