ДОCЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ГАРЯЧОЇ НЕСИМЕТРИЧНОЇ СОРТОВОЇ ПРОКАТКИ НА ФОРМУВАННЯ МІКРОСТРУКТУРИ, МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТА СЛУЖБОВИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОТОВОГО ПРОКАТУ
Раздобрєєв Валерій Гурійович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107; Паламар Дмитро Григорович, м.н.с., Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107 · v_razdobreev@mail.ru
Анотація
Метою роботи є дослідження впливу процесу гарячої несиметричної прокатки на структурний стан, механічні властивості і експлуатаційні характеристики сортового прокату простої форми з рядової вуглецевої сталі. Для моделювання процесу несиметричної сортової прокатки у раніше розроблену в ІЧМ математичну модель були додані можливості урахування випадків прокатки у парі валків різного діаметра, прокатки у парі валків з різного матеріалу, прокатки з одним привідним та одним непривідним валками, прокатка з різними швидкостями у парі валків і ін. Розрахунки показали зниження сили прокатки до 10 % при несиметричному процесі прокатки у порівнянні з традиційним процесом прокатки. Дослідження особливостей процесу гарячої несиметричної прокатки (прокатка із зсувом) в порівнянні з традиційним процесом прокатки проводили в промислових умовах при виробництві квадратного профілю 12x12 мм з рядової низьковуглецевої сталі Ст3сп. Встановлено, що середні значення HRB, σВ і σТ в досліджених зразках практично не відрізняються, а середні показники δ5 вище на 8 % (абс.) або на ~ 27 % (відн.) в зразках, що були прокатані за технологією несиметричної прокатки, ніж в зразках, які були прокатані за технологією традиційної прокатки. Оцінка щільності дислокацій за допомогою рентгеноструктурного методу показала, що під час гарячої несиметричної прокатки фіксується менша на ~ 46 % щільність дислокацій внаслідок активного протікання процесів полігонізації і рекристалізації in-situ в ході деформації. При цьому середні значення мікропорушень кристалічної гратки фериту на 21 % нижче в зразках, отриманих способом несиметричної прокатки ніж у зразках, отриманих традиційною прокаткою. Вперше встановлено зниження сумарної швидкості атмосферної корозії у зразках, що були прокатані за технологією способом несиметричної прокатки (0,39 г/м2xгод) в порівнянні з зразками, які були прокатані за технологією традиційної прокатки (0,445 г/м2xгод).
Ключові слова
несиметрична сортова прокатка, традиційна прокатка, мікроструктура, мікротвердість, твердість, механічні властивості, швидкість атмосферної корозії. Библиографический список 1. Грудев А.П. Теория прокатки: Учебник для вузов // М.: Металлургия, 1988. – 240 с. 2. Васильев М.А., Прокопенко Г.И., Филатова В.С. Нанокристаллизация металлических поверхностей методами интенсивной пластической деформации // Успехи физ. мет. – 2004. – Т.5. – №3. – С. 345-399. 3. Лякишев Н.П., Алымов М.И. Получение и физико-механические свойства объемных нанокристаллических материалов // М.: Изд-тво ЭЛИЗ, 2007. – 148 с. 4. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией // М.: Логос, 2000. – 272 с. 5. Лесюк Е.А. Технология получения нанокристаллической структуры в поверхностных слоях массивных деталей из конструкционных и инструментальных сталей // Технология металлов. – 2008. – №7. – С. 29-35. 6. Забелин С.Ф. Технологии поверхностной нанокристаллизации металлов и сплавов / С.Ф. Забелин, А.А. Васильев, А.А. Дорожков, А.А. Феофанов // Ученые записки ЗабГГПУ. – 2015. – №2. – С. 36-44. 7. Никитенко О.А. Формирование ультрамелкозернистой структуры углеродистой стали в процессе горячей пластической деформации / О.А. Никитенко, Ю.Ю. Ефимова, М.С. Жеребцов, Е.С. Селиванова // Инновационные технологии в машиностроении и материаловедении: сб. тезисов 2-ой научно-практической конференции с международным участием, Пермь, 29 сен.-3 окт., 2014. – С. 96-100. 8. Kawalek Anna, Henrik Dyja Анализ изменений сил и моментов несимметричной плоской прокатки // Вестник МГТУ. – 2013. – № 5. – С.28-33. 9. Найзабеков А.