ХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)
XLIV Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.10.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLIІI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 29.08.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLIІI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.07.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 27.06.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.05.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XL Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 28.03.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

МНПК "Цифровая трансформация и инновации в экономике, праве, государственном управлении, науке и образовательных процессах", 18-21.03.2019

XXXIX Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 27.02.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XIII Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 31.01.2019 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXXVIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.01.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XXXVІI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXXVI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.10.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXXV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.10.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXXIV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.09.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXXIII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.08.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXXII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 31.07.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.07.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХXXI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХІ Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 31.05.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXХ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXIХ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.04.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХVIІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.03.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІІІ МНПК "Экономика, финансы и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспективы развития", 19-22.03.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

X Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 28.02.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХVІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.02.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХVІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.01.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XІІ Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 29.12.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХІV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.10.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XІ Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 29.09.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХIІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.09.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

X Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.07.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХXII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.07.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IX Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 31.05.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХX Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

"Тенденции развития национальных экономик: экономическое и правовое измерение" 18-19.05.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом и ККИБиП)

ХIX Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.04.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IX Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 31.03.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVIII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.03.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

МНПК "Экономика, финансы и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспективы развития", 20–23.03.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIII Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.02.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.02.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VIII Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.01.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.01.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VIII Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 28.12.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VII Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 30.11.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VII Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.10.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.10.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VII Международная научно-практическая конф. «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 30.09.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.09.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.08.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІV Международная научно-практическая конф. "Экономика и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспектив развития", 29.07.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

X Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 28.07.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 30.06.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІX Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VI Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 31.05.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIIІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

V Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 29.04.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 28.04.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 31.03.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІI Международная научно-практическая конф. "Экономика и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспектив развития", 30.03.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

V Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 21-24.03.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

V Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 26.02.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

II Международная научно-практическая конференция: "Научный диспут: актуальные вопросы медицины" 20.02.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.12.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IV Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.12.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

IV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 30.11.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

IV Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 29.10.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Международная научно-практическая конференция: "Научный диспут: актуальные вопросы медицины" 28.10.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

III Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 30.09.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

III Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.08.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІІІ Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 30.06.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

II Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.05.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Актуальные проблемы экономики и финансов, 29.04.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Научный диспут: вопросы экономики и финансов, 31.03.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Актуальные проблемы современной науки, 27.03.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

Глобальные проблемы экономики и финансов, 27.02.2015 (Совместная конференция с финансово-экономическим научным советом)



Актуальные проблемы современной науки: тезисы докладов XV Международной научно-практической конференции (Москва - Астана - Харьков - Вена, 28 декабря 2016)


Отрасль науки: Технические науки
Скачать статью (pdf)

 

Секция: Технические науки

ТКАЧ ТАТЬЯНА ВАДИМОВНА

младший научный сотрудник лаборатории

экспериментальных научных исследований

Приднепровская государственная академия

строительства и архитектуры

г. Днепр, Украина

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПРОКАТА ПОСЛЕ НАГРЕВА И ДЕФОРМАЦИИ В МЕЖКРИТИЧЕСКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР

Введение. Толстые листы из строительных низкоуглеродистых сталей являются массовым видом металлопродукции и широко применяются в промышленном и гражданском строительстве, сооружении мостов и небоскрёбов, магистральных нефте- и газопроводов. Различные сферы применения металла требуют повышения уровня механических свойств [1, 2].

С развитием крупногабаритного и высотного строительства, нефте- и газодобивыющей промышленности возрастает потребление более толстых, до 40…60 мм листов, при этом их ударная вязкость снижается. В связи с этим толстолистовой прокат, изготовляемый по технологии гарячей прокатки, не в полной мере соответствует предъявляемым к нему требованиям по механическим свойствам. Наиболее приемлемой, к настоящему времени, является технология контролируемой прокатки, которая повышает качество толстолистового проката [3-5].

Ранее одним из возможных путей снижения температуры вязко-хрупкого перехода применялась термическая обработка с отдельного нагрева, заключающаяся в закалке от температур межкритического интервала с высоким отпуском [6-9].

Вследствие вышеописанного возникает острая необходимость более подробного изучения механизмов структурообразования при нагреве, выдержки и охлаждении от температур межкритичекого интервала (МКИ), а также разработки по полученным результатам новых и корректиравания действующих температурно-деформационных параметров технологии для повышения ударной вязкости и прочности толстолистового проката.

Цель исследования – определение влияния формирования структуры при нагреве и деформации от различных температур МКИ с последующим ускоренным охлаждением на механические свойства толстолистового проката из низкоуглеродистых сталей 10Г2ФБ и 09Г2С.

