ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова», Новочеркасск, Россия:
С. Н. Сергеенко, канд. техн. наук, эл. почта: sergeenko@gmail.com

Исследована усовершенствованная двухэтапная технология механоактивации шихты порошковой стали 110Г13 в шаровой планетарной мельнице САНД-1. На первом этапе проводили механическое легирование порошковой шихты, содержащей порошки Fe и FeMn, с последующим смешиванием с графитом. Изучен фракционный состав шихт порошковой стали 110Г13 в зависимости от продолжительности механо- активации в мельнице САНД-1. Минимальные значения среднего размера частиц смеси и максимальное содержание мелкой фракции (менее 63 мкм) наблюдаются при повышенной продолжительности механического легирования (1,8 ч). Изучение кинетики механоактивации позволило выявить двухстадийный характер диспергирования и агломерации частиц шихты, содержащей порошки ферромарганца ФМн 88 (16,5 % (мас.)), графита ГК-1 (1,1 % (мас.)) и железа (ПЖРВ) 3.200.28) (ост.). При продолжительности механообработки шихты менее критических значений (1,8 ч) наблюдается ее диспергирование, а дальнейшее увеличение времени обработки приводит к агломерации. В процессе механоактивации повышается содержание мелкой фракции по сравнению с технологией смешивания. Предложены кинетические сигмоидальные зависимости влияния продолжительности активации шихт порошковой стали 110Г13 на параметры функции распределения масс по фракциям. С учетом установленных сигмоидальных зависимостей получена трехмерная функция распределения, учитывающая время механоактивации шихты порошковой стали 110Г13. Определена продолжительность (~1,1 ч) механоактивации, обеспечивающая скачкообразный рост параметра функции распределения. Агломерацию шихты оценивали отношением средних размеров частиц после обработки в мельнице САНД-1 и последующей обработки в ступке. Установлено формирование трудноразрушаемых агломератов при механоактивации смеси порошков Fe, FeMn и C.

1. Болдырев В. В. Механохимия и механическая активация твердых веществ // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 3. С. 203–218.
2. Сергеенко С. Н. Технологии получения порошковых материалов на основе механически активированных шихт (обзор) // Технология металлов. 2012. № 1. С. 46–56; № 5. С. 46–55; № 6. С. 47–56.
3. Illarionov I. E., Gilmanshina T. R., Kovaleva A. A. et. al. Destruction mechanism of casting graphite in mechanical activation // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 15. Р. 15–17.
4. Al-Joubori А. А., Suryanarayana С. Synthesis of austenitic stainless steel powder alloys by mechanical alloying // Journal of Materials Science. 2017. Vol 52. Iss. 20. P. 11919–11932.
5. Chen Y. Z., Herz А., LiY J. et al. Nanocrystalline Fe–C alloys produced by ball milling of iron and graphite // Journal Acta Materialia. 2013. Vol. 61. Iss. 9. P. 3172–3185.
6. Балдохин Ю. В., Чердынцев В. В. Особенности структуры порошков системы Fe–Cr, полученных механическим сплавлением // Неорганические материалы. 2018. Т. 54. № 6. С. 564–573.
7. Разумов Н. Г., Попович А. А. Получение порошка сферической формы высокоазотистой стали методами механического легирования и плазменной сфероидизации // Вопросы материаловедения. 2017. № 3(91). С. 74–82.
8. Сергеенко С. Н., Джураев Ф. Т., Аль Хилфи А. Х. и др. Особенности механохимической активации и уплотнения порошковой шихты Al–Si–Ni–Fe–C и Al–Cu–Fe // Физика и химия обработки материалов. 2016. № 4. С. 63–72.
9. Сергеенко С. Н., Алабид Н. С. Горячедеформированные порошковые материалы на основе механохимически активированных шихт Al–SiC // Цветные металлы. 2016. № 9(885). С. 68–77.
10. Borchers C., Garve C., Tiegel M. et al. Nanocrystalline steel obtained by mechanical alloying of iron and graphite subsequently compacted by high-pressure torsion // Acta Materialia. 2015. Vol. 97. P. 207–215. DOI: 10.1016/j.actamat.2015.06.049
11. Чувильдеев В. Н., Нохрин А. В., Баранов Г. В. и др. Исследование процессов спекания нано- и ультрадисперсных механоактивированных порошков системы W-Ni-Fe и получение сверхпрочных тяжелых вольфрамовых сплавов // Металлы. 2014. № 2. С. 51–66.
12. Кочетов Н. А., Рогачев А. С., Щукин А. С. и др. Механическое сплавление с частичной аморфизацией многокомпонентной порошковой смеси Fe–Cr–Co–Ni–Mn и ее электроискровое плазменное спекание для получения компактного высокоэнтропийного материала // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2018. № 2. С. 35–42. DOI: 10.17073/1997-308X-2018-2-35-42
13. Смелов В. Г., Сотов А. В., Агаповичев А. В. Исследование структуры и механических свойств изделий, полученных методом селективного лазерного сплавления из порошка стали 316 L // Черные металлы. 2016. № 9. C. 61–65.
14. Duan С., Chen С., Zhang J. et al. Nitriding of Fe–18Cr–8Mn stainless steel powders by mechanical alloying method with dual nitrogen source // Powder Technology. 2016. Vol. 294. P. 330–337. DOI: 10.1016/j.powtec.2016.02.048

15. Попович А. А., Разумов Н. Г. Исследование процесса механического легирования железа аустенитообразующими элементами // Металловедение и термическая обработка металлов. 2014. № 10(712). С. 53–59.
16. Дорофеев Ю. Г., Сергеенко С. Н., Коломиец Р. В. и др. Влияние механической активации в жидких средах порошковых шихт Ni–Fe–NaCl на структуру и свойства высокопористых материалов // Металлург. 2007. № 11. С. 63–66.
17. Гончарова О. Н., Сергеенко С. Н. Инфильтрованные материалы на основе механически активированных в жидких средах порошковых шихт Fe–Ni // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2012. № 1(37). С. 98–101.
18. Дюжечкин М. К., Сергеенко С. Н. Особенности механохимической активации шихты Al–Si и формирования горячедеформированного порошкового материала на ее основе // Инженерный вестник Дона. 2014. № 2(29). С. 67.
19. ГОСТ 4755–91. (ИСО 5446–80). Ферромарганец. Технические требования и условия. — Введ. 01.01.1997.
20. ГОСТ 17022–81. Графит. Типы, марки и общие технические требования (с Изменениями № 1–3). — Введ. 01.01.1982.
21. ГОСТ 9849–86. Порошок железный. Технические условия (с Изменениями № 1, 2). — Введ. 01.07.1987.
22. Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. — М. : Машиностроение, 1981. — 184 с.
23. Ходаков Г. С. Физика измельчения. — М. : Наука, 1972. — 308 с.
24. Бачин В. А. Диффузионная сварка стекла и керамики с металлами. — М. : Машиностроение, 1986. — 184 с.
25. Каракозов Э. С. Сварка металлов давлением. — М. : Машиностроение, 1986. — 280 с.
26. Дорофеев Ю. Г., Сергеенко С. Н., Гриценко С. В. Основы конструирования машин : сб. науч. тр. Новочерк. гос. техн. ун-та. — Новочеркасск : НГТУ, 1994. С. 85–89.