Ткаченко І. Ф. Розвиток наукових і методологічних основ прогнозування і оптимізації складів і технологій термічного зміцнення комплексно-легованих сталей

Об'єкт дослідження – процеси формування структурних станів і експлуатаційних властивостей термічно зміцнюваних комплексно-легованих конструкційних сталей відповідального призначення. Предмет дослідження - вплив хімічного складу і умов термообробки складно-легованих низьковуглецевих сталей на їх структуру, комплекс експлуатаційних властивостей і ступінь його стабільності. Основні методи дослідження - використовувався комплексний методологічний підхід, що включає методи: теоретичного аналізу, експериментальних досліджень, комп'ютерного експериментування. Методи теоретичного аналізу - термодинамічні моделі регулярних і квазірегулярних розчинів; теорія кінетичних процесів; лінійна теорія пружності; дислокаційні моделі субструктури сталей і взаємодії її елементів з розчиненими атомами. Методи експериментальних досліджень - оптична металографія; стандартні випробування механічних властивостей; серіальні випробування на ударний вигин; просвічуюча електронна мікроскопія; електронна мікродифракція; растрова електронна мікроскопія зламів; рентгеноструктурний фазовий кількісний аналіз; дилатометричний аналіз. Комп'ютерне експериментування здійснювалося згідно з розробленою автором комплексною комп'ютерною технологію, що включає: первинну статистичну обробку результатів; глибокий розвідувальний аналіз багатовимірних масивів даних методами "Data Mining"; розробку регресійних моделей; проведення розрахунків методом Монте-Карло. Комп'ютерні дослідження виконувалися з використанням обчислювальних систем See-5-demo, WizWhy-3.01-demo, SciLab 4.1, MuPad. В дисертації приведено вирішення важливої науково-технічної проблеми формування стабільно високого комплексу експлуатаційних властивостей багатокомпонентних, термічно зміцнюваних сталей, на основі системного підходу, який включає: апріорне прогнозування їх структури і властивостей; запобігання окрихкуванню; багатоцільову оптимізацію параметрів технологій виробництва; використання комплексів технологій попередньої та кінцевої термічної обробки. Методами теоретичного аналізу: показана схильність переохолодженого аустеніту до розшарування по вуглецю; розроблена суміщена діаграма бейнітного і мартенситного перетворень; встановлені причини стабілізації аустеніту до мартенситного і бейнітного перетворень при легуванні; визначені хімічні елементи, які проявляють схильність до утворення кластерів і сегрегацій; розроблена методика і виконано комп'ютерне прогнозування впливу вуглецю, легуючих і мікролегуючих елементів на кінетику розпаду переохолодженого аустеніту. Розроблена кількісна модель водневого окрихкування і утворення флокенів в сталях, яка використана для оптимізації промислових технологій ПФО. Розроблені оптимальні способи формування гарантованого рівня якості товстолистового прокату низьковуглицевих сталей різних груп міцності за рахунок багатоцільової оптимізації хімічних складів, формування оптимальних початкових мікроструктур перед остаточним термічним зміцненням. Розроблені і впроваджені на ВАТ «МК «Азовсталь» нові технології термообробки: великотоннажних листовихзливків ЕШП; товстолистового прокату зі сталей різних груп міцності. Загальний реальний економічний ефект від впровадження результатів дисертації склав більше 4 млн. грн./рік.