Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, Барнаул, Россия

М. Н. Зенин, младший научный сотрудник, эл. почта: mikhail.zenin.96@mail.ru

Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, Барнаул, Россия¹ ; Инновационный центр современных текстильных технологий (Лаборатория Цзяньху), Шаосин, Китай² ; Уханьский текстильный университет Ухань, Китай³

С. Г. Иванов, ведущий научный сотрудник^1,2, ведущий научный сотрудник Ключевой государственной лаборатории цифрового текстильного оборудования провинции Хубэй³, докт. техн. наук, эл. почта: serg225582@yandex.ru

Уханьский текстильный университет Ухань, Китай¹ ; Jiangsu Suyang Packaging Co., Ltd Yizheng City, Цзянсу, Китай²

С. А. Земляков, ведущий научный сотрудник Ключевой государственной лаборатории цифрового текстильного оборудования провинции Хубэй¹, главный научный сотрудник², канд. техн. наук, эл. почта: kobalt_20@mail.ru

Московский Политехнический университет, Москва, Россия¹ ; Уханьский текстильный университет Ухань, Китай² ; Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия³

В. Б. Деев^*, заведующий кафедрой «Оборудование и технологии сварочного производства»¹, профессор Ключевой государственной лаборатории цифрового текстильного оборудования провинции Хубэй², профессор кафедры «Обработка металлов давлением»³, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: deev.vb@mail.ru

Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, Барнаул, Россия¹ ; Zhejiang Briliant Refrigeration Equipment Co., Ltd, Синчан, Китай²
М. А. Гурьев, доцент кафедры «Технология машиностроения»¹, технический директор², канд. техн. наук, эл. почта: gurievma@mail.ru

* Корреспондирующий автор

Представлены результаты верификации специализированного программного обеспечения, разработанного на основе свободно распространяемого программного обеспечения (ПО) с открытым кодом. Суть модификации заключается в расширении пределов химического состава, для которого ПО позволяет корректно производить расчеты, а также в расширении возможностей ПО. Приведены сравнения результатов построения собственных изотермических диаграмм распада переохлажденного аустенита на модифицированном ПО с имеющимися в отечественной и зарубежной литературе аналогичными диаграммами для стали ШХ15 и ее импортных аналогов, построенными по экспериментальным данным. Показано, что по результатам верификации модифицированное ПО справляется с задачами построения диаграмм. Коэффициент корреляции между построенными в ПО и экспериментальными диаграммами для стали ШХ15 находится на уровне не ниже 0,76, что достаточно для решения большинства производственных задач, в основе которых прежде всего лежит определение оптимального режима термической обработки сталей в зависимости от химического состава. Кроме построения изотермических и термокинетических диаграмм, модифицированное ПО позволяет рассчитать глубину прокаливаемости для стали с конкретным химическим составом по методу DFB (distance to the first appearance of the bainite — расстояние до первого появления бейнита), а также строить графики фазового состояния в зависимости от температуры нагрева, что в свою очередь дает возможность расчетным путем определять окончательное фазовое состояние после закалки. Это позволит прогнозировать ориентировочное количество остаточного аустенита в закаленных высокоуглеродистых легированных сталях типа ШХ15, содержание которого является критичным для прецизионных деталей топливной аппаратуры, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.