Материалы и методики. Исследовали низкоуглеродистые стали 10Г2ФБ и 09Г2С, применяемые для изготовления толстолистового проката. Использовали световую качественную и количественную микроскопию, испытания механических свойств.

Температурную зону МКИ (727…910°С) поделили на 8 участков через каждые 25°С. Деформацию в лабораторных условиях осуществляли по следующему режиму: нагрев до 1000°С в течение 90 минут, перенос в печь, нагретую до выбранной температуры в МКИ, выдержка 10 минут, деформация на 45%, ускоренное охлаждение в масле.

Результаты исследования и их обсуждение.

В лабораторных экспериментах установлено, что структурные превращения в стали развиваются следующим образом. При нагреве до 1000°С формируется равновесная структура аустенита, который при снижении температуры до МКИ частично распадается с образованием зёрен избыточного феррита (до 10 мкм), количество которого зависит от выбранной температуры выдержки и деформации, при этом концентрация углерода в аустените повышается.

По мере накопления деформации обе фазы приобретают всё более высокую плотность дислокаций, которые формируются в разветвленную сеть малоугловых полигональных границ. Таким образом, чем ниже температура конца деформации в двухфазной области, тем большее количество зерен α-фазы выделится и подвергнется деформации. После окончания деформации, с началом охлаждения и понижением температуры, начинается распад нового, не свойственного исходному составу стали аустенита, в котором концентрация углерода составляет Cγмки (табл. 1.), происходит вторичное образование зерен феррита на большеугловых и полигональных малоугловых границах деформированного аустенита. Размер новообразовавшихся зерен феррита не достигает более 3 мкм. Значительная часть углерода при этом вытесняется в аустенит, где его концентрация повышается, но не достигает 0,8% С. При ускоренном охлаждении и снижении температуры ниже Аrз стартует бейнитная реакция в аустените.

Таблица 1

Теоретические расчетные количества фаз и концентрация углерода в них при различных температурах МКИ

Сталь 10Г2ФБ

Сталь 09Г2С

tмки, °С

γ, %

Сγ, %

α, %

Сα, %

tмки, °С

γ, %

Сγ, %

α, %

Сα, %

885

70

0,14

30

0,005

885

63

0,14

37

0,005

860

41

0,23

59

0,007

860

37

0,23

63

0,007

835

27

0,34

73

0,01

835

25

0,34

76

0,01

810

20,5

0,44

79,5

0,013

810

18

0,44

82

0,013

785

16

0,53

84

0,015

785

15

0,53

85

0,015

760

13,5

0,63

86,5

0,017

760

12

0,63

88

0,017

735

11

0,75

89

0,019

735

10

0,75

90

0,019

Межкритический интервал разбили на три части, в зависимости от структурного соотношения и их влияния на механические свойства: верхнюю, среднюю и нижнюю. В верхней части МКИ (885...860°С) из аустенита выделяется некоторое количество избыточного феррита (≈30%), зёрна которого по размерам не превышают 10 мкм. В конечной структуре преобладает игольчатый феррит, т.е. бескарбидный верхний бейнит. Бейнитные пакеты более тёмного оттенка располагаются в ликвационных участках, обогащённых марганцем и микролегирующими добавками (рис. 1. а).

Рис. 2. Микроструктуры после деформации и ускоренного охлаждения от различных температур в МКИна примере стали 10Г2ФБ.

В средней части МКИ (835…785°С) понижение температуры конца деформации приводит к увеличению количества феррита с одной стороны, и к снижению количества бейнита с другой (рис. 1. б и в). Концентрация углерода в аустените повышается до ≈0,4% С, в следствии этого бескарбидный феррит уже не может образоваться, поэтому образуются кристаллы верхнего бейнита, с карбидными частицами по границам между рейками. В нижней части МКИ (760…735°С) в структуре увеличивается количество полигонизованного феррита до ≈70%, с развитой сетью субзеренных границ (рис 1. г). Остальной аустенит (0,7%С) распадается на нижний бейнит с многочисленными карбидами внутри него. Бейнитная составляющая при охлаждении заполняет оставшиеся объёмы аустенита, которые становятся более мелкими и разрознёнными, так как выделяющиеся кристаллы избыточного феррита многочисленны и расчленяют их на более мелкие фрагменты. Из части γ-фазы образуется ≈ 10% мелких зерен вторичного феррита (до 3 мкм).

