Непрерывное горизонтальное литье заготовок малого сечения из свинцовой латуни для изготовления трубопроводной арматуры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Левин Дмитрий Олегович

• Левин Дмитрий Олегович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Левин Дмитрий Олегович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Общие сведения о двухфазных латунях

1.2 Влияние различных элементов на структуру и свойства медно-

цинковых сплавов

1.3 Способы получения литых заготовок и влияние технологических параметров на формирование их структуры и свойств

1.4 Процесс обесцинкования как особый вид коррозии латуней

1.5 Цель и задачи исследования

2 МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Оборудование и материалы, использованные в работе

2.2 Определение механических свойств заготовок в литом и деформированном состоянии

2.3 Определение стойкости латуней к обесцинкованию

2.4 Метод определения электродного потенциала латуни

2.5 Исследование микро- и макроструктуры литых заготовок

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЛАТУНЕЙ

3.1 Проблемы, возникающие при производстве и эксплуатации

латунных шаровых кранов

3.2 Влияние содержания меди на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость латуней

3.3 Влияние содержания железа на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость латуней

3.4 Влияние содержания олова на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость латуней

3.5 Влияние содержания алюминия на структуру, механические

свойства и коррозионную стойкость латуней

3.6 Влияние содержания свинца на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость латуней

3.7 Влияние содержания никеля на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость латуней

3.8 Влияние содержания кремния на структуру, механические свойства

и коррозионную стойкость латуней

3.9 Изучение взаимного влияния железа и кремния на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость латуней

3.10 Изучение взаимного влияния железа и олова на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость латуней

3.11 Изучение взаимного влияния никеля и кремния на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость латуней

3.12 Коррозионное поведение латуней в хлоридсодержащих средах

3.13 Выводы по главе

4 ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЛАТУНЕЙ

4.1 Электронно-микроскопическое исследование структуры латуней с различным содержанием меди

4.2 Электронно-микроскопическое исследование структуры латуней с добавками различных элементов

4.3 Электронно-микроскопическое исследование структуры латуней с добавками двойных комбинаций элементов

4.4 Выводы по главе

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК ИЗ СВИНЦОВОЙ ЛАТУНИ

5.1 Изучение влияния технологических параметров на структуру и

свойства заготовок из свинцовой латуни

5.2 Моделирование процесса затвердевания литой заготовки из свинцовой латуни марки ЛС59-1 при различных технологических параметрах литья

5.2.1 Описание граничных условий для проведения расчетов в пакете программного обеспечения ProCAST

5.2.2 Расчет коэффициентов теплоотдачи в зонах контакта составных

частей кристаллизатора

5.2.3 Результаты расчетов

5.2.4 Оценка адекватности модели

5.2.5 Исследование профиля лунки жидкого металла

5.2.6 Исследование кинетики нарастания твердой корочки

5.2.7 Моделирование процесса непрерывного литья заготовки из свинцовой латуни ЛС59-1 в ProCAST с различными технологическими

параметрами

5.2.8 Исследование влияния технологических параметров

непрерывного литья на профиль лунки жидкого металла

5.2.9 Исследование влияния технологических параметров

непрерывного литья на кинетику нарастания твердой корочки

5.2.10 Оценка количественных параметров кристаллизации слитка при различных параметрах непрерывного литья

5.3 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Профиль лунки жидкого металла и температурные

поля при непрерывном литье заготовки из латуни ЛС59-1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акт внедрения технологии непрерывного горизонтального литья заготовок из свинцовой латуни марки ЛС59-1

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Непрерывное горизонтальное литье заготовок малого сечения из свинцовой латуни для изготовления трубопроводной арматуры»

Актуальность работы

В современных условиях трубопроводная арматура нашла широкое применение в различных сферах производственной деятельности. Возрастающие требования к уровню механических, эксплуатационных свойств, а также ресурсу работы могут быть обеспечены за счет использования свинцовых латуней. Немаловажным является экономический аспект, поскольку объемы производства огромные и составляют сотни миллионов изделий в год. Качество полуфабрикатов, используемых для производства изделий, во многом зависит от качества литых заготовок. Важнейшим эксплуатационным свойством является коррозионная стойкость, которая в значительной степени определяет ресурс работы изделия. Шаровый кран является широко распространенным типом трубопроводной арматуры, от его качества зависит надежность и работоспособность систем жизнеобеспечения. При его монтаже и эксплуатации возникают постоянные и циклические нагрузки. Наряду с этим, свинцовые латуни, используемые для производства кранов, подвергаются специфическому разрушению -обесцинкованию. Комплекс механических и эксплуатационных свойств свинцовых латуней обеспечивается химическим, фазовым составом, а также структурой. Для снижения себестоимости производства кранов и экономической целесообразности в качестве сырья для производства литых заготовок используется низкосортный лом медных сплавов. Присутствие в ломе различных медных сплавов затрудняет качественную подготовку сырья для выплавки латуней. В связи с этим в составе свинцовых латуней могут присутствовать значительные количества примесей. Для свинцовых латуней стандартами регламентирован широкий диапазон содержания легирующих элементов и примесей, обеспечивающий комплекс механических и эксплуатационных свойств. Конкретная марка латуни для производства трубопроводной арматуры не оговаривается. Кроме того, содержание меди и легирующего элемента цинка оказывает влияние на структуру и свойства свинцовых латуней. В связи с этим является важной и актуальной задача изучения влияния основных элементов и примесей на структуру и свойства латуней с целью

уточнения пределов их содержания в сплаве и разработки технологии непрерывного горизонтального литья заготовок для производства трубопроводной арматуры.

Степень разработанности темы исследования

Благодаря сочетанию механических, эксплуатационных свойств, технологичности и невысокой стоимости, свинцовые латуни получили широкое распространение в производстве изделий различного назначения. Качество изделий зависит от качества заготовок, получаемых на различных этапах технологического процесса. Вопросам формирования структуры и свойств литых заготовок уделяется большое внимание в работах советских и российских ученых. Значительный вклад в развитие теоретических и технологических основ получения литых заготовок внесли Чурсин В.М., Добаткин В.И., Ефимов В.А., Мысик Р.К., Кац А.М. и др. Однако возрастающие требования к качеству изделий из медных сплавов обуславливают необходимость всестороннего изучения особенностей формирования структуры и свойств сплавов в условиях непрерывного литья заготовок.

Цель работы: изучение влияния химического состава сплава и технологических параметров литья на формирование структуры и свойства заготовок из латуни для изготовления трубопроводной арматуры, работающей в условиях статических и циклических нагрузок, агрессивного действия рабочей среды, с целью уточнения химического состава и разработки технологии непрерывного горизонтального литья латуни, обеспечивающей формирование необходимых структуры и свойств литых заготовок и готовых изделий.

Задачи исследования:

1. Исследовать влияние содержания элементов состава сплава на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость латуней с целью уточнения пределов их содержания в сплаве.

2. Изучить изменение электродного потенциала латуней различного состава во времени в хлоридсодержащих средах.

3. Исследовать структуру и свойства непрерывнолитых заготовок из свинцовой латуни, полученных при различных технологических параметрах литья.

4. Выполнить компьютерное моделирование процесса затвердевания литой заготовки при различных технологических параметрах литья.

5. Разработать технологию непрерывного горизонтального литья заготовок из латуни для дальнейшей пластической обработки со структурой и свойствами, обеспечивающими регламентированный уровень механических и эксплуатационных свойств готовых изделий.

Научная новизна:

1. Выявлено, что добавки в латунь элементов, смещающих электродный потенциал в положительную область (кремний, олово, алюминий), относительно электродного потенциала латуни без добавок, уменьшают глубину обесцинкования и повышают коррозионную стойкость латуней.

