Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Санкт-Петербург, Россия)

Л. Ю. Добош, доцент, канд. техн. наук, dobosh87@mail.ru
А. И. Чурсин, студент, churs04@mail.ru

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова (Магнитогорск, Россия)
Н. А. Феоктистов, зав. кафедрой литейных процессов и материаловедения, канд. техн. наук, доцент, fna87@mail.ru

В. М. Голод, консультант, канд. техн. наук

Cталь Гадфильда (110Г13Л) представляет собой высокомарганцовистую сталь, отличительным свойством которой является высокое сопротивление износу (истиранию) при больших давлениях или ударных нагрузках. Механические и эксплуатационные свойства изделий, получаемых из стали Гадфильда (110Г13Л), определяются параметрами микроструктуры, которые формируются в процессе первичной кристаллизации в виде дендритов твердого
раствора. Дендритная структура является наиболее серьезным препятствием для актуального прогнозирования и, как следствие, для управления литейными процессами. Это связано с морфологической сложностью дисперсной системы стволов и ветвей дендритов, непрерывно изменяющихся в результате коалесценции кристаллизующегося сплава. Несмотря на многочисленные исследования дендритной структуры, до сих пор продолжается поиск адекватной реализации как экспериментального, так и компьютерного анализа ее эволюции. Зачастую модели структурно-фазовых превращений содержат размер вторичных междуосных промежутков 2 в качестве базового параметра, принимая его неизменным в ходе затвердевания. В данной работе проведено сравнительное исследование и выполнена оценка влияния скорости охлаждения на параметры дендритной микроструктуры стали Гадфильда (110Г13Л) и продемонстрирована методика анализа результатов металлографических исследований.

1. ГОСТ 977-88. Отливки стальные. Общие технические условия. – Введ. 01.01.1990.
2. Gorlenko D., Vdovin K., Feoktistov N. Mechanisms of cast structure and stressed state formation in Hadfield steel // China foundry. 2016. Vol. 13, № 6. P. 433–442.
3. Добош Л. Ю., Голод В. М., Феоктистов Н. А., Салынова М. А. Поиск закономерностей зерновой коалесценции и ее взаимосвязи с дендритной структурой стали 110Г13Л // Литейное производство сегодня и завтра: Труды 14-й международной научно-практической конференции. – Санкт-Петербург, 2023. – С. 329–339.
4. Stefanescu D. M. Science and engineering of casing solidification. – Switzerland : Springer, 2015. – 556 p.
5. Курц У., Фишер Д. Фундаментальные основы затвердевания. – М. ; Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2013. – 300 с.
6. Kurz W., Rappaz M., Trivedy R. Progress in modeling solidified microstructure in metals and alloys. Part 2: Dendrites from 2001 to 2018 // International materials reviews. 2019. Vol. 64. P. 311–354.
7. Vandersluis E., Ravindran C. Comparison of Measurement Methods for Secondary Dendrite Arm Spacing // Technical note. Springer science + Business media New York and ASM International. 2017. Vol.6. P. 89–94.
8. Голод В. М., Емельянов К. И., Орлова И. Г. Дендритная микронеоднородность литой стали: обзор проблем и их компьютерный анализ (Часть 2) // Черные металлы. 2013. № 9. С. 25–32.
9. Kaya H., Cadirli E., Gündüz M. Dendritic growth in an aluminum-silicon alloy // Journal of materials engineering and performance. 2007. Vol. 16. P. 12–21.
10. Melo M. L. N. M., Rizzo E. M. S., Santos R. G. Predicting dendrite arm spacing and their effect on microporosity formation in directionally solidified Al-Cu alloy // Journal of materials science. 2005. Vol. 40. P. 1599–1609.
11. Battle T. P., Pehlke R. D. Mathematic modeling of microsegregation in binary metallic alloys // Metallurgical and materials transactions B. 1990. Vol. 21. P. 357–375.
12. Moujekwu C. A., Samarasekera I. V., Brimacombe J. K. Heat transfer and microstructure during the early stages of metal solidification // Metallurgical and materials transactions B. 1995. Vol. 26. P. 361–382.
13. Han Q., Hu H., Zhong X. Models for the isothermal coarsening of secondary dendrite arms in multicomponent alloys // Metallurgical and materials transactions B. 1997. Vol. 28. P. 1185–1187.
14. А. с. № 2016616169. Программный комплекс «NON/EQUILIBR.KRIST.Modeling» / Голод В. М., Добош Л. Ю.; заявл. 11.04.2016; опубл. 07.06.2016.
15. Добош Л. Ю., Голод В. М. Компьютерное моделирование и системная диагностика дендритной структуры многокомпонентных алюминиевых сплавов // Литейное производство. 2020. № 9. С. 23–30.
16. Добош Л. Ю. Кристаллизация алюминиевых сплавов: компьютерное моделирование и прогноз микроструктуры: монография. – Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2023. – 205 c.
17. А. с. 2013661257. Программный комплекс «POLYTHERM-TD» / Савельев К. Д., Голод В. М.; заявл. 15.10.2013; опубл. 03.12.2013.
18. Kazakov A. A., Kiselev D. Industrial application of Thixomet image analyzer for quantitative description of steel and alloys // Metallography, Microstructure, and Analysis. 2016. Vol. 5. No.4. P. 294–301.
19. Абезгауз Г. Г., Тронь А. П. Справочник по вероятностным расчетам. 2-е изд. – Москва : Воениздат, 1970. – 536 с.