Научно-технический и производственный журнал.
Издается с января 1958 года. Индекс: 70383
ISSN 2410-2091 (Online), ISSN 0368-0797 (Print)
 
 
 
 

Послать статью

 

РАСЧЕТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ

стр. 790-795

Авторы: Кабаков З. К.1, Габелая Д. И.1, Мащенко М. А.1

1 Череповецкий государственный университет (162600, Россия, Вологодская обл., Череповец, пр. Луначарского, 5)
Кабаков З. К. - д.т.н., профессор кафедры металлургии, машиностроения и технологического оборудования (email: zkkabakov@chsu.ru)
Габелая Д. И. - к.т.н., доцент кафедры металлургии, машиностроения и технологического оборудования (email: digabelaia@chsu.ru)
Мащенко М. А. - к.т.н., доцент кафедры металлургии, машиностроения и технологического оборудования (email: avrora_1980@mail.ru)

Аннотация: При моделировании усадочных процессов при затвердевании и охлаждении заготовок на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) усадки возникает необходимость в определении коэффициента линейного расширения в зависимости от температуры и содержания углерода. Приведенные в справочной литературе экспериментальные данные по коэффициентам линейного расширения в большинстве случаев ограничены низкотемпературным интервалом, верхняя граница которого не превышает 1200 °С. Для более высоких температур значения этого коэффициента не известны. Их определение в последнее время осуществляют с использованием эмпирических зависимостей для расчета изменения удельных объемов фаз при изменении температуры. Однако приведенные в литературе зависимости зачастую носят противоречивый характер. В связи с этим возникла необходимость в разработке единой методики определения значений коэффициента линейного расширения в зависимости от температуры и содержания углерода. При выводе формул для расчета коэффициента линейной усадки за основу приняли полученные ранее выражения для расчета удельных объемов сплавов системы Fe – C. Изменение удельного объема от температуры существенно влияет содержание углерода. Расчет значений коэффициента линейной усадки выполнен отдельно для трех интервалов концентраций углерода 0 – 0,10, 0,10 – 0,16 и 0,16 – 0,50 %, отличающихся друг от друга различными фазовыми превращениями при затвердевании и охлаждении сплавов. Представлен пример расчета коэффициента линейной усадки для середин указанных интервалов. Выполнено сопоставление полученных результатов расчета с известными литературными и справочными данными. Установлена адекватность предложенной методики. Показана возможность использования предлагаемой методики для решения исследовательских задач.

Ключевые слова: линейная усадка, коэффициент линейного расширения, удельный объем, диаграмма Fe – C

DOI: 10.17073/0368-0797-2019-10-790-795

Библиография:
  1. Варгафтик Н.Б. Теплофизические свойства веществ. – Л.: Госэнергоиздат, 1956. – 367 с.
  2. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. – М.: Металлургия, 1989. – 384 с.
  3. Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вяткин и др.; под общ. ред. В.Г. Сорокина. – М.: Машиностроение, 1989. – 640 с.
  4. Юрьев С.Ф. Удельный обьем фаз в мартенситном превращении аустенита. – М.: Металлургиздат, 1950. – 48 с.
  5. Robert Pierer, Christian Bernhard. High Temperature Behavior during Solidification of Peritectic Steels under Continuous Casting Conditions // Materials Science and Technology. Oct. 2006, pp. 601-608.
  6. Шатов А.Я., Бойков Д.А., Ступак А.А. Линейная усадка стальных отливок, ее связь с диаграммой состояния Fe – Fe3C // Вестник Брянского технического университета. 2007. № 2. С. 20 – 26.
  7. Коновалов А.В., Куркин А.С. Расчетное определение температурных зависимостей теплофизических свойств структурных составляющих низколегированной стали по ее химическому составу // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 9. С. 41 – 45.
  8. Габелая Д.И., Кабаков З.К., Мащенко М.А. Расчет изменения удельных объемов сплавов системы Fe – C в зависимости от содержания углерода и температуры // Изв. вуз. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 8. С.  627-631.
  9. Кабаков З.К., Павздерин А.И., Козлов Г.С., Габелая Д.И. Определение коэффициента эффективной теплоемкости углеродистых сталей // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 2. С. 15 – 19.
  10. Кабаков З.К., Цюрко В.И. Определение температурной зависимости истинной теплоемкости углеродистых сталей с учетом фазовых превращений // Производство проката. 2012. № 2. С. 40 – 44.
  11. Chalmers B. Physical Metallurgy. – Wiley series on the science and technology of materials: Wiley, 1959. – 468 p.
  12. Zimmermann R., Günther K. Metallurgie und Werkstofftechnik - ein Wissensspeicher. Band 1. – Leipzig: Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1977. – 679 р.
  13. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизация стали. – М.: Металлургия, 1976. – 552 с.
  14. Zhao-zhen Cai, Miao-yong Zhu. Thermo-mechanical Behavior of Peritectic Steel Solidifying in Slab Continuous Casting Mold and A New Mold Taper Design // ISIJ International. 2013. Vol. 53. No. 10. P. 1818 – 1827.
  15. Meng Y., Li C., Parkman J., Thomas B.G. Simulation of shrinkage and stress in solidifying steel shells of different grade / Solidification Processes and Microstructures: A symposium in honor of Wilfried Kurz Edited by M. Rappaz TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), Charlotte, NC, March 15 – 18. 2004. P. 33 – 39.
  16. Zhu L.-G., Kumar R.V. Shrinkage of carbon steel by thermal contraction and phase transformation during solidification // Ironmaking and Steelmaking. 2007. Vol. 34. No. 1. P. 71 – 75.
  17. JMatPro. Practical Software for Material Properties. URL: http://www.sentesoftware.co.uk/jmatpro.aspx (дата обращения: 10.06.2019).
  18. Guo Z., Saunders N., Miodownik P., Schillé J.-P. Modelling phase transformations and material properties critical to the prediction of distortion during the heat treatment of steels. // Int. J. Microstructure and Materials Properties. 2009. Vol. 4. No. 2. Р. 187 – 195.
  19. Brian G. Thomas and Claudio Ojeda. Ideal Taper Prediction for Slab Casting // ISSTech Steelmaking Conference, Indianapolis, IN, USA, April 27 – 30, 2003. Vol. 86. ISS-AIME, Warrendale, PA. 2003. Р. 295 – 308.
  20. Li C., Thomas B.G. Ideal Taper Prediction for Billet Casting // ISSTech Steelmaking Conference, Indianapolis, IN, USA, April 27 – 30, 2003. Vol. 86. ISS-AIME, Warrendale, PA. 2003. Р. 685 – 700.

Дата поступления: 25.04.2018

Главный редактор

Леонтьев Леопольд Игоревич

Главный редактор Известия вузов Черная металлургия