2. Определено, что присутствие в латуни элементов, смещающих электродный потенциал в отрицательную область (железо, никель, свинец), относительно электродного потенциала латуни без добавок, увеличивает глубину обесцинкования и снижает коррозионную стойкость латуней.

3. Установлено, что негативное влияние примеси железа на коррозионную стойкость латуни можно нейтрализовать за счет связывания его в устойчивые силициды типа Fe5Si3 и Fe2Si путем добавки кремния в сплав.

4. Установлены кинетические закономерности нарастания твердой корочки литой заготовки диаметром 25 мм из свинцовой латуни в вертикальном и горизонтальном сечении в зависимости от технологических параметров непрерывного горизонтального литья.

Теоретическая и практическая значимость работы

Результаты диссертационной работы расширяют представления о процессе формирования структуры и свойств непрерывнолитых заготовок из свинцовой латуни марки ЛС 59-1 для производства трубопроводной арматуры, работающей в условиях постоянных и циклических нагрузок в различных рабочих средах. Предложен химический состав свинцовой латуни для производства шаровых кранов. Направлены и приняты к введению в действие изменения в ГОСТ 15527-2004 «Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением. Марки». Разработан технологический регламент непрерывного горизонтального

литья латуни марки ЛС 59-1, обеспечивающий получение качественных литых заготовок и готовых изделий. Разработанная технология внедрена на заводе «ЛД Прайд» (г. Челябинск). Результаты диссертационного исследования могут быть использованы российскими предприятиями при освоении производства трубопроводной арматуры для выполнения программы импортозамещения, разработанной Правительством Российской Федерации в соответствии с Федеральным законом №488-ФЗ от 31.12.2014 г. «О промышленной политике в Российской Федерации».

Методология и методы диссертационного исследования

Методология диссертационного исследования основана на трудах ведущих ученых: Чурсина В.М., Ефимова В.А., Мысик Р.К., Маршакова И.К. Для решения задач, поставленных в диссертационной работе, использованы следующие методы исследования: оптическая микроскопия, сканирующая электронная микроскопия, электрохимическое исследование по оценке коррозионного поведения латуней, определение механических свойств.

Положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности влияния содержания различных элементов состава сплава на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость свинцовой латуни.

2. Механизм нейтрализации негативного влияния железа на коррозионную стойкость свинцовой латуни кремнием.

3. Влияние различных элементов состава сплава на величину электродного потенциала и коррозионное поведение свинцовой латуни.

4. Закономерности формирования литых заготовок из свинцовой латуни в зависимости от технологических параметров непрерывного горизонтального литья.

Личный вклад соискателя

Личный вклад соискателя заключается в постановке цели и задач работы, проведении исследований, обработке и анализе результатов, формулировании выводов, написании статей и тезисов докладов.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность полученных экспериментальных данных, сформулированных выводов и предложенных рекомендаций подтверждается применением

современных методов исследования. Экспериментальные данные обработаны с применением методов математической обработки экспериментальных данных. Разработанный технологический регламент непрерывного горизонтального литья латуни марки ЛС 59-1 внедрен на заводе «ЛД Прайд» (г. Челябинск). Текст диссертационной работы проверен на отсутствие недобросовестного заимствования с помощью программы «РУКОНТЕКСТ».

Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на XV Международном съезде литейщиков, г. Москва, 2021 г.; XI Международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии», г. Москва, 2022 г.; XIV Международной научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра», г. Санкт-Петербург, 2023 г.; 17th International Conference on Mechanics, Resource and Diagnostics of Materials and Structures (MRDMS 2023), г. Екатеринбург, 2023 г.; XII Международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии», г. Москва, 2024 г.; XVIII Международном съезде литейщиков, г. Екатеринбург, 2024 г.; XII Международной молодежной научной конференции «Физика. Технологии. Инновации. ФТИ-2025», г. Екатеринбург, 2025 г.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 15 научных работ, в том числе 10 статей в рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК РФ и Аттестационным советом УрФУ, включая 1 статью в издании, индексируемом в международной БД Scopus, получен 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 305 страницах машинописного текста, включает 250 рисунков, 65 таблиц, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 120 источников отечественных и зарубежных авторов и 2 приложений.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Общие сведения о двухфазных латунях

Среди деформируемых медных сплавов наибольшее распространение получили латуни благодаря сочетанию высоких механических, технологических и эксплуатационных свойств.

Латуни - это медные сплавы, в которых цинк является основным легирующим компонентом. Минимальное содержание в них цинка - 4 мас. %, максимальное - 50 мас. %. Латуни разделяют на двойные и многокомпонентные. Многокомпонентные латуни кроме меди и цинка содержат еще один или несколько других легирующих компонентов (алюминий, никель, железо, марганец, олово, кремний, свинец и др.). Двойные латуни применяют главным образом как деформируемые сплавы. Из них производят листы, ленты, трубы, прутки, проволоку и другие изделия.

В зависимости от содержания цинка латуни могут состоять из а, а+Р и Р-фаз. Двойные латуни (Л96, Л90, Л85, Л70, Л68) - это преимущественно сплавы с а-структурой. Обычно в структуре однофазных латуней, содержание цинка в которых близко к пределу растворимости, присутствует небольшое количество неравновесной Р-фазы из-за медленно протекающих диффузионных процессов в медно-цинковых сплавах при низких температурах. Однако наблюдаемые в небольших количествах включения Р-фазы не оказывают заметного влияния на свойства а-латуней.

Структура, то есть состав фаз, размер и форма зерен играют большую роль в технологическом процессе обработки латуней. Так, при прокатке, волочении и штамповке с глубокой вытяжкой предпочтительна мелкокристаллическая структура с величиной зерна 0,05 мм. Двухфазные латуни, в которых а-фаза расположена на основном фоне Р-кристаллов в форме тонких игл, обладают большей пластичностью, чем латуни, в которых а-фаза выделилась в виде круглых мелких включений. Величина зерна, а следовательно, и свойства латуней зависят

от технологических параметров литья, температуры отжига, степени деформации и продолжительности отжига [1].

Свинцовые латуни представляют собой давно известные и освоенные в промышленном производстве сплавы, применяемые в различных отраслях промышленности благодаря своим особым свойствам и относительно низкой стоимости по сравнению с другими сплавами на основе меди. Свинцовые латуни могут быть использованы в качестве литейных и деформируемых сплавов. Хорошая жидкотекучесть позволяет получать элементы запорной арматуры методом литья под давлением. Особые свойства, приобретаемые латунью при легировании свинцом, позволяют обрабатывать заготовки на металлорежущих станках с высокими скоростями резания. Хорошие пластические свойства позволяют обрабатывать литые заготовки в холодном и горячем состоянии.

Обладая высокой коррозионной стойкостью в слабокоррозионных средах (например, скорость коррозии при 20°С в морской воде составляет 0,0075... 0,1 мм/год, в пресной воде - 0,0025... 0,025 мм/год), изделия из свинцовых латуней нашли применение в нефтехимической промышленности (вентили, переходники, элементы трубопроводов), судостроении, где требуется повышенная надежность и долговечность, а также при изготовлении шаровых кранов в трубопроводной арматуре [2]. Несмотря на то, что свинцовые латуни достаточно хорошо изучены, существует проблема нестабильности свойств в процессе обработки и эксплуатации.