На механические свойства толстолистового проката влияет формирование разнообразных по морфологии и химическому составу структурных составляющих после деформации и ускоренного охлаждения при различных температурах МКИ. Предел прочности (σB) после такой обработки не проявляет заметных колебаний и находится в диапазоне 770-790 H/мм2 (табл. 2.), поскольку не является структурно чувствительным показателем.

Таблица 2

Результаты механических испытаний, средние значения

(сталь 10Г2ФБ).

t,

ºC

Lo,

мм

δ5,

%

ψ,

%

σ0,2,

Н/мм2

 

σB,

Н/мм2

 

KCV+20,

Дж/см2

KCV-40,

Дж/см2

1

885

25,0

16,0

65,5

591

783

109

54

2

860

25,0

15,7

64,0

640

777

100

56

3

810

25,0

16,7

61,5

543

772

92

78

4

760

25,0

16,5

61,5

539

772

104

79

5

735

25,0

14,25

47,5

631

790

59

53

Предел текучести (σ0,2) существенно зависит от структурных изменений. После деформации и охлаждения от температур верхней части МКИ показатели предела текучести повышаются, так как в структуре преобладает игольчатый феррит. После обработки в средней части МКИ выделяется все большее количество избыточного феррита, поэтому σ0,2 несколько снижается. При температурах нижней части МКИ σ0,2 начинает возрастать, так как в образовавшемся (≈ 80%) феррите после деформации образуется сеть полигональных границ, то есть действует субзеренный механизм упрочнения.

Изменение ударной вязкости (KCV) стали противоположно изменению предела текучести (табл. 2.). При отрицательных температурах зависимость KCV-40 явно выражена. При верхних температурах МКИ значения ударной вязкости низкие из-за наличия в структуре большого количества игольчатного феррита или верхнего бейнита. С понижением температуры и увеличением доли мелких зерен феррита вязкость начинает возрастать. В нижнем интервале МКИ ударная вязкость снижается из-за наличия нижнего бейнита, который наследовал повышенную концентрацию углерода из аустенита (до 0,75%).

Таким образом, полученная информация позволяет судить о формировании структуры и свойств толстолистового проката из низкоуглеродистых сталей в зависимости от температуры конца деформации в МКИ с последующим ускоренным охлаждением. А также вносить изменения в температурные, деформационные и временные параметры производства листов по технологии контролируемая прокатка с ускоренным регламентированных охлаждением.

Выводы:

  1. Описаны процессы формирования структуры толстолистового проката из низкоуглеродистых сталей после нагрева и деформации от различных температур МКИ с последующим ускоренным охлаждением.
  2. Установлена зависимость структуры и свойств от температуры деформации в МКИ, на основании которой для получения требуемых свойств проката можно варьировать температуру конца деформации.
  3. Установлено, что для низкоуглеродистых сталей наиболее перспективное сочетание прочности и вязкости достигается при деформации в средней части МКИ.

Литература:

  1. Погоржельский В. И. Контролируемая прокатка непрерывнолитого металла / Погоржельский В. И.– Москва: Металлургия, 1986. – 151 с.
  2. Лахтин Ю. М. Материаловедение / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева.– 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: Машиностроение, 1980. – 494 с.
  3. Контролируемая прокатка / В. И. Погоржельский, Д. А. Литвиненко, Ю. И. Матросов, А. В. Иваницкий. – Москва: Металлургия, 1979. – 183 с. 10.
  4. Матросов Ю. И. Сталь для магистральных газопроводов / Ю. И. Матросов, Д. А. Литвиненко, С. А. Голованенко. – Москва: Металлургия, 1989. – 288 с.
  5. Разработка и технологический процесс производства трубных сталей в 21 веке / Ю. Д. Морозов, Ю. И. Матросов, А. С. Болотов [и др.] // Сталь. – 2001. – № 4. – С. 58–62.
  6. Полигонизация аустенита при контролируемой прокатке: монография / Большаков В. И., Лаухин Д. В. – Днепропетровск: ПГАСА, 2011. – 268 с.
  7. Марченко Б. А. Закалка сталей от межкритических температур / Б. А. Марченко // МИТОМ. – 1985. – № 3. – С. 57.
  8. Гладштейн Л. И. Кинетика полиморфного превращения в феррито-перлитных сталях при нагреве в межкритическом интервале температур / Л. И. Гладштейн, Т. Н. Риваненок // Сталь. – 2008. – № 4. – С. 64–68.
  9. Межкритическая закалка / Г. А. Околович, А. Е. Сизова, Т. В. Мустафина // Ползунковский вестник. – 2012. – № 1/1 – С. 228–231.