Б. О реализации интенсивных пластических деформаций при прокатке в калибрах / А.Б. Найзабеков, Б.Б. Быхин, К.А. Ногаев, М.Б. Быхин // Sci. and world. – 2014. – №10. – Ч. 1. – С. 45-49. 10. Mekhtiev A.D. Влияние несимметричной прокатки в конических валках на микроструктуру низкоуглеродистой стали / A.D. Mekhtiev, E.M. Azbanbaev, A.Z. Sagulov [et al.] // Metalurgija (Zagreb). – 2015. – Vol. 54. – №4. – S. 623-626. 11. Пат. 25313337. Российская Федерация, МПК В21В 1/00 (2006.01). Способ асимметричной прокатки металла / А.М. Песин, А.П. Ткаченко, Д.О. Пустовойтов, Н.М. Локотунина, М.А. Бирюков, Н.А. Горкин, заявитель и патентообладатель ЧерметИнформСистемы. – №2013111708/02; заявл. 15.03.2013; опубл. 20.10.2014. 12. Пат. 2518028. Российская Федерация, МПК В21В 13/10 (2006.01). Рабочая клеть стана для прокатки профилей в калибре / А.М. Песин, А.П. Ткаченко, Д.О. Пустовойтов, Н.М. Локотунина, М.А. Бирюков, В.В. Курбан, заявитель и патентообладатель ЧерметИнформСистемы. – №2013104893/02; заявл. 05.02.2013; опубл. 10.06.2014. 13. Пат. 2518358. Российская Федерация, МПК В21В 13/10 (2006.01). Рабочая клеть стана для прокатки профилей в калибре / А.М. Песин, А.П. Ткаченко, Д.О. Пустовойтов, Н.М. Локотунина, М.А. Бирюков, В.В. Курбан, заявитель и патентообладатель ЧерметИнформСистемы. – №2013104846/02; заявл. 05.02.2013; опубл. 10.06.2014. 14. Liu Gang. Нанокристаллизация поверхности кремнистой стали в зависимости от параметров несимметричной прокатки / Liu Gang, Ma Ye, Zhang Ruijun, Wang Xiaolan [et al.] // Acta met. sin. – 2014. – Vol. 50. – №9. – PP. 1071-1077. 15. Скляр В.О. Инновационные и ресурсосберегающие технологии в металлургии. Учебное пособие. // Донецк: ДонНТУ, 2014. – 224 с. 16. Покрытия металлические и неметаллические. Методы ускоренных коррозионных испытаний: ГОСТ 9.308-85. // М.: Изд-тво стандартов, 1986. – 20 с. 17. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия металлические. Методы удаления продуктов коррозии после коррозионных испытаний : ГОСТ 9.907-2007 (ISO 8407:1991). // М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2008. – 19 с. 18. Жучков С.М., Лохматов А.П., Кулаков Л.В. Оптимизация расхода энергии при непрерывной сортовой прокатке // К.: Наукова думка, 2008. – 191 с. 19. Жучков С.М., Кулаков Л.В., Лохматов А.П. Управление температурным режимом непрерывной сортовой прокатки (Теоретические и технологические основы) // М.: Теплотехник, 2008. – 144 с. 20. Пашинская Е.Г., Завдовеев А.В. Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей // Физика и техника высоких давлений. – 2012. – Т.22. – №3. – С. 1-12. 21. Паламар Д.Г. Розробка спрощеного методу оцінки деформаційного опрацювання центральних зон перерізу розкату з безперервнолитої заготовки при прокатці у калібрах / Д.Г. Паламар, С.О. Воробей, С.В. Єршов, В.Г. Раздобрєєв, І.Ю. Приходько // Зб. наукових праць Дніпровського Державного Технічного Університету. Камʼянське: ДДТУ, 2018. – С. 74-83. 22. Гриднев В.Н., Гаврилюк В.Г., Мешков Ю.Я. Прочность и пластичность холоднодеформированной стали // К.: Наукова думка, 1974. – 232 с. 23. Кайбышев О.А., Утяшев Ф.З. Сверхпластичность, измельчение микроструктуры и обработка труднодеформируемых сплавов // М.: Наука, 2002. – 438 с. 24. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических материалов // К.: Наукова Думка, 1989. – 256 с. 25. Кайбышев О.А. Научные основы, достижения и перспективы сверхпластической деформации // Уфа: Гилем, 2000. – 150 с. 26. Добаткин С.В., Капуткина Л.М. Карты структурных состояний для оптимизации режимов горячей деформации сталей // Физика металлов и металловедение. – 2001. – Т. 91. – № 1. – С. 79-89. 27. Костина М.В., Дымов А.В., Блинов В.М. Влияние пластической деформации на структуру и свойства высокоазотистых сплавов системы Fe-Cr // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2002. – № 1. – С. 1-7. 28. Ahmonri A., Torizuka S., Nagai K. Evolution of ultrafine-grained ferrite structure through multi-pass warm caliber rolling // Jornal of the Iron and Steel Institute of Japan. – 2003. – Vol. 89. – № 7 – P. 781-788.