R&D PARK при АО «Узбекский комбинат технологических металлов» (Чирчик, Узбекистан)

А. А. Жумаев, начальник лаборатории исследования твердых сплавов, доцент, PhD, ahmadjon_jumaev@mail.ru

Ташкентский государственный транспортный университет (Ташкент, Узбекистан)
Х. А. Рахматов, базовый докторант кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство», x.raxmatov90@gmail.com

Навоийский государственный горный технологический университет (Навои, Узбекистан)
Н. Н. Хамроев, и. о. доцента, PhD, nurbekk_khamroev@mail.ru
Х. Х. Ашуров, и. о. доцента, PhD, k.khisrav1994@mail.ru

В статье представлены результаты комплексного анализа вариантов модификации микроструктуры сталей в зависимости от содержания редкоземельных металлов (РЗМ). Актуальность исследования обусловлена необходимостью научно обоснованного вовлечения запасов РЗМ в промышленный оборот Республики Узбекистан и формированием добавочной стоимости продукции металлургического комплекса. Рассмотрены термодинамические и кинетические аспекты взаимодействия РЗМ с кислородом, серой и азотом в расплаве, а также их роль в процессах раскисления, десульфурации и модифицирования неметаллических включений. Показано, что легирование сталей РЗМ приводит к существенному изменению механизмов кристаллизации и фазовых превращений в системе Fe–C (при содержании углерода до 2,14 % по массе), обеспечивая измельчение аустенитного зерна, формирование дисперсных включений сложного состава и стабилизацию мелкодисперсных структурных составляющих. Установлено, что оптимизация концентрации РЗМ, в том числе церия, способствует формированию более равномерной феррито-перлитной, бейнитной или мартенситной структуры, снижению уровня структурной неоднородности и повышению сопротивления зарождению и распространению трещин. Обобщение и систематизация разрозненных литературных данных позволили определить закономерности структурообразования в железоуглеродистых сплавах, легированных РЗМ, и выявить перспективные направления их применения. Полученные результаты формируют научную основу для разработки сталей нового поколения с повышенным комплексом прочностных и вязкостных характеристик, ориентированных на обеспечение технологической и экономической эффективности металлургического производства. 

Авторы выражают благодарность коллегам из Навоийского машиностроительного завода АО «НГМК» за возможность использования оборудования в процессе проведения исследовательских работ.

1. Wang L., Chin J. Application prospects and behavior of RE in new generation high strength steels with superior toughness // Rare Earth Soc. 2004. Vol. 1. pp. 48–54.
2. Zhou D., Peng P., Xu S., Liu J. Reasearch and application of rare earth in steel // Res. Stud. Foundry Equip. 2004. Vol. 3. pp. 35–38.
3. Hwang W., Fu J. Steel Metallurgy: Secondary Refining of Oxide Metallurgy // Hop Kee. 2012. pp. 217–247.
4. Sato A. Research project on innovative steels in Japan (STX-21 Project) // Ultra Steel 2000, Proceedings of the International Workshop on the Innovative Structural Materials for Infrastructure in 21st Century. pp. l–10.
5. Salvatori I. In European Project on Ultra Fine Grained Steels by Innovative Deformation Cycles // Proceedings of the Second International Conference on Advanced Structural Steels. 2004. pp. 342–356.
6. Жумаев А. А., Ахмедов Х. И., Мансуров Ю. Н., Куликов В. Ю. Легирование чугунов марок ИЧ280Х29НЛ И ИЧ330Х17Л с целью повышения их качества // Черные металлы. 2023. № 2. С. 4–9.
7. Weng Y. Steel with Ultra-Fine Grain: Refinement Theory of Steel Structure and Control Technology // Metallurgical Industry Press. 2003. pp. 19–40.
8. Жумаев А. А., Барановский К. Э., Мансуров Ю. Н., Ахмедов Х. И. Результаты исследования отливок из белых износостойких чугунов. Черные металлы. № 2. 2022. С. 4–9.
9. Sarma D. S., Karasev A., Jönsson P. On the role of non-metallic inclusions in the nucleation of acicular ferrite in steels // ISIJ Int. 2009. Vol. 49 pp. 1063–1074. DOI: 10.2355/isijinternational.49.1063
10. Yang Z., Wang F., Wang S., Song B. Intragranular ferrite formation mechanism and mechanical properties of non-quenched-and-tempered medium carbon steels // Steel Res. Int. 2008. Vol. 79. pp. 390–395.

