На основе термодинамических расчетов показано, что кристаллизация металлов является равновесным наноструктурным процессом. Вначале из элементарных нанокристаллов формируются тригональные или тетрагональные структурообразующие нанокристаллы. Затем из них образуются центры кристаллизации. Далее из них и тетрагональных или тригональных структурообразующих нанокристаллов формируются тетрагональные или гексагональные дендриты Их формы зависят от степени разветвленности дендритов. Наиболее разветвленные из них (компактные дендриты) являются тетрагональными или гексагональными кристаллами.

В статье сообщается об инновационном комплекте оборудования для ЛГМ-процесса, представлены схемы механизированной и автоматической формовочных линий и возможности роботизации формообразования ЛГМ-процесса.

Проведены экспериментальные и исследовательские работы по разработке параметров технологии литья отливок с внутренними полостями, оформляющимися песчаным стержнем, методом литья в облицованный кокиль с вертикальным разъемом. Выявлено влияние литниковых систем с центральным стояком и боковыми стояками на толщину проливаемости стенки отливки и механические характеристики сплава чугуна, в том числе и лигатурами.

Представлена третья статья цикла, посвященного вопросам применения наноматериалов и нанотехнологий в промышленности в целом и, в первую очередь, в металлургии, материаловедении и литейном производстве. В этой статье рассматриваются вопросы использования наноматериалов при совершенствовании черных и цветных сплавов методами микролегирования и модифицирования, а также синтеза новых композиционных материалов. Представлены результаты исследований и C-B-Fe-композиты, полученные в Белорусском государственном технологическом университете, способ модифицирования серого чугуна микродобавками абразивных шламов быстрорежущих сталей, предлагаемый специалистами БНТУ и ОАО «МТЗ», и алюминиевые сплавы, модифицированные наноструктурированными карбиди нитридсодержащими порошками, разработанные белорусскими, болгарскими и российскими учеными.

Текущее состояние ГОСТ, регламентирующих качество структуры сталей и сплавов, значительно отстало от прогресса в составах и технологиях получения современных сталей и сплавов. На примере микроструктурной полосчатости стали показано, как можно преодолеть это отставание и довести разработанную в России методику до уровня межгосударственного ГОСТ.

Рассмотрены другие решенные с помощью анализатора изображений задачи количественной оценки структурных составляющих сталей и сплавов, которые могут стать основой отраслевых, национальных и межгосударственных стандартов: микроструктурная неоднородность листового проката; неметаллические включения в стали, включая автоматизацию ГОСТ 1778-70, методы оценки с использованием методики ASTM E1245 и статистики экстремальных значений, а также автоматического анализа частиц; центральная осевая неоднородность сляба; ликвационная полоса в листовом прокате; доля грубых бейнитных блоков для описания свойств современных трубных сталей; структура швов после многопроходной сварки; металлургическое качество жаропрочных никелевых сплавов; структура сплавов, обработанных в полутвердом состоянии; структура доэвтектических силуминов; неметаллические включения в алюминиевых сплавах (метод PoDFA); структура высокопрочного чугуна; распределение зерен по размерам.

Разработана методика определения массовой концентрации фосфора в водно-масляной эмульсии, применяемой для волочения проволоки, методом оптико-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Фосфор попадает в эмульсию после травления проволоки в растворе ортофосфорной кислоты, которая удаляет оксиды, появившиеся в процессе образования латуни. Он является одним из определяемых показателей, который дополнительно характеризует состояние эмульсии в период эксплуатации. При этом образуется нерастворимая фосфатная пленка. Образовавшийся слой пленки фосфатов не должен быть излишне толстым, так как он негативно сказывается при дальнейшей переработке (дополнительный фактор загрязнения эмульсии на тонком волочении).

Наиболее перспективным методом определения вредных примесей в эмульсии, в том числе фосфора, является оптико-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой. Метод основан на распылении анализируемой пробы в аргоновой плазме, возбуждаемой высокочастотным электромагнитным полем. Для определения массовой концентрации фосфора необходимо выполнить градуировку спектрометра с индуктивно-связанной плазмой. Для проверки правильности градуировки используется контрольный образец, который готовят из государственного стандартного образца (ГСО) состава водного раствора фосфат-ионов. Далее необходимо подготовить рабочие пробы растворов водно-масляной эмульсии. Затем проводят измерения массовой концентрации фосфора в анализируемой пробе на оптико-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Ultima Expert (HORIBA, Франция).