Сплавы системы Си-7п являются классическим примером материалов с упорядоченной фазой. При температуре сплава ниже 454.. ,468°С Р-фаза на основе электронного соединения Си7п упорядочивается с образованием Р'-фазы. Именно эта фаза обеспечивает высокие значения твердости, механических характеристик и износостойкости (а+Р)-латуней, а ее разупрочнение при нагреве позволяет легко деформировать латунь при пластической обработке. Долговечность изделий из (а+Р)-латуней определяется стабильностью структуры к воздействию напряжений, а именно сохранением количества, размера и формы частиц каждой из структурных составляющих. В свинцовых латунях марок ЛС58-2, ЛС59-1, ЛС64-2, ЛС63-3,

ЛС74-3 и др. свинец практически нерастворим в а- и в-фазах и является отдельной фазой. Кроме эксплуатационных свойств важно сохранить исходную структуру сплавов в процессе дальнейшей обработки - прессования, резания, штамповки. Поэтому исключительно важным является выбор оптимальных количественных характеристик структурных составляющих латуней с точки зрения высоких показателей технологической обрабатываемости.

Изделия из свинцовых латуней изготавливают различными способами литья, подвергают обработке резанием, проверяют в агрессивных средах под избыточным давлением, испытывают на гидротечь и т.д.

Структура латуней определяется диаграммой состояния системы Си-7п (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Диаграмма состояния системы Си-7п [3]

Диаграмма состояния системы медь-цинк состоит в основном из пяти простых перитектических диаграмм. По отдельным ветвям ликвидуса из жидкости кристаллизуются шесть различных фаз: а, в, у, 5, е, п [4]. Богатая медью а-фаза имеет решетку меди (гранецентрированный куб с периодом а=0,3608...0,3693 нм) и является типичным твердым раствором замещения, где часть атомов меди замещается атомами цинка. Предельная растворимость цинка в меди при комнатной температуре составляет 38.39% и практически не меняется до температуры 453 °С, а с дальнейшим повышением температуры уменьшается и при температуре 903 °С составляет 32,5%.

Долгое время считалось, что а-фаза не претерпевает никаких превращений в твердом состоянии, хотя неоднократно высказывалось мнение, что аномалии свойств латуней связаны с превращениями в твердом состоянии. В последние годы достоверно установлено, что в а-области существуют две концентрационные зоны вблизи составов Си97п и Си37п, в которых наблюдается упорядочение твердого раствора.

С увеличением содержания цинка сплавы от первичного твердого раствора переходят в двухфазную область. Начиная с 32,5% цинка в латунях образуется новая структурная составляющая - в-фаза. Эта фаза также является твердым раствором, но основой его служит химическое соединение Си7п с решеткой объемноцентрированного куба с периодом а=0,294 нм. Фаза в при высоких температурах имеет значительную область гомогенности (от 37 до 57 % 7п), однако с понижением температуры эта область значительно сужается (45.49 % 7п) [5].

При температуре выше 468 °С (в зависимости от состава) атомы меди и цинка в кристаллической решетке в-фазы не упорядочены. При более низких температурах образуется упорядоченный твердый раствор с расположением атомов меди в углах решетки, а цинка - в ее центре.

По данным работы [3] в в-области обнаружено значительное количество превращений. При температуре 850 °С совершенно четко обнаруживается эффект сверхпластичности, связанный, вероятно, с окончательной диссоциацией соединения Си7п перед расплавлением. Превращения при температурах около 650,

550, 450, 400 и 310 °С были обнаружены у в-латуни по резкому росту пластичности. Имеющиеся сведения о существовании на кривой пластичности этих эффектов и после длительного высокотемпературного отжига свидетельствуют о том, что это, по-видимому, истинные превращения в-фазы [3]. Вполне возможно, что большое количество превращений, обнаруживаемых в в-фазе, связано с наличием превращений в меди и цинке. Они, вероятно, появляются вследствие изменения электронной конфигурации атомов меди и цинка с температурой, иными словами, отражают дискретные изменения химических связей в соединениях с изменением температуры.

Вопросам изучения сверхпластичности двойных и многокомпонентных латуней посвящена работа [6]. Сверхпластическое состояние различных сплавов достигается благодаря формированию структуры со средним размером зерен менее 10 мкм и ее высокой термической стабильности [7-10]. Сплавы системы Си-7п являются классическими примерами двухфазного материала, обладающего сверхпластичностью при повышенных температурах [11-15]. В процессе сверхпластической деформации двойной латуни происходит интенсивный рост зерен и развивается значительная пористость [16-18]. Пористость может быть следствием зернограничного скольжения, основного механизма сверхпластической деформации большинства сплавов [7, 19]. Многокомпонентные латуни могут характеризоваться большими показателями сверхпластичности по сравнению с двойными латунями. Так, дисперсные включения железистой фазы обеспечивают формирование более мелкого рекристаллизованного зерна за счет сдерживания роста зерен в процессе нагрева и деформации [20]. В результате повышаются относительное удлинение, скорости сверхпластической деформации и снижается пористость [7]. Для исследования авторы [6] использовали сплавы марок Л59, ЛЖМц 59-1-1 и ЛАЖ 60-1-1. Анализ микроструктуры показал, что для многокомпонентных латуней характерно формирование несколько меньшего размера зерен а- и в-фаз. Отмечен рост при сверхпластической деформации зерен а-фазы в 1,2.. .1,4 раза во всех сплавах. Рост зерен в-фазы существеннее в двойной латуни Л59, размер увеличивается в 1,6 раза. В условиях сверхпластической

деформации появляется пористость во всех латунях. В латунях марок ЛЖМц 59-1-1 и ЛАЖ 60-1-1 присутствуют включения железа и, возможно, поры зарождаются на этих частицах железистой фазы. Однако это вряд ли единственная причина пористости, поскольку поры имеют разветвленную форму и концентрируются в основном на межфазных границах, что является следствием зернограничного скольжения. При комплексном легировании алюминием, железом и оловом обеспечиваются наибольшие значения относительного удлинения и подавляется развитие пористости при сверхпластической деформации сплава ЛЖМц 59-1-1.

Авторы [21] изучали изменения микроструктуры двойной латуни и латуней, легированных железом и марганцем или алюминием, в процессе сверхпластической деформации при температуре 550 °С. Установлено, что легирование повышает показатели сверхпластичности латуни за счет сдерживания диффузионных процессов, что приводит к замедлению роста зерен из-за торможения миграции высокоугловых границ. Показано, что легирование латуни приводит к снижению вклада зернограничного скольжения, который уменьшается с 54% в двойной латуни до 17.23% в легированных, и к росту вклада внутризеренной деформации с 10 до 30%.

Легирующие элементы в латунях оказывают различное влияние: сдвигают температуры фазовых превращений, изменяют свойства фаз, их соотношение, размеры зерна [22]. Изучалось влияние ряда легирующих элементов М, Si, Mn, Fe, Al на температуры фазовых превращений и фазовый состав латуни Си-33% 7п в литом и термообработанном состояниях. В результате исследования установлено, что марганец и кремний снижают температуру солидус, а никель, алюминий, железо - увеличивают. Оценивалось влияние легирующих элементов на степень обесцинкования сплавов. Наиболее заметно подавляют процесс обесцинкования кремний и алюминий вследствие понижения термодинамической активности цинка в расплаве и стабилизации поверхностной оксидной пленки.

Во всех сплавах в литом состоянии выявлено заметное количество в-фазы, величина зерна относительно невелика. Отжиг сплавов при температуре 650 °С

обеспечивает полную рекристаллизацию и переход в однофазное состояние. Отжиг при температуре 310 °С не приводит к заметным изменениям фазового состава, так как практически все легирующие элементы препятствуют рекристаллизации. Кремний и алюминий существенно увеличивают содержание в-фазы в сплавах. Авторы [22] делают вывод, что в литом состоянии все исследованные сплавы содержат значительное количество в-фазы вследствие неравновесных условий первичной кристаллизации, поэтому перед холодной деформацией их необходимо отжигать. Сплавы, легированные алюминием или кремнием, с эквивалентной концентрацией цинка 33.37% легко переходят в двухфазное состояние при нагреве до 800°С, что благоприятно для горячей деформации, а при охлаждении до комнатной температуры эти сплавы имеют практически однофазное состояние (а), остаточное содержание в-фазы менее 5%.

