DOI: 10.52150/2522-9117-2018-32-361-370

Снігура Ірина Романівна, м.н.с., Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107
Тогобицька Дар’я Миколаївна, д-р техн. наук, проф., зав.відділом, Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107; e-mail:dntog@ukr.net, ORSID 0000-0001-6413-4823

Роль врахування міжатомної взаємодії при прогнозуванні комплексу структурно-чуттєвих властивостей сталей та сплавів спеціального призначення

Анотація. Метою роботи є виявлення впливу хімічного складу сталей і сплавів спеціального призначення на формування їх фізико-хімічних і структурночутливих властивостей. Це завдання вирішується шляхом математичного моделювання нероздільного ланцюжка «склад – структура – властивість» з урахуванням параметрів міжатомної взаємодії в розплаві на основі концепції спрямованої хімічного зв’язку. Розплав стали розглядається як хімічно однорідна система, а стан розплавів виражається через сукупність інтегральних параметрів, основними з яких є: Zy – параметр стану заряду системи (е); г – статистично середня меж’ядерна відстань (10-1нм); tgα – постійна для кожного елемента, що характеризує зміну радіуса іона при зміні його заряду. На базі експериментальної інформації про властивості та з використанням параметрів міжатомної взаємодії запропоновано розрахункові моделі для прогнозування властивостей сталей і сплавів. У прогнозних моделях враховано параметри мікронеоднорідності сталі, що забезпечило високу точність оперативного прогнозу. Порівняльний аналіз отриманих результатів расплавляемості стали з відповідними розрахунками на основі програмного комплексу JMatPro підтвердив ефективність використання параметрів міжатомної взаємодії в якості модельних. Пропоновані моделі для визначення расплавляемості хромонікелевих сталей рекомендовано до застосування з вмістом основних елементів Cr, Ni від 0 до 30%. Результати досліджень рекомендуються до використання в промислових умовах за допомогою інтеграції розроблених моделей в АСУТП сталеплавильного виробництва, що сприятиме спрямованому формуванню складу і властивостей продуктів плавки, а також зниження енергетичних витрат.
Ключові слова: спеціальні стали, параметри міжатомної взаємодії, фізикохімічні властивості, мікронеоднорідність, прогнозні моделі

Бібліографічний список
1. Naydek V. L., Melnik S. G., Verkhovlyuk A. M. Clusters – structural components of metal melts. Metal and Casting of Ukraine .- 2015. – № 7.- P. 21-24.
2. Skrebtsov A.M. Liquid metals. Their properties and structure. Textbook for universities. Mariupol, Perm State Technical University, 2010. – 252.
3. Proceedings of the XIII Russian Conference “The structure and properties of metallic and slag melts”. T.1. Ekaterinburg: Ural Branch of RAS, 2011. – 218 p.
4. Hansen J.P., MacDonald I.R., Theory of Simple Liquids, Academic Press, London, 1986.
5. The structure of metallic liquids: Tutorial. L.A. Zhukov. Ekaterinburg: USTU-UPI, 2002. 46 p.
6. Vikhlevshchuk V.A., Kharakhulakh V.S., Brodsky S.S. Ladle steel finishing: – Dnepropetrovsk: System technologies, 2000 – 190 p.
7. Ladyanov V. I., Novokhatsky I. A., S. V. Logunov. Estimation of the lifetime of clusters in liquid metals. Izv. Academy of Sciences of the USSR. Metals. 1995. № 2. From 13-22.
8. Prikhodko E. V. Efficiency of complex alloying of steels and alloys. – K .: Naukova Dumka, 1995. – 292s.
9. Snihura I.R., Togobitskaya D.N. Prediction of melting and crystallization temperatures of nickel-chrome steels. – Modern problems and metals. Наукові вісті. No. 21, Vol. 1, 2018 – p. 67 – 72.
10. Togobitskaya D.N., Snihura I.R. Prediction of liquidus temperatures and solidus of metal melts based on the concept of targeted chemical bonding. International scientific and technical journal “Automated technologies and production” Magnitogorsk. – № 3, 2016. – p. 64 – 69.
11. Togobitskaya D.N., Golovko L.A., Snihura I.R. Investigation of the microinhomogeneity of one-component metal melts in the region of the abovelikvidusnyh temperatures based on the interatomic interaction parameters. – VII International Scientific and Practical Conference “Science in the modern world.” – Kiev, March 19, 2016 – p. 37 – 44
12. Togobitskaya D.N., Snihura I.R., Stepanenko D.A. Prediction of liquidus temperatures in aluminum and magnesium alloys based on the concept of a directed chemical bond. – Materials of the XVth All-Ukrainian Competitive Scientific Practical Conference of the Special Metalurgy: Vchora, CGN, Tomorrow. – 2017, p. 1139 – 1148.37 – 44
13. Computer simulation of the melting and crystallization temperatures of specialpurpose alloys. [D.N.Togobitskaya, M.Shaper, O.Gridin, I.R.Snihura]. – Steel. № 6. 2018 – p. 11 – 15.
14. Gaiduk S.V., Kononov V.V., Kurenkova V.V. Obtaining predictive mathematical models for calculating the thermodynamic parameters of casting high-temperature nickel alloys. SEM-2015. – № 5. – p. 31-37.
15. Petrushin N.V., Svetlov I.L. Physico-chemical and structural characteristics of hightemperature nickel alloys. Metals. 2001. No. 2. C 63 – 73.
16. Kablov, E.N., Golubovsky, E.R. Heat resistance of nickel alloys. M .: Mashinostroenie, 1998. 464 p.
17. Kablov E.N., Petrushin N.V., Svetlov I.L., Demonis I.M. Heat-resistant nickel alloys for advanced aviation GTE // Light alloy technology. 2007. № 2. P. 6 – 16.