О значении математических вычислений в исследовании характеристик структуры и физико-механических свойств стали 30ХГСА, выплавленной на различной шихте

В статье рассмотрено влияние качества исходной шихты на структуру и физикомеханические свойства конструкционной среднелегированной стали 30ХГСА. Выявлено, что сталь 30ХГСА (плавки № 3–4), отлитая в чугунные изложницы (вес слитка 2,6 т), обладает значительной химической неоднородностью и ликвацией по углероду и основным
легирующим элементам (Cr и Mn), причем в плавке на полупродукте кипящего шлакового слоя ликвация выражена сильнее. Начиная с температуры отпуска 500 ∘C, структура обеих плавок (кипящего шлакового слоя и обычной металлизованной шихты) становится более однородной и механические свойства выравниваются. Микроструктурными исследованиями, установлено, что с повышением температуры отжига при одной выдержке химическая
неоднородность уменьшается, но несильно. Начиная с 1000 ∘C, при увеличении температуры отжига проявляется разнозернистость стали и рост аустенитных зерен, особенно в плавке на полупродукте кипящего шлакового слоя. Разнозернистость неблагоприятно влияет на механические свойства стали: укрупнение зерна понижает сопротивление стали хрупкому разрушению, ухудшает служебные характеристики металла. Устранения химической
и струк-турной неоднородности можно добиться за счет проведения гомогенизирующего отжига (отжиг при 950 ∘C в течение 8 часов). Повышение температуры отжига приводит
к интенсивному росту зерна, особенно в стали,  выплавленной на первородной шихте. Показано, что сталь 30ХГСА, выплавленная на полупродукте кипящего шлакового слоя, в улучшенном состоянии при равных твердости и прочностных характеристиках имеет повышенные пластические свойства и особенно ударную вязкость по сравнению со сталью на обычной металлизованной шихте. По-видимому, это должно определять и более высокие
эксплуатационные характеристики стали, полученные с применением чистой первородной шихты.

1. Сергеев Н. Н., Тихонова И. В., Сергеев А. Н., Кутепов С. Н., Агеев Е. В., Гвоздев А. Е., Клементьев Д. С. 2019, «Влияние качества шихты на чувствительность стали 30ХГСА к водородному растрескиванию», Известия Юго-Западного государственного университета.

2. Серия: Техника и технологи, Т.9, №1(30), С.37–48.

3. Гуляев А. П. 1975. Чистая сталь. М.: Металлургия, 184 с.

4. Мартынов О. В., Свободов А. Н., Лещенко И. П., Дадешкилиани Ю.Т., Кожевников И.Ю. 1971, «Влияние первородной шихты на свойства кон-струкционных сталей», Сталь, №12, С.1113–1115.

5. Марченко В. Н., Литвиненко Д. А., Моргалев Б. Н. 1977, «Свойства стали 18Х2Н4ВА, выплавленной на первородной и обычной шихте», Сталь, №7, С.655–658.

6. Терещенко В.Т., Сергеев Н. Н., Тинькова Е. В., Дадешкелиани Ю.Т. 1987, «Физико-механические характеристики стали У10А разных способов выплавки», Сталь, №2, С.86–90.

7. Мовчан Б. А. 1970. Границы кристаллитов в литых металлах и сплавах. Киев: Техника, 212 с.

8. Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н. 2017. Водородное охрупчивание и растрескивание высокопрочной арматурной стали. Тула: Издательство ТулГУ, 180 с.

9. Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н. 2018. Механические свойства и внутреннее трение высокопрочных сталей в коррозионных средах. Тула: Издательство ТулГУ, 430 с.

10. Сергеев Н. Н., Тихонова И. В., Минаев И. В., Сергеев А. Н., Кутепов С. Н., Агеев Е. В., Гвоздев А. Е., Клементьев Д. С. 2019, «Влияние качества шихты и температуры отжига на

11. формирование зеренной структуры аустенита в стали 30ХГСА», Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии, Т.9, №2, С.8–26.

12. Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н., Кутепов С. Н. , Минаев И. В., Гвоздев А. Е., Агеев Е. В., Клементьев Д. С., Кругляков О. В. 2019, «Влияние способа получения высокоуглеродистой

13. инструментальной стали У10А на физико-механические, технологические и коррозионные свойства», Известия Юго-Западного государственного университета, №23(6), С.56–76.

14. Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н. , Кутепов С. Н., Тихонова И. В., Гвоздев А. Е., Агеев Е. В., Клементьев Д. С. 2020, «Влияние качества шихты на физико-механические и эксплуатационные свойства низколегированной стали 30ХГСА», Известия Юго-Западного государственного университета, №24(2), С.17–36.

15. Сергеев Н. Н., Извольский В. В., Сергеев А. Н., Кутепов С. Н. , Гвоздев А. Е., Агеевa Е. В., Клементьев Д. С., Кругляков О. В. 2019, «Влияние масштабного фактора и состояния поверхности на чувствительность стали 20ГС2 к водородному растрескиванию», Известия Юго-Западного государственного университета, №23(5), С.8–22.

16. Губанов О. М., Гвоздев А. Е., Кутепов С. Н. , Колмаков А. Г. 2020, «Влияние разнозернистости феррита на магнитные свойства кремнистой электротехнической стали», Матери-

17. аловедение, №11, С.7–10.

18. Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н., Кутепов С. Н., Гвоздев А. Е., Колмаков А. Г., Клементьев Д. С. 2020, «Влияние термической обработки на формирование остаточных напряжений в износостойком биметаллическом материале сталь 60-сталь 15-сталь 60», Материаловедение, №3, С.7–11.

19. Сергеев А. Н., Кутепов С. Н., Кузовлева О. В., Гвоздев А. Е. , Клементьев Д. С. 2020, «Математическое планирование и моделирование процессов поведения металлических систем в экстремальных условиях и состояниях», Алгебра, теория чисел и дискретная геометрия: современные проблемы, приложения и проблемы истории: Материалы XVIII Международной конференции, посвящённой со дня рождения профессоров Б. М. Бредихина, В. И.

20. Нечаева и С. Б. Стечкина, С.385–388.

21. Шоршоров М. Х., Гвоздев А. Е., Золотухин В. И., Сергеев А. Н., Калинин А. А., Бреки А. Д., Сергеев Н. Н., Кузовлева О. В., Стариков Н. Е., Малий Д. В. 2016. Разработка про-

22. грессивных технологий получения и обработки металлов, сплавов, порошковых и композиционных наноматериалов. Тула: Издательство ТулГУ, 235 с.

23. Гвоздев А. Е. 2019. Экстремальные эффекты прочности и пластичности в металлических высоколегированных слитковых и порошковых системах. 2-е изд., испр. и доп. Тула: Издательство ТулГУ, 476 с.

24. Гвоздев А. Е., Сергеев Н. Н., Стариков Н. Е., Сапожников С. В., Кутепов С. Н., Маляров А. В., Калинин А. А. 2019. Малоотходные технологии получения инструмента из горячекатаных, порошковых и литых заготовок быстрорежущих сталей 2-е изд., испр. и доп. Под

25. ред. проф. Н.Н. Сергеева. Тула, Издательство ТулГУ, 282 с.

26. Сергеев Н. Н., Сергеев А. Н., Кутепов С. Н., Колмаков А. Г., Гвоздев А. Е. 2018, «Механизмы водородного растрескивания металлов и сплавов», Материаловедение, №4, С.20–29.

27. Сергеев Н. Н., Гвоздев А. Е. , Стариков Н. Е., Золотухин В. И., Сергеев А. Н., Бреки А. Д., Кузовлева О. В., Журавлёв Г. М., Провоторов Д. А. 2017. Технология металлов и сплавов. под ред. проф. Н. Н. Сергеева. Ту-ла: Изд-во ТулГУ, 490 с.

28. Сергеев Н. Н., Гвоздев А. Е. , Зеленко В. К., Сергеев А. Н., Кузовлева О. В., Стариков Н. Е., Золотухин В. И., Бреки А. Д. 2017. Материаловедение. под ред. проф. А. Е. Гвоздева. Изд. 2-е доп. и испр. Тула: Изд-во ТулГУ, 469 с.