Авторы работы [23] изучали влияние фазового состава двойных латуней на уровень показателей прочности и пластичности труб. Исследовали холоднодеформированные трубы из латуней марок Л68 и Л63 в мягком состоянии. Выбор этих марок латуней обусловлен тем, что при схожести химического состава латунь марки Л68 относится к а-латуням, а латунь марки Л63 - к (а+в)-латуням. Выявлено, что при одной и той же температуре отжига 650 °С двухфазная латунь Л63 имеет меньший уровень прочностных свойств, чем однофазная латунь Л68, несмотря на присутствие в двухфазной латуни упрочняющей в'-фазы. Предложено повысить температуру отжига однофазной латуни Л68 на 22 °С для выравнивания свойств с двухфазной латунью Л63.

Работа [24] посвящена выбору оптимальной температуры отжига двухфазной сложнолегированной латуни марки ЛМцА 58-2-1. Сплав представляет собой (а+в)-латунь с силицидными включениями Mn5Si3. При отжиге двухфазных (а+в)-латуней происходит фазовая перекристаллизация а^в. Температура отжига и его длительность должны обеспечить необходимый уровень механических и технологических свойств, а также снятие остаточных напряжений. Отжиг для снятия остаточных напряжений проводится в температурном интервале ниже температуры начала рекристаллизации. Установлено, что при температуре отжига

300°С начинается заметное увеличение количества а-фазы. С повышением температуры отжига морфология а-фазы меняется от тонкоигольчатой к крупноигольчатой, от точечных выделений к крупным выделениям глобулярной формы. При увеличении температуры отжига выше 450 °С начинается уменьшение содержания а-фазы, связанное, видимо, с увеличением растворимости а-фазы. Фаза а имеет игольчатую и глобулярную форму. Игольчатая располагается в зерне, глобулярная локализуется преимущественно по границам бывших зерен в-фазы. С повышением температуры наблюдается рост обоих типов зерен. Выполненные исследования позволили подобрать оптимальную температуру отжига 400 °С, обеспечивающую существенное снижение остаточных напряжений и выравнивание механических свойств по сечению прутка. При этом из метастабильной в-фазы происходит выделение а-фазы.

Большое значение для качества получаемой продукции имеет однородность структуры и механических свойств по длине изделия. Авторами [25] предложен способ производства горячепрессованных заготовок из свинцовой латуни. Заготовки из свинцовой (а+в)-латуни нагревают выше температуры перехода (а+в)-структуры в в-фазу, но ниже на 100 °С температуры солидус, переносят в контейнер пресса и прессуют. При этом обеспечивается высокая однородность деформируемого сплава, поскольку он находится в однофазном состоянии.

Указанные особенности латуней со структурой а, а+в и в позволяют предположить, что, изменяя условия кристаллизации, можно управлять процессом формирования структуры и свойств этих сплавов.

1.2 Влияние различных элементов на структуру и свойства медно-цинковых сплавов

По свойствам а- и в-латуни существенно различаются. Влияние содержания цинка на механические свойства латуней трактуется неоднозначно [26]. С увеличением содержания цинка до некоторого предела прочность и пластичность латуней возрастают. Относительное удлинение достигает максимального значения при содержании цинка 30.32%, а затем резко уменьшается, особенно когда

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Левин Дмитрий Олегович, 2026 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мысик, Р.К. Плавка и литье деформируемых сплавов на основе цветных металлов. Ч.2. Плавка и литье деформируемых медных сплавов: учебное пособие / Р.К. Мысик, А.В. Сулицин, С.В. Брусницын. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. -177 с.

2. Осинцев, О.Е. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные сплавы. Справочник. / О.Е. Осинцев, В.Н. Федоров. - М.: Машиностроение, 2004. - 336 с.

3. Пресняков, А.А. Латуни. Превращения в твердом состоянии и технологические свойства / А.А. Пресняков, В.В. Червяков, УК. Дуйсемалиев и др. - М.: Металлургия, 1969. - 118 с.

4. Мальцев, М.В. Металлография цветных металлов и сплавов / М.В. Мальцев, Т. А. Барсукова, Ф.А. Борин. - М.: Металлургиздат, 1960. - 372 с.

5. Смирягин, А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы /

A.П. Смирягин, Н.А. Смирягина, А.В. Белова. - М.: Металлургия, 1974. - 488 с.

6. Яковцева, О.А. Влияние легирования на сверхпластичность двухфазных латуней / О.А. Яковцева, А.В. Михайловская, А.Д. Котов,

B.К. Портной // Физика металлов и металловедение. - 2016. - Т. 117, № 7. -

C. 765-772.

7. Nieh, T.G., Superplasticity in Metals and Ceramics / T.G. Nieh, J. Wadsworth, O.D Sherby. - New York: Cambridge University Press, 2005. - 287 p.

8. Malysheva, S.P., Changes in the structure and mechanical properties of submicrocristalline titanium during deformation in a temperature range of (0,15-0,45)Tm / S.P. Malysheva, G.A. Salishchev, R.M. Galeev, V.N. Danilenko, M.M. Myshlyaev, A.A. Popov // The Physics of Metals and Metallography. - 2003. -Vol. 95, № 4. - P. 390-397.

9. Мулюков, Р.Р. Сверхпластичность ультрамелкозернистых сплавов: Эксперимент, теория, технологии / Р.Р. Мулюков, Р.М. Имаев, А.А. Назаров, В.М. Имаев, М.Ф. Имаев. - М.: Наука, 2014. - 284 с.

10. Mikhaylovskaya, A.V. A high-strength aluminium-based alloy with advanced superplasticity / A.V. Mikhaylovskaya, A.D. Kotov, A.V. Pozdniakov, V.K. Portnoy // J. Alloys a. Comp. - 2014. - Vol. 599. - P.139-144.

11. Портной, В.К. Закономерности влияния температуры на показатели сверхпластичности двухфазной латуни Л59 / В.К. Портной, Б.Н. Ефремов, И.И. Новиков // Известия вузов. Цветная металлургия. - 1976. - № 4. - С.108-113.

12. Портной, В.К. Топографические особенности сверхпластической деформации двухфазной латуни / В.К. Портной, В.А. Кожанов // Физика металлов и металловедение. - 1983. - Т. 55, Вып. 3. - С. 592-597.

13. Farabi, E. Rationalization of duplex brass hot deformation behavior: The role of microstructural components / E. Farabi, A. Zarei-Hanzaki, M.N. Pishbin, M. Moallemi // Mater. Sci. Eng. A. - 2015. - Vol. 641. - P. 360-368.

14. Lin, Fa-Yu. A study on the superplasticity of brass and its applications / Fa-Yu Lin, Yi-Hong Huang, Ruan Feng // International Journal of Machine Tool Design and Research. - 1986. - Vol. 26, № 1. - P. 51-60.

15. Padmavardhani, D. Characterization of Hot Deformation Behavior of Brasses Using Processing Maps: Part I, a Brass / D. Padmavardhani, Y.V.R.K. Prasad // Met. Trans. A. - 1991. - Vol. 22A, № 12. - P. 2985-2992.

16. Sagat, S. Fracture of a superplastic ternary brass / S. Sagat, D.M.R. Taplin // Acta Metall. - 1976. - Vol. 24, № 4. - P. 307-315.

17. Humpries, C.W. Cavitation during the superplastic deformation of an a/p brasses / C.W. Humpries, N. Ridley // Journal of Materials Science. - 1978. - Vol. 13, № 11. - P. 2477-2482.

18. Shichun, W. Measurements of the changes in microstructure during superplastic deformation / W. Shichun, L. Miaoquan, D. Zhixiao, L. Mabao // Journal of Materials Processing Technology. - 1997. - Vol. 69. - P. 203-207.