1. Deev V. B., Prusov E. S., Vdovin K. N., Bazlova T. A., Temlyantsev M. V. Influence of melting unit type on the properties of middle-carbon cast steel // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. Vol. 13, Iss. 3. P. 998–1001.
2. Prikhod’ko O. G., Deev V. B., Prusov E. S., Kutsenko A. I. Influence of thermophysical characteristics of alloy and mold material on casting solidification rate // Steel in Translation. 2020. Vol. 50, Iss. 5. P. 296–302.
3. Prikhodko O. G., Deev V. B., Kutsenko A. I., Prusov E. S. Analysis of the solidification process of castings depending on their configuration and material of the mold // CIS Iron and Steel Review. 2023. Vol. 25. P. 31–38.
4. Деев В. Б., Арапов С. Л., Косович А. А., Лесив Е. М. Определение рациональных режимов термической обработки новой высокомарганцевой аустенитной стали с использованием термодинамического моделирования // Черные металлы. 2023. № 11. С. 75–80.
5. Rios P. R. Relationship between non-isothermal transformation curves and isothermal and non-isothermal kinetics // Acta Materialia. 2005. Vol. 53, Iss. 18. P. 4893–4901.
6. Попов А. А., Попова А. Е. Справочник термиста. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. — М. : Машгиз, 1961. — 430 с.
7. Vander Voort G. F. Atlas of time-temperature diagrams for irons and steels. — ASM International, 1991. — 783 p.
8. Stickels C. A. Carbide refining heat treatments for 52100 bearing steel // Metall Trans. 1974. Vol. 5. P. 865–874. DOI: 10.1007/BF02643140
9. Bhadeshia H. K. D. H. Thermodynamic analysis of isothermal transformation diagrams // Met. Sci. 1982. Vol. 16. P. 159–165. DOI: 10.1179/030634582790427217
10. Avrami M. Kinetics of phase change I: General theory // J. Chem. Phys. 1939. Vol. 7. 1103. DOI: 10.1063/1.1750380
11. Cahn J. W. Transformation kinetics during continuous cooling // Acta Metall. 1956. Vol. 4. P. 572–575. DOI: 10.1016/0001-6160(56)90158-4
12. Umemoto M., Horiuchi K., Tamura I. Transformation kinetics of bainite during isothermal holding and continuous cooling // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. 1982. Vol. 22. P. 854–861. DOI: 10.2355/isijinternational1966.22.854
13. Umemoto M., Horiuchi K., Tamura I. Pearlite transformation during continuous cooling and its relation to isothermal transformation // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. 1983. Vol. 23. P. 690–695. DOI: 10.2355/isijinternational1966.23.690
14. Wierszyłłowski I. A. The Effect of the Thermal Path to Reach Isothermal Temperature on Transformation Kinetics // Metall. Trans. A. 1991. Vol. 22A. P. 993–999. DOI: 10.1007/BF02661092
15. Li M. V., Niebuhr D. V., Meekisho L. L., Atteridge D. G. A computational model for the prediction of steel hardenability // Metall. Mater. Trans. B. 1998. Vol. 29B. P. 661–672. DOI: 10.1007/s11663-998-0101-3
16. Lee J. L., Pan Y. T., Hsieh K. C. Assessment of ideal TTT diagram in C-Mn steel // Mater. Trans. JIM. 1998. Vol. 39. P. 196–202. DOI: 10.2320/matertrans1989.39.196
17. Collins J., Piemonte M., Taylor M., Fellowes J., Pickering E. A rapid, opensource CCT predictor for low alloy steels, and its application to compositionally heterogeneous material // Metals. 2023. Vol. 13. 1168. DOI: 10.3390/met13071168
18. Preston S. Influence of vanadium on the hardenability of a carburizing steel // J. Heat Treat. 1990. Vol. 8. P. 93–99. DOI: 10.1007/BF02831629
19. SAE J1975. Case hardenability of carburized steels. - SAE International : 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096–0001 USA, 1997.
20. Doane D. V. Carburized steel — update on a mature composite // J. Heat Treat. 1990. Vol. 8. P. 33–53. DOI: 10.1007/BF02833065
21. Eldis G. T., Smith Y. E. Effect of composition on distance to first bainite in carburized steels // J. Heat Treat. 1980. Vol. 2. P. 62–72. DOI: 10.1007/BF02833075
22. Callister W. D., Rethwisch D. G. Fundamentals of materials science and engineering, an integrated approach, 3rd ed. — John Wiley : Hoboken, NJ, 2008. — 911 p.
23. Shackelford J. F. Introduction to materials science for engineers, 7th ed. — Pearson, Prentice Hall : Upper Saddle River, NJ, 2009. — 533 p.
24. Kalpakjian S., Schmid S. Manufacturing engineering and technology. — Prentice Hall : Upper Saddle River, NJ, 2009. — 1216 p.
25. Buchmayr B., Kirkaldy J. S. Modeling of the temperature field, transformation behavior hardness, and mechanical response of low alloy steels during cooling from the austenite region // J. Heat Treat. 1990. Vol. 8. P. 127–136. DOI: 10.1007/BF02831633
26. Kirkaldy J. S., Feldman S. E. Optimization of steel hardenability control // J. Heat Treat. 1989. Vol. 7. P. 57–64. DOI: 10.1007/BF02833188
27. Umemoto M., Tsuchiya K. Fundamental properties of cementite and their present understanding // Tetsu-to-Hagane. 2002. Vol. 88, Iss. 3. P. 117–128. DOI: 10.2355/tetsutohagane1955.88.3_117
28. Yoshizawa M., Igarashi M., Nishizawa T. Effect of Tungsten on the Ostwald ripening of M23C6 carbides in martensitic heat-resistant steel // Tetsu-to-Hagane. 2005. Vol. 91, Iss 2. P. 272–277. DOI: 10.2355/tetsutohagane1955.91.2_272
29. Ma Li, Jia T., Gao X. H., Ni R. Mechanism of cementite spheroidization from different initial microstructures in Fe-0.65C-2.33Mn alloy // Key Engineering Materials. Vol. 815. P. 107–113. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.815.107
30. Davis J. R. Classification and properties of tool and die steels // In ASM Specialty Handbook — Tool Materials; ASM International : Materials Park, OH, USA, 1995. 501 p.
31. ГОСТ 5657–69. Сталь. Метод испытания на прокаливаемость. — Введ. 01.01.1970.