29. Селёдкин Е. М., Гвоздев А. Е., Сергеев А. Н., Стариков Н. Е., Калинин А. А. 2016. Расчёт процессов обработки материалов давлением методом конечных элементов. под ред. проф. А. Е. Гвоздева Тула: Изд-во ТулГУ, 113 с.

30. Кузовлева О. В., Гвоздев А. Е., Тихонова И. В., Сергеев Н. Н., Бреки А. Д., Стариков Н. Е., Сергеев А. Н., Калинин А. А., Малий Д. В., Титова Ю.Е., Александров С. Е., Крылов Н. А. 2016. О состоянии предпревращения металлов и сплавов, Тула: Издательство ТулГУ, 245 с.

31. Сергеев А. Н., Сергеев Н. Н., Гвоздев А. Е., Медведев П. Н., Дорохин Ю.С., Малий Д. В. 2016. Современные перспективные материалы и технологии. Тула: Изд-во ТулГУ, 87 с.

32. Бреки А. Д., Гвоздев А. Е., Колмаков А. Г. 2016, «Использование обобщенного треугольника Паскаля для описания колебаний силы трения материалов», Материаловедение, №11, С. 3–8.

33. Медведева В. В., Бреки А. Д., Крылов Н. А., Фадин Ю.А., Стариков Н. Е., Гвоздев А. Е., Александров С. Е., Сергеев А. Н., Провоторов Д. А., Малий Д. В., 2016, «Исследование

34. изнашивания стали ШХ15 в среде пластичных смазочных композиционных материалов, содержащих дисперсные частицы слоистого модификатора трения», Технология металлов, №7, С.9–15.

35. Гвоздев А. Е., Колмаков А. Г., Провоторов Д. А., Минаев И. В., Сергеев Н. Н., Тихонова И. В. 2014, «Влияние разнозернистости аустенита на кинетику перлитного превращения в мало- и среднеуглеродистых низколегированных сталях», Материаловедение, №7, С.23–26.

36. Макаров Э. С., Гвоздев А. Е., Журавлев Г. М. 2015. Теория пластичности дилатирующих сред. под. ред. проф. А. Е. Гвоздева; 2-е изд., перераб. и доп. Тула: Изд-во ТулГУ, 337 с.

37. Сергеев Н. Н., Гвоздев А. Е., Грашкин И. Л., Сергеев А. Н., Минаев И. В., Полосин С. И., Тихонова И. В., Чеглов А. Е., Хонелидзе Д. М. 2014. Комплекс научно-технических,

38. проектно-конструкторских и технологических разработок по созданию, изготовлению и внедрению высокотехнологического импортозамещающего оборудования качественной лазерной и газоплазменной обработки листового проката. Под ред. д-ра техн. наук, проф. Н. Н. Сергеева. Тула: Изд-во ТулГУ, 188 с.

39. Гвоздев А. Е. 2005, «Ресурсосберегающая технология термомеханической обработки быстрорежущей вольфрамомолибденовой стали Р6М5», Металловедение и термическая обработка металлов, №12(606), С.27–30.

40. Шоршоров М. Х., Гвоздев А. Е., Афанаскин А. В., Гвоздев Е. А. 2002, «Расчет кластерной структуры расплава, её влияние на образование наноаморфных твердых фаз и их структурную релаксацию при последующем нагреве», Металловедение и термическая обработка

41. металлов, №6, С. 12–16.

42. Гвоздев А. Е., Афанаскин А. В., Гвоздев Е. А. 2002, «Закономерности проявления сверхпластичности сталей Р6М5 и 10Р6М5-МП», Металловедение и термическая обработка металлов, №6, С.32–36.

43. Гвоздев А.Е. 1996, «Получение заготовок металлорежущего инструмента из порошковой

44. быстрорежущей стали в условиях сверхпластичности», Кузнечно-штамповочное производство, №8, С.13–16.

45. Чернышева Т. А., Гвоздев А. Е. 1988, «Вклад различных механизмов деформации в сверхпластичность быстрорежущих сталей», Физика и химия обработки материалов, №2, С.118–127.