19. Новиков, И.И. Сверхпластичность сплавов с ультрамелким зерном / И.И. Новиков, В.К. Портной. - М.: Металлургия, 1981. - 168 с.

20. Humphreys, F.J. Recristallization mechnisms in two-phase alloys / F.J. Humphreys // Metal.Sci. - 1979. - Vol. 13, № 3-4. - P.136-145.

21. Яковцева О.А. Сравнение вкладов действующих механизмов сверхпластичной деформации двойной и многокомпонентных латуней / О.А. Яковцева, А.В. Михайловская, А.В. Иржак, А.Д. Котов, С.В. Медведева // Физика металлов и металловедение. - 2020. - Т. 121, № 6. - С. 643-650.

22. Шумихин, В.С. Фазовый состав легированных латуней в литом и термообработанном состояниях / В.С. Шумихин, В.В. Плитченко, В.Л. Лахненко // Литье и металлургия. - 2005. - № 2 (34). - С.166-168.

23. Логинов, Ю.Н. Влияние присутствия второй фазы на свойства двойных латуней / Ю.Н. Логинов, А.С. Овчинников // Заготовительные производства в машиностроении. - 2017. - Т. 15, № 4. - С. 187-190.

24. Святкин, А.В. Влияние термообработки на структуру и механические свойства сложнолегированной латуни ЛМцА-58-2-1 / А.В. Святкин // Вектор науки ТГУ - 2009. - № 4 (7). - С. 35-38.

25. Патент № 2393265 Российская Федерация МПК C22F 1/08 (2006.01). Способ производства горячепрессованных заготовок из свинцовой альфа+бета-латуни: № 2008100971/02: заявл. 09.01.2008: опубл. 27.06.2010 / Овчинников А.С., Логинов Ю.Н., Жукова Л.М., Евдокимов Д.А.; заявитель ОАО «РЗОЦМ», ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ». - 8 с.

26. Колачев, Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов / Б.А. Колачев, В.А. Ливанов, В.И. Елагин. - М.: Металлургия, 1972. - 480 с.

27. ГОСТ 15527-2004. Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением. Марки. Введен с 01.07.2005 г. - М.: Издательство стандартов, 2004. -8 с.

28. Лаврентьев, А.М. Структурные особенности и качество поверхности плоского проката из свинцовой латуни марки ЛС 59-1 / А.М. Лаврентьев // Известия вузов. Цветная металлургия. - 1976. - № 5. - С. 96-98.

29. Шадрин, И.Д. Влияние некоторых примесей на пластичность латуни ЛС 59-1 / И.Д. Шадрин // Известия вузов. Цветная металлургия. - 1965. - № 11. -С. 12-14.

30. Псевдоупругость в двухфазных сплавах на основе меди. Pseudoelastici ta v dvojfazovych Zliiatinach na baze medi / Longauer Svatoboj, 3anak Gabriel, Billj 3jztf. // Z.B. Ved. Pr. VST Kosiciach. - 19S7. - № 2. - C. 57-66.

31. Производство полуфабрикатов из латуни ЛС 63-3 с мелкодисперсным распределением свинца // Известия вузов. Цветная металлургия. - 196S. - № 1. -С. 92-94.

32. Патент № 239S904 Российская Федерация МШ: C22C 9/04 (2006.01). Легкообрабатываемый резанием медный сплав, содержащий очень мало свинца: № 2007124274/02: заявлен 22.09.2005: опубликован 10.01.2009 / Оиси ^иитиро; заявитель Мицубиси Синдох KO, ЛТД. - 51 с.

33. Патент № 276S921 Российская Федерация МШ: C22С 9/04 (2006.01). Латунный сплав для изготовления прутков: № 202113169S: заявлен 29.10.2021: опубликован 25.03.2022 / Головко И.В.; заявитель АО KУЗOЦM. - 9 с.

34. Юшина, Е.В. Исследование закономерностей формирования структуры и свойств свинцовых латуней с целью повышения технологичности при обработке давлением: Специальность 05.16.01 «Металловедение и термическая обработка металлов». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата наук / Юшина Елена Валерьевна; Гипроцветметобработка. - Москва, 1990. - 25 с.

35. Шварцмайер, В. Непрерывная разливка / В. Шварцмайер. - М.: Металлургиздат, 1962. - 3SS с.

36. ^сников, Г.А. Основы литейного производства / Г.А. ^сников. -С.-Пб.: СПбГПУ, 2002. - 204 с.

37. Евтеев, Д.П. Непрерывное литье стали / Д.П. Евтеев, И.Н. ^лыбалов. - М.: Металлургия, 1976. - 19S с.

3S. Herrmann, E. Handbook on Continuous Casting / E.Herrmann. - Dusseldorf: Aluminium - Verlag, 19S0. - 742 p.

39. Шатагин, О.А. Горизонтальное непрерывное литье цветных металлов и сплавов / О.А. Шатагин, В.Г. Сладкоштеев, М.А. Вартазаров. - М.: Металлургия, 1974. - 176 с.

40. Анисович, Г.А. Непрерывное горизонтальное литье / Г.А. Анисович, Е.И. Марукович, И.И. Дрейшев. - М.: ВНИИЭСМ, 1985. - 44 с.

41. Жельнис, М.В. Непрерывное литье машиностроительных заготовок / М.В. Жельнис. - Каунас: Пярле, 1980. - 173 с.

42. Баранов, О.А. Непрерывное литье чугуна / О.А. Баранов, Б.Г. Ветров, В.Б. Поль. - М.: Металлургия, 1968. - 334 с.

43. Тавадзе, Ф.Н. Основные направления развития процесса непрерывного литья / Ф.Н. Тавадзе, М.Я. Бровман, Ш.Д. Рамишвили, В.Х. Римен. - М.: Наука, 1982. - 216 с.

44. Шатагин, О.А. Непрерывное литье на горизонтальных машинах / О.А. Шатагин, В.Г. Сладкоштеев. - М.: Металлургия, 1976. 184 с.

45. Германн, Э. Непрерывное литье / Э. Германн. - М.: Металлургия, 1961. - 814 с.

46. Чухров, М.В. Непрерывное горизонтальное литье слитков металлов и сплавов / М.В. Чухров, И.П. Вяткин - М.: Металлургия, 1968. - 140 с.

47. Райков, Ю. Н. Экономика предприятий обработки цветных металлов / Ю. Н. Райков. - М.: Интермет Инжиниринг, 2003. - 336 с.

48. Гуляев, Б.Б. Современное состояние изучения процессов затвердевания металлов / Б.Б. Гуляев // Сборник: Труды второго совещания по теории литейных процессов. - М.: Машгиз, 1958. - С. 5-32.

49. Хворинов, Н.И. Кристаллизация и неоднородность стали / Н.И. Хворинов. - М.: Машгиз, 1958. - 392 с.

50. Рыжиков, А.А. Совершенствование технологии стального литья / А.А. Рыжиков. - М.: Машиностроение, 1977. - 143 с.

51. Горшков, И.Е. Литье слитков цветных металлов и сплавов / И.Е. Горшков. - М.: Металлургиздат, 1952. - 416 с.

52. Нехендзи, Ю.А. Стальное литье / Ю.А. Нехендзи. - М.: Металлургиздат, 1948. - 767 с.

53. Добаткин, В.И. Непрерывное литье и литейные свойства алюминиевых сплавов / В.И. Добаткин. - М.: Оборонгиз, 1948. - 15 с.

54. Кац, А.М. Исследование дендритного строения слитков и его влияние на структуру и технологические свойства полуфабрикатов свинцовой латуни ЛС 63-3 / Канд. дисс. - М.: Гипроцветметобработка, 1968. - 226 с.