11. Жумаев А. А., Мансуров Ю. Н., Маматкулов Дж. Дж., Абдуллев К. С. Фазовые превращения в сплавах железа с углеродом, легированных редкоземельными и переходными металлами. Черные металлы. № 11. 2020. С. 22–28.
12. Byun J., Shim J., Cho Y., Lee D. Non-metallic inclusion and intragranular nucleation of ferrite in Ti-killed C–Mn steel // Acta Mater. 2003. № 51 pp. 1593–1606. DOI: 10.1016/S1359-6454(02)00560-8
13. Cheng X., Xie C. Effect of rare earth elements on the erosion resistance of nitrided 40Cr steel // Wear. 2003. Vol. 254. pp. 415–420. DOI:10.1016/S0043-1648(03)00018-8
14. Suzuki S., Ichimiya K., Akita T. High tensile strength steel plates with excellent HAZ toughness for shipbuilding: JFE EWEL technology for excellent quality in HAZ of high heat input welded joints // JFE Tech. Rep. 2005. Vol. 5. pp. 24–29.
15. Аксенов А. А., Мансуров Ю. Н., Иванов Д. О. и др. Механическое легирование вторичного сырья для получения пеноалюминия // Металлург. 2017. № 61 (5–6). С. 475–484. DOI: 10.1007/s11015-017-0520-y
16. Мансуров Ю. Н., Рева В. П., Мансуров С. Ю., Белобородов М. В. Экономические и социальные основы развития материаловедения на Дальнем Востоке // Цветные металлы. 2016. № 11. С. 88–93.
17. Андреева А. А., Мансуров С. Ю., Миклушевский Д. В., Мансуров Ю. Н. Модель формирования инновационного процесса для крупных промышленных предприятий. Цветные металлы. 2015. № 3. С. 74–77.
18. Liu Z., Kuwabara M. Up-to-date progress of technology of oxide metallurgy and its practice. Steelmaking. 2007. Vol. 23. pp. 7–13.
19. Bai S., Zi Y. Vitamins in steel – Rare earth metals // Met. World. 2004. Vol. 1. pp. 42–43.
20. Chen Y. Promising application of rare earths in steel and non-ferrous metals // Rare Earth Inf. 200. Vol. 5. pp. 34–35.
21. Xu G. Rare Earths // Metallurgical Industry Press. 1995. pp. 29–132.
22. Cao X. Effect of Rare Earth Metal Cerium on the Texture and Properties of X80 Pipeline Steel // Master’s Thesis Inner Mongolia University of Science and Technology. 2013.
23. Исагулов А. З., Квон С. С., Куликов В. Ю., Жумаев А. А. Совершенствование состава износостойкого чугуна // Литейное производство. 11. 2023. С. 2–5.
24. Wang F. Influence of Y-mg Alloy on Structure and Properties in SS400 Steel // Master’s Thesis. Inner Mongolia University of Science and Technology. May 15, 2010.
25. Pang F., Yin S., Li J., Wang S. Study on deoxidization thermodynamics of trace rare earth element and formation mechanism of inclusions in LZ50 molten steel // J. Taiyuan Univ. Technol. 2011. Vol. 42. pp. 646–649.
26. Ma J., Liu F. Application of rare earth element in steel and its influence on steel properties // Res. Iron Steel. 2009. Vol. 3. pp. 54–56.
27. Zhou L., Tang L., Miao D. (et al) Rare earth alloying and its effect on law of precipitation of V and Nb precipitated phase // Res. Iron Steel. 2001. Vol. 4. pp. 10–13.
28. Wang X., Hao K., Zhou G. (et al) Effect of rare-earth on sulfides morphology and abrasive resistance of high sulfur steel // Mater. Mech. Eng. 2012. Vol. 36. pp. 33–37. DOI: 10.3901/JME.2000.12.033