Показатели точности, расширенная неопределенность результатов измерений для метода рассчитаны в соответствии с СТБ ИСО 5725-2.

Для обеспечения конкурентоспособности металлопроката на современном рынке решающим фактором является качество поверхности проката (без зачистки допускаются дефекты глубиной не более 0,2 мм). Прокатный передел служит источником образования мелких поверхностных дефектов, большинство из которых получено в процессе деформации непрерывнолитой заготовки (НЛЗ, заготовка) на станах горячей прокатки при наличии участков с неудаленной печной окалиной. Это является основной причиной образования таких видов поверхностных дефектов, как вкатанная окалина, рябизна, раковины от окалины, что снижает качество поверхности проката и увеличивает отсортировку металла с поверхностными дефектами. Кроме того, не удаленная с поверхности НЛЗ окалина оказывает отрицательное влияние не только на качество металлопродукции, но и на работу прокатного оборудования.

Одно из направлений, позволяющее в условиях производства добиться высокого качества поверхности сортового проката, – эффективное удаление окалины с поверхности исходной заготовки перед горячей деформацией. Удаление окалины с поверхности заготовки производится на установке гидросбива окалины, но не всегда происходит ее удовлетворительное (полное) удаление.

Данная работа посвящена исследованию возможности рециклинга пруткового лома нержавеющих металлов с помощью радиально-сдвиговой прокатки. В ходе проведенных исследований по деформированию пруткового лома в виде шпилек из нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н9Т на стане радиально-сдвиговой прокатки в прутке была получена микроструктура двух разных типов: на периферии – равноосная ультрамелкозернистая структура с размером зерна 0,4–0,6 мкм, в осевой зоне – ориентированная, полосчатая текстура. Данное расхождение в структуре периферийных и осевой зон совместно с результатами измерения микротвердости по сечению продеформированных на стане радиально-сдвиговой прокатки образцов из нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н9Т с суммарной степенью деформации 44,4 % свидетельствуют о градиентном характере полученной микроструктуры.

В статье обсуждаются результаты изготовления многокомпонентных расходуемых катодов вакуумных электродуговых испарительных установок. Для получения слитков комплексного силицида, как исходного сырья для изготовления катодов-мишеней, предложено использовать индукционную плавку чистых металлических шихтовых материалов в атмосфере аргона.

Методика позволила получать слитки комплексного силицида состава, близкого к расчетному и плотности не менее 93 %. Дальнейшая формовка катода происходит при контроле фракций порошка по их процентному соотношению при усилии прессования не менее 50 т. Полученные результаты сравниваются с СВС-методом изготовления катодов идентичного состава.

Интерес к наноматериалам обусловлен существенным изменением их физических свойств по сравнению с массивными материалами. Изменение физико-химических свойств частиц, содержащих несколько сот или тысяч атомов, определяется изменением плотности электронных состояний.

Методом лазерной абляции получены водные растворы наночастиц алюминия и кремния. Импульсная лазерная обработка проводилась в режиме сдвоенных импульсов в дистиллированной воде. Вложенная энергия составляла для алюминия 1000–1500 Дж, время воздействия – 10–25 мин, для кремния – 50–1000 Дж при временах экспозиции от 1 до 10 мин. Методом сканирующей электронной микроскопии установлены особенности морфологии полученных частиц, а также поверхности кратеров поликристаллического алюминия и кремния. Показано, что формируется ансамбль частиц разного размера от 20 нм до 2,0 мкм. Некоторые частицы алюминия имеют огранку, что позволяет говорить об их кристалличности. Показано, что структура поверхности мишени после лазерного воздействия состоит из зерен, отделенных друг от друга канавками термического травления, поскольку испарение материала происходит в первую очередь по границам зерен.

Одним из направлений повышения износостойкости является микролегирование улучшаемых сталей. В проведенных исследованиях определена целесообразность корректировки состава стали 30Х3МФ путем дополнительного микролегирования V+Nb с целью придания ей износостойких свойств. Проведены микроструктурные исследования опытного сплава. Микроструктура является достаточно однородной, представлена матрицей и включениями. Матрица представлена легированным раствором, в состав которого входит никель. Определено, что в химическии структурнонеоднородном слитке даже после термообработки сохраняются структурные составляющие. Такие характеристики, как количество, морфология и характер распределения неметаллических включений в металлической матрице, в основном закладываются на этапе выпуска металла из сталеплавильного агрегата, а также в процессе раскисления и модифицирования стали при ее внепечной обработке.