55. Данков, В.А. Разработка технологии непрерывного литья латуни марки ЛС 59-1 / В.А. Данков // Отчет по теме 42-53. - М.: Гипроцветметобработка, 1954. - 226 с.

56. Мадянов, А.М. Суспензионная разливка / А.М. Мадянов. - М.: Металлургия. - 1969. - 184 с.

57. Овчинников, А.С. Особенности формирования свойств проволоки из свинцовой латуни без передела горячей обработки / А.С. Овчинников, Ю.Н. Логинов // Заготовительные производства в машиностроении. - 2019. - Т.17, № 10. - С. 459-463.

58. Chen, J. Texture Evolution and its Simulation of Cold Drawing Copper Wires produced by Continuous Casting / Chen Jian, Yan Wen, Li Wei // The Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2011. - Vol. 21. - P. 152-158.

59. Логинов, Ю.Н. Полунепрерывное и непрерывное литье меди и ее сплавов при производстве контактного провода / Ю.Н. Логинов, Р.К. Мысик // Литейщик России. - 2005. - № 1. - С. 34-37.

60. Логинов, Ю.Н. Сравнительный анализ процессов холодной сортовой прокатки и волочения проволоки из латуней / Ю.Н. Логинов, А.Ю. Горланов, О.Л. Мурзинов // Производство проката. - 2005. - № 1. - С. 16-20.

61. Логинов, Ю.Н. Повышение однородности структуры и свойств прессованных заготовок из альфа и бета свинцовых латуней Ю.Н. Логинов, А.С. Овчинников // Металлург. - 2015. - № 4. - С. 62-66.

62. Колетвинов, К.Ф. Получение заготовок высокотемпературных припоев на медной основе методом непрерывного литья вверх / К.Ф. Колетвинов, С.А. Таволжанский, И.Н. Пашков // Литейщик России. - 2015. - № 11. - С. 29-31.

63. Härkki, R. Mathematical modeling of copper and brass upcasting / К. Härkki, J. Miettinen // Metallurgical and Materials Transaction B. - 1999. - Vol. 30, Iss. 1. - P. 75-98.

64. Спиридонов, Д.В. Современные технологические построения для производства проката из меди и ее сплавов на базе концепции минизаводов / Д.В. Спиридонов, Куберский С.В. // Цветная металлургия. - 2015. - № 5. -С. 16-19.

65. Козлова, А.О. Совершенствование технологии горячей объемной штамповки детали «корпус водосчетчика / А.О. Козлова, Л.М. Железняк // Заготовительные производства в машиностроении. - 2017. - Т. 15, № 3. -С. 115-118.

66. Бредихин, В.Н. Экспериментальные исследования тепловых потоков в горизонтальном кристаллизаторе / В.Н. Бредихин, В.А. Кожанов, Е.Ю. Кушнерова // Прогрессивш технологи i системи машинобудивання. - 2005. -№ 1. - С.37-42.

67. Кушнерова, Е.Ю. Процесс формирования заготовки в закрытом кристаллизаторе / Е.Ю. Кушнерова, В.А. Кожанов, В.Н. Бредихин // Прогрессивш технологи i системи машинобудивання. - 2008. - № 2. - С. 82-88.

68. Бредихин, В.Н. Формирование заготовки при непрерывном литье цветных металлов в горизонтальный кристаллизатор / В.Н. Бредихин // Сб. науч. тр. конф. «50 лет непрерывной разливки стали в Украине» - Донецк: ДонНТУ, 2010. - С. 468-478.

69. Структура литой латуни и ее контроль с помощью ЭВМ. Litter de la composition sur la microstructure de Conlee de Infition a+p et son controle par microordinateur. Iouva Arno, Rentaba Tapio, Rauta Veija. // Forderei. Fondeur anjoud'hui -1985. - № 48. - С. 44-46.

70. Влияние Р-фазы на обесцинкование (a + Р)-латуни. The effect of P on the oltrincification of (a + P)-brass / Toivanen R.O., Navratil V., Lindroos V.K. // Jtn Int. Corros. Contr., Florencer - 6 Apr. 1990. Vol. 5 / ASSOC. Ital. Met. - Milano, 1990. -P. 5439-5446.

71. Харина, Г.В. Коррозионное поведение сплава ЛС59-1 в растворе карбоната натрия / Г.В. Харина, Л.В. Алешина, А.С. Ведерников // Техника. Технологии. Инженерия. - 2017. - № 2 (4). - С. 61-65.

72. Маршаков, И.К. Анодное растворение и селективная коррозия сплавов / И.К. Маршаков, А.В. Введенский, В.Ю. Кондрашин, Г.А. Боков. Воронеж: Воронежский университет, 1988. - 205 с.

73. Харина, Г.В. Коррозионное поведение латуни в нейтральных и кислых хлоридсодержащих средах / Г.В. Харина, Л.В. Алешина, И.А. Шихалев // Техника. Технологии. Инженерия. - 2017. - № 2 (4). - С. 24-29.

74. Быков, Н.А. Особенности пассивации свинцовистой латуни в водных средах при повышенных температурах / Н.А. Быков, М.В. Рылкина // Сб. науч. тр. конф. «Фундментальные и прикладные исследования в области химии и экологии» Курск: ЮЗГУ, 2018. - С. 130-132.

75. Патент № 2332478 Российская Федерация МПК C22C 9/04 (2006.01) Коррозионностойкая латунь: № 2006146170/02: заявлен 25.12.2006: опубликован 27.08.2008 / Щепочкина Ю.А.; заявитель Щепочкина Ю.А. - 3 с.

76. Патент № 2937664 Canada Int.Cl. C22C 9/04 (2006.01) Brass with improved densification resistance and machinability: CA 2937664: Filling Date 30.01.2015: Publication Date 06.08.2015 / Nilson Jan, Martinsen Merelid; Agent: Blake, Cassels & Graydon LLP. - 17 p.

77. Патент № 4879094 United States Int.Cl. C22C 9/02 Cu-Sn-Zn-Bi Alloys: Filed 17.10.1988: Date of Patent 07.11.1989 / Inventor: William Rushton; Assignee: IMI Yorkshire Fittings Limited. - 5 p.

78. Патент № 6787101 United States Int.Cl. C22C 9/01 Die-casting brass alloy which is resistant to dezincification: Filed 18.08.2000: Date of Patent 07.09.2004 / Inventor: Carl-Ake Daker, Ulla Langelotz; Assignee: Tour & Andersson AB. - 10 p.

79. Davies, D.D. A Note on the dezincification of Brass and the Inhibiting Effect of Elemental Addition / D.D. Davies. New York: Copper Development Association Inc. - 1993. - 9 p.

80. ГОСТ 859-2014. Медь. Марки. Введен с 01.07.2015 взамен ГОСТ 859-2001. - М.: Стандартинформ, 2015. -10 с.

81. ГОСТ 492-2006. Никель, сплавы никелевые и медно-никелевые, обрабатываемые давлением. Марки. Введен с 01.01.2008 взамен ГОСТ 492-73. - М.: Стандартинформ, 2011. -14 с.

82. ТУ 6-09-5294-86. Цинк гранулированный.

83. ТУ 6-09-02-557-95. Свинец гранулированный.

84. ГОСТ 2169-69. Кремний технический. Технические условия. Введен с 01.07.1970 взамен ГОСТ 2169-43. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. - 7 с.

85. ТУ 6-09-2227-81. Железо металлическое восстановленное квалификации чистый. Технические условия. Введены с 01.03.1982 взамен ТУ 6-09-2227-72. - 24 с.

86. ТУ 6-09-2704-88. Олово гранулированное.

87. ТУ 6-09-02-529-92. Алюминий гранулированный.

