DOI: 10.52150/2522-9117-2021-35-246-262

Греков Станіслав Вікторович, Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-2848-0999. Е-mail: GSV4321@i.ua

Тогобицька Дар’я Миколаївна, д.т.н., проф., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-6413-4823

Піптюк Віталій Петрович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-2915-1756

Кукса Олег Володимирович, к.т.н., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107

Ліхачов Юрій Михайлович, Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107

РОЗВИТОК АЛГОРИТМУ ОПИСУ МІЖАТОМНОЇ ВЗАЄМОДІЇ В РОЗПЛАВАХ НА ОСНОВІ ЗАЛІЗА З АТОМАМИ ВПРОВАДЖЕННЯ

Анотація. Метою роботи є розвиток алгоритму розрахунку параметрів міжатомної взаємодії в розплавах при наявності атомів впровадження. Поряд з багатовартісними експериментальними методами дослідження, що дозволяють отримувати температурні і концентраційні залежності структурно-чутливих властивостей розплавів (щільність, в’язкість, електроопір та ін.), і з дифракційними методами дослідження (рентгено-, електроно- і нейтронографія з використанням синхротронного або магнітно-гальмівного, рентгенівського випромінювання), теоретичні дослідження (методами комп’ютерного моделювання) є менш витратними та доповнюють всі інші методи досліджень. Проведений короткий аналіз аспектів  сучасних квазікристалічних теорій будови металевих розплавів. Так як положення про те, що рідкі металеві матеріали мають спадкоємну структуру їх кристалічного стану, зроблений аналіз уявлень про атоми впровадження (водень, кисень, азот, бор, вуглець) для розплавів на основі заліза. Запропоновані структури елементарних комірок для гідридів, оксидів, нітридів, боридів і цементиту залізовмістких розплавів. Існуюча методика розроблена співробітниками ІЧМ НАНУ на основі концепції спрямованого хімічного зв’язку, яка передбачає структуру будови металевих розплавів з упорядкуванням різних атомів по типу заміщення. Між’ядерна відстань та інші інтегральні і порційні параметри розраховуються за системою рівнянь парних взаємодій різних і однакових атомів в елементарній комірці структури у першій координаційній (ближній порядок) та другій (дальній порядок їх розташування) сферах. Виникла потреба введення додаткової (третьої) координаційної сфери взаємодії для упорядкування атомів впровадження в розплавах на основі заліза. Розроблена методика теоретичної оцінки та показана доцільність врахування відмінностей від існуючих уявлень (згідно теорії Е. В. Приходько) про структуроутворення металевих розплавів з елементами впровадження для подальшого моделювання  процесів легування та мікролегування. Запропонований алгоритм перерахунку параметрів міжатомної взаємодії. Доцільність підтверджена підвищенням точності співвідношень розрахункових і експериментальних даних механічних властивостей сталей зварювального призначення.

Ключові слова: методика, структура, атоми заміщення і впровадження.

Посилання на цитування: Греков С. В., Тогобицька Д. М., Піптюк В. П., Кукса О. В., Ліхочов Ю. М. Розвиток алгоритму опису міжатомної взаємодії в розплавах на основі заліза з атомами впровадження. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2021. Вип. 35. С. 246-262. [in Ukrainian]. DOI: 10.52150/2522-9117-2021-35-246-262

Перелік посилань

1. Жукова Л. А. Строение металлических жидкостей : учебное пособие. Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2002. 46 с.
2. Френкель Я. И. Введение в теорию металлов. Москва : Государственное издательство физико-математической литературы. 1958. 368 с.
3. Бачинский О. И. О зависимости внутреннего трения жидкостей от их химической природы. Приложения к протоколу Московского общества испытаний природы (МОИП). 1900. № 7. 120 с.
4. Stewart W. X-ray diffraction in liquids. Reviews of Modern Physics. 1930. Vol. 2. № 1. P. 116-122.
5. Бернал Дж. Д. Успехи химии. 1961. Т. С. 1312-1323.
6. Пономаренко А. Г. Вопросы термодинамики фаз переменного состава, имеющих коллективную электронную систему. Журнал физической химии. 1974. Т. Вып. 7. С. 1668-1671.
7. Кожеуров В. А. К термодинамике растворов внедрения. Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1965. № С. 10-16.
8. Приходько Э. В. Металлохимия многокомпонентных систем. Москва : Металлургия. 1995. 320 с.
9. Фазы и структуры на диаграмме железо – цементит : вэб-сайт. URL: https://studopedia.ru/3_165562_fazi-i-strukturi-na-diagramme-sostoyaniya-zhelezo-tsementit.html
10. Строение металлургических сплавов : вэб-сайт. URL: https://studfiles.net/preview/2532146/
11. Цементит в углеродистых сталях: коллектив. монография (под ред. В. М. Счастливцева). Екатеринбург : Издательство УМЦ УПИ, 2017. 380 с.
12. Самсонов Г. В., Винницкий И. М. Тугоплавкие соединения (справочник). 2-е издание. Москва : Металлургия, 1976. 560 с.
13. Игнатьев В. С., Вихлевщук В. А., Черногрицкий В. М., Пиптюк В. П. Изучение свойств ферросплавов и лигатур для микролегирования и раскисления стали. Изв. вузов. Черная металлургия. 1988. № С. 37-42.
14. Вихлевщук В. А., Игнатьев В. С., Омесь Ю. Н. Комплексное исследование свойств легирующих и микролегирующих материалов. Теория и практика металлургии. 1999. № С. 29-30.
15. Голованенко С. А., Зикеев В. Н., Серебряная Е. Б. Влияние легирующих элементов и структуры на сопротивление конструкционных сталей водородному охрупчиванию. Металловедение и термическая обработка металлов. 1978. № С. 2-14.
16. Парусов В. В., Сычков А. Б., Чуйко И. Н. Влияние химического состава на структуру, свойства и технологическую пластичность катанки сварочного назначения из стали Св-08ГНМ. Теория и практика металлургии. 2009. № 1-2. С. 98–102.