В статье представлены отходы, образующиеся в процессе производства горячего цинкования. Проведен анализ предлагаемых способов использования данных отходов при получении цинксодержащих покрытий. Показано, что гартцинк успешно можно использовать в составах насыщающих смесей при термодиффузионном цинковании стальных изделий и получать качественные покрытия. К недостаткам следует отнести необходимость размола гартцинка.

Дисперсный отход производства горячего цинкования, который образуется в результате обдувки труб перегретым паром, можно использовать в качестве дешевого заменителя дорогого порошкового цинка в составах цинкнаполненных красок. Для красок используется фракция от 2–15 мкм, что составляет 27 % от всего фракционного состава. Поэтому с целью использования более широкого диапазона значений фракционного состава дисперсных отходов для получения цинковых покрытий и обеспечения, таким образом, рециклинга цинка в промышленный оборот, авторами планируется проведение работ по оптимизации и разработке составов порошковых композиций и технологии термодиффузионного насыщения стальных изделий на базе цинксодержащих отходов.

Исследованы особенности структурообразования диффузионных слоев, полученных по технологии, включающей предварительную обработку поверхности стальных изделий и последующее термодиффузионное борирование в порошковых средах. Предварительная обработка заключалась в активации поверхности способом сверхглубокого проникновения порошковой композицией на основе SiC стальных образцов из стали У8. Отмечены особенности зон активации, их распределение по поверхности. Проведен структурный анализ полученных диффузионных слоев для вариантов низкотемпературного (650 °C) и высокотемпертарурного (920 °C) борирования. Проанализированы химический состав слоя и распределнение основных элементов в нем. В обоих случаях отмечено изменение морфологии, заключающееся в формировании более компактного диффузионного слоя и округлении боридных игл в зоне, примыкающей к основному металлу. Установлены увеличение толщины слоя на 20–50 % и доли высокобористой фазы FeB относительно варианта борирования без предварительной активации.

Использование нестандартных режимов термической обработки увеличивает  плотность  дислокаций в кристаллическом строении α-фазы и повышает износостойкость углеродистых, малолегированных сталей в различных условиях трения, что сопоставимо с результатами при нагреве до стандартной температуры (Ас3 + 30–50 °C). Определена предварительная экстремальная температура нагрева. После повторной закалки при стандартной температуре и низком отпуске износостойкость сталей при различных видах трения повышается до 40 % по сравнению со стандартной закалкой.

Рассмотрена актуальность применения газоочистного оборудования в литейном производстве. Приведены примеры оснащения участков заливки, охлаждения и выбивки литейных форм и стержней, изготовленных по ALFASETи Cold-box-amin-процессам, абсорбционно-биохимическими установками (АБХУ) очистки вентиляционного воздуха от загрязняющих веществ. Рассмотрены технико-экономические параметры эксплуатации АБХУ. Приведен список предприятий, успешно эксплуатирующих АБХУ. Рассмотрены преимущества эксплуатации АБХУ по сравнению с альтернативными методами.

Для случая взаимодействия поляризованного света с анализатором (поляризационным прибором) предложена схема эксперимента на основе идеи Фейнмана – интегралов по путям. Рассмотрены реальные и виртуальные фотоны в контексте правила Ленца (в терминах конструктивной и деструктивной индукции). Рассмотрена формула Планка для энергии фотона в формате словесного описания. Показана сложность отождествления волнового описания фотона с идеями Древних Греков об элементарных частицах. С точки зрения хроногеометрии показано, что неподвижный наблюдатель существует не в точке пересечения конуса прошлого и будущего, а во временном интервале, разделяющим эти области. Предложено рассматривать флуктуации физического вакуума как реликт процесса перманентной инфляции по Линде.

На основе предположения о самоизмерении Вселенной, квантового эффекта Зенона и идеи Хокинга о Вселенной, являющейся квантовым объектом с N-й суммой фейнмановских историй, предполагается, что история Вселенной детерминирована. С ракурса ортогональности векторов электромагнитного поля Е и В рассмотрено равенство Гейзенберга вида Δp × Δx = ħ/2. Рассмотрен мысленный эксперимент, показывающий сложность в описании взаимодействия фотона с электроном атома с точки зрения классического взаимодействия электромагнитной волны с антенным устройством. Предложено рассматривать поглощение фотона электроном как его инерционный коллапс на атоме.

Владимир Стеценко. БОГ И ПРИРОДА; МУДРЫЙ УЧИТЕЛЬ