88. ГОСТ 1497-2023. Металлы. Методы испытаний на растяжение. Введен с 01.07.2024 взамен ГОСТ 1497-84. - М.: Российский институт стандартизации, 2024. - 50 с.

89. ГОСТ 28057-89. Метод определения стойкости к обесцинкованию. Введен с 01.07.1990. - М.: Издательство стандартов, 1989. -7 с.

90. ГОСТ 25336-82. Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры. Введен с 01.01.1984. - М.: Стандартинформ, 2009. - 103 с.

91. ГОСТ 4167-74. Реактивы. Медь двухлористая 2-водная. Технические условия. Введен с 01.01.1975. - М.: Издательство стандартов, 1988. - 12 с.

92. ГОСТ 9.302-88. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля. Введен с 01.01.1990 взамен ГОСТ 9.302-79. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. - 43 с.

93. ГОСТ 22261-94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические требования. Введен с 01.01.19996 взамен ГОСТ 22261-82. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2007. - 32 с.

94. ГОСТ 17711-93. Сплавы медно-цинковые (латуни) литейные. Марки. Введён с 01.01.1995 г. взамен ГОСТ 17711-80. - М.: Издательство стандартов, 2002. - 6 с.

95. ГОСТ Р 59553-2021. Арматура трубопроводная. Краны шаровые из латуни. Общие технические условия. Введён с 01.01.2022 г. - М.: Стандартинформ, 2021. - 18 с.

96. Медные сплавы. Марки, свойства, применение: Справочник / Ю.Н. Райков, Г.В. Ашихмин, В.П. Полухин, А.С. Гуляев. - М.: ОАО «Институт Цветметобработка», 2011. - 456 с.

97. Сучков, Д.И. Медь и её сплавы / Д.И. Сучков. - М.: Металлургия, 1967. - 248 с.

98. Сокол, И.Я. Структура и коррозия металлов и сплавов: Атлас. Справочное издание / И.Я. Сокол, Е.А. Ульянин, Э.Г. Фельдгандлер и др. - М.: Металлургия, 1989. - 400 с.

99. Чан Фыонг, З. Склонность латуней к обесцинкованию в хлоридных средах / Чан Фыонг Зунг, Н.М. Тутукина, И.К. Маршаков // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2009. - Т.11. - №4. - С. 349-353.

100. The Materials Project: электронная база свойств неорганических материалов: сайт. - Berkeley Lab, 2005. - URL: next-gen.materialsproject.org/materials?сhemsys=Fe-Si (дата обращения 25.08.2025). Режим доступа: для зарегистр. пользователей. - Текст: электронный.

101. Кутателадзе, С.С. Справочник по теплопередаче / С.С. Кутателадзе, В.М. Боришанский. - М.; Л.: Госэнергоиздат, 1959. - 414 с.

102. Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена / С.С. Кутателадзе. - М: Атомиздат, 1979. - 416 с.

103. Телегин, А.С. Тепломассоперенос / А.С. Телегин, В.С. Швыдкий, Ю.Г. Ярошенко . - М.: Академкнига, 2002. - 454 с.

104. Materia property data Matweb: сайт www.matweb.com. [Электронный ресурс]. 2002. URL: matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=3ad1def0a06 e4448950f30c9ec120e99&ckck=1 Дата обновления: 25.06.2024 (дата обращения: 18.10.2024).

105. Кудинов, А.А. Тепломассообмен / А.А. Кудинов. - М.: Инфра-М, 2015. - 374 с.

106. Миркин, Л.И. Физическая природа прочности металлов / Л.И. Миркин. - М.: Знание, 1975. - 48 с.

107. Баландин, Г. Ф. Основы теории формирования отливки / Г.Ф. Баландин. - М.: Машиностроение, 1979. - 335 с.

108. Самойлович, Ю.А. Системный анализ кристаллизации слитка / Ю.А. Самойлович. - Киев: Наук. думка, 1983. - 246 с.

109. Баландин, Г.Ф. Формирование кристаллического строения отливок / Г.Ф. Баландин. - М.: Машиностроение, 1973. - 286 с.

110. Левин Д.О. К вопросу изготовления запорной арматуры из свинцовых латуней с использованием непрерывнолитых заготовок / Д.О. Левин, Р.К. Мысик, А.В. Сулицин, С.В. Брусницын // Литейщик России. - 2021. -№ 10. - С. 11-14.

111. Левин Д.О. Исследование причин образования трещин на корпусах латунных шаровых кранов / Д.О. Левин, Н.Т. Карева, Ю.Р. Байчурина, Д.А. Усов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. - 2024. - Т. 24. - № 4. - С. 27-43.

112. Левин Д.О. Влияние химического состава латуни типа ЛС59-1 на качество водозапорных изделий / Д.О. Левин, А.В. Сулицин, Н.Т. Карева, Д.М. Галимов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. - 2022. - Т. 22. - № 4. - С. 38-55.

113. Левин Д.О. Исследование влияния содержания меди на структуру и свойства литой латуни / Д.О. Левин, А.В. Сулицин, С.В. Брусницын // Литейное производство. - 2023. - № 8. - С. 20-23.

114. Левин Д.О. Влияние железа на структуру и свойства латуней в литом состоянии / Д.О. Левин, А.В. Сулицин, С.В. Брусницын, Д.А. Усов // Литейное производство сегодня и завтра: Труды XIV Международной научно-практической конференции. - СПб.: Политех-пресс, 2023. - С. 216-220.

115. Левин Д.О. Исследование влияния содержания олова на структуру и свойства литой латуни / Д.О. Левин, А.В. Сулицин, С.В. Брусницын, Д.А. Усов // Литейщик России. - 2025. - № 3. - С. 38-40.

116. Левин Д.О. Исследование влияния содержания никеля на структуру и свойства литой латуни / Д.О. Левин, Д.А. Усов, А.В. Сулицин, С.В. Брусницын // Литейное производство. - 2025. - № 1-2. - С. 39-42.

117. Левин Д.О. Влияние железа и кремния на коррозионную стойкость латуней / Д.О. Левин, А.В. Сулицин, Д.А. Усов, К.А. Шевченко, С.С. Стругов, С.В. Брусницын // Литейное производство. - 2023. - № 12. - С. 22-27.

118. Левин Д.О. Исследование и сравнительный анализ коррозионной стойкости медно-цинковых сплавов в хлоридсодержащих средах / Д.О. Левин, Д.А. Усов, К.А. Шевченко, С.С. Стругов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. - 2023. - Т. 23. - № 4. -С. 11-23.

119. Sulitsin A.V. The influence of small additives on the structure and properties of brass / A.V. Sulitsin, S.V. Brusnitsyn, D.O. Levin, D.A. Usov, V.K. Dubrovin // Procedia Structural Integrity. - 2024. - Vol. 65. - P. 282-289.

120. Левин Д.О. Изучение влияния технологических условий изготовления латунных водозапорных устройств на качество готовых изделий / Д.О. Левин, А.В. Сулицин, Н.Т. Карева, Д.М. Галимов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. - 2022. - Т. 22. - № 3. -С. 28-47.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

в сечении ХЕ

в сечении YZ

в сечении Х2 Температура, °С V

ни

в сечении УЪ Течнерагура, X _ 1V

в сечении XX

Гечперагура. °С

в сечении Температура. С"

1=1™

в

в сечении XI

в сечении YZ

в сечении Твердая фаза, ел V

II

в сечении УЪ Твердая фаза, ел V

II

Обижгь тасрдо-лилкого состояния ^ Тверда» 0.1)01 - О.УЧМ сл.

Область тткрло-жидкого состояния Твер и» фита 0.001 - О.*«1; сд

в сечении Температура. °С V

в сечении УЪ Тем пера! ура, °С _ ^

Ц&П

в сечении YZ Температура, °С

в сечении ХЕ

Твердая фа ю. сд

в сечении УЪ Твердая фам, ел V

I»

X

Ооласи. дорло-жндмио состоянии ^ Гаср.ия фа и (!.<*)! - 0,999 сд

Область ткрло-жнлетго состоянии Ткрда* фача 0.001 - (1.999 сд

в сечении Х2 Температура. °С

I {.:..

в сечении Температура. °С _ . V

ни'

х

в сечении Температура. С

г

г 1

в сечении УЪ Температура. X

|Г

У

в сечении Сверлах фаза, ед У

в сечении УЪ Твердая фаза, ел

О&ЮТь Iвер.м>-жндк1)1 о состоянии ^ I вер.и» >|и I» 0.001 • 1).<М сл

06.TiK.ri. ткрдо-жпдксни СОСТОИИИ» I «срла» фита 0.001 - 0.9<М ся

в сечении XX Температура. С V

в сечении УЪ Температура, °С — , V

и

х

в сечении Температура. СС

в сечении УЪ Температура, "С

в сечении Твердая фата. ел V

II ^

в сечении УЪ Твердая фата. ел

I!

Область ткрио-жндкиги состояния Тяершш фа >а 0.001 • »да» сд

О&исгь 1кр.х>-ж1ию10 соснмпня Гкрлая фата П.1ХП - О.УМсл.

в сечении Температура. °Г V

в сечении YZ Температура, °С

х

в сечении Температура, °С

в сечении УЪ Температура, '('

в сечении Твердая фаза, ед У

в сечении УЪ Твердая фаза, ед

II

^ V:

(Км.юь )«Ср,|0-»1ик010 СОСКММИ*

I пер Ы» фа « IМК11 -11,999 сл

в сечении ХЕ

Ошмсть ТКрЛО-ЖНДКОГО состоянии Ткрлая фай ••.(*» | . 0.999 сл

Темперапра. С"

в сечении Температура. °С Y

X

в сечении Температу ра. °С

в сечении YZ

Гемнера1\ра, С

*

Мя

£ 1

У

X

в сечении ХЕ

Твердая фата, ед

в сечении УЪ Твердая фата, ед

II

X

fXlliK. ll. жр^о-жцдкою состиямня ^ I ncpj.il фа К) (МХИ • 0.449 сд

Обллсгь ткрло-жндкого состояния Ткрддя '¡и 1.1 Н.<>0| -О.'МЧС!

в сечении Х2

Темпер. | | У

1Е-.

в сечении Температура. "С ^^^ У

|Г

X

в сечении Х2 Температура, °С

в сечении УЪ Температура, "С

в сечении Тверда» фаза, ел Y

в сечении УЪ Твердая фаза, ел

X

Область твердо-жилиии состояния ^ Твердая фа и 0.001 . <».994 сд

Область твердо-жидкою состояния

I »ер ч.ТЯ фа Ы 0.1)01 - 0,999 сл

в сечении Температура. °С У

в сечении УЪ Температура. °С

X

в сечении XX

в сечении УЪ

в сечении Твердая фа ш. ел У

II Ж

в сечении УЪ Твердая фаза, ел V

II

Обааст» псрао-жидод о состояния Тясршш фша ".<>01 . II.«»» сд

Обимсгь 1крдо-жидкого сосюяння 1кр ы < фа 1а о.«>|.0.9ЧЧ ед.

в сечении Температу ра. °С V

в сечении УЪ Температура. СС _ У

|Г

х

в сечении Гемперагура. С

1Г

в сечении УЪ Температура, С

в сечении

Твердая фа ш. ел

в сечении УЪ Твердая фаза, ед V

Область ткрло-жмдмии состояния ^ (перил* фала 0.001 . И.«т са

О&ласгь ткрло-жндкого состояния Ткрлдя '¡ии и.001 -0.'М9ел.

в сечении Температура. °С У

в сечении Температуря, °С У

в сечении Температу ра. °С

в сечении Темпера1\ра, С

в сечении XZ Твердая фата. ед Y

в сечении YZ Твердая фата, ед Y

Область тяердо-жндкиго состояния ^ 1 «ерзая фа а 0.00 I • O.W> сд

(Область ткрло-жмдмж) состояния Тясрдля фа« 11,001 - 0,999 сл.

в сечении XZ Температура. "С А Y

и.

в сечении YZ Температу ра, Т _ 4 Y^

в сечении XZ Температура. С

Ььв

в сечении YZ Температура. С

II»

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

АКТ

внедрении гехноло! ии непрерывного горизонтального литья заготовок и » свинцовой латуни марки ЛС50-1

Настоящий акт составлен в том. что нами: начальником технического отдела Усовым Д.А., начальником литейного цеха Савиновым А.П., заведующим кафедрой литейного производства и упрочняющих технологий УрФУ Сулнциным А.В., профессором кафедры лишенного производства и упрочняющих технологий УрФУ Брусницыным С.П., соискателем Левиным Д.О. проведены испытания технологии непрерывного горизонтального литья заготовок из свинцовой латуни марки ЛС59-1.

Выплавка сплава производилась в инду кционной печи канального типа GYT 1000 ёмкостью 3500 кг, разливка осуществлялась из раздаточной индукционной печи канального типа GYT 500 ёмкостью 3000 кг. С помошыо системы «ДТМ» литая заготовка вытягивалась из кристаллизатора. Технологические параметры непрерывного литья заготовок диаметром 25 мм были следующими: температура лшья 1040... 1050 "С; скорость литья 220...230 мм/мин; соотношение времени вытягивания и остановки составляло 1:1; шаг вытягивания 6 мм; расход охлаждающей воды в кристаллизаторе 4,5 м'/ч, температура воды на входе в кристаллизатор 50...55 °С. Химический состав сплава контролировался по литым пробам, отобранным из ванны металла в печи в процессе литья, оитико-»миссионным спектрометром ДФС-500. Результаты химического анализа сплава приведены в таблице.

Таблица - Химический состав сплава

Химический состав, мас.%

Си Z п РЬ Fe Sn Ni Al Bi Si Sb P Mn As

59.84... 59,94 Ост. 1.8.11... 1.878 0.415... 0.454 0.562... 0.564 0,322... 0.345 0.0028 .. 0.0052 0,0035... 0.0038 0,024... 0.037 0.02... 0.022 0.0051... 0.0053 0.015... 0.016 0,0043... 0,0046

Кроме того, определялись механические свойства сплава в литом состоянии. По результатам испытания механических свойств среднее значение временного сопротивления разрушению при растяжении составило 395 МПа, относительного удлинения 34%.

Наряду с определением механических свойств сплава выполнена оценка глубины обесцинкования образцов латуни, вырезанных из литых заготовок. По результатам оценки среднее значение глубины обесцин кован и я составило 381 мкм.

Полученные литые заготовки переданы на технологическую операцию штамповки для производства готовых изделий. Изготовленные шаровые краны прошли технологический контроль качества согласно действующей нормативной документации.

Таким образом, применение указанного технологического регламента непрерывного горизонтального литья заготовок из свинцовой латуни марки ЛС59-1 диаметром 25 мм обеспечивает получение литых заготовок для дальнейшей пластической обработки с необходимым уровнем механических и эксплуатационных свойств. Технологический регламент рекомендуется к использованию в ООО «ЛД 11райд».

В результате внедрения технологического регламента обеспечено повышение технологического выхода годного при непрерывном горизонтальном литье заготовок на 3%, уменьшение доли брака при штамповке на 5%. повышение механических и эксплуатационных свойств готовых изделий. Годовой экономический эффект от внедрения составляет порядка 20 ООО ООО рублей.

Савинов А.11.

Усов Д.А.

Заведующи й кафедро ЛПиУТУрФУ

Сулиции А.В.

ЛП и УТ

Брусницын С.В.

/2

Соискатель

Левин Д.О.