к.т.н., доцент кафедры «Машины и аппараты пищевых производств»
Сand. Sci. (Eng), Assist. Professor of the Chair “Machines and Devices of Food Production”
главный метролог
Сhief Metrologist
старший преподаватель кафедры «Машины и аппараты пищевых производств»
Senior Lecturer of the Chair “Machines and Devices of Food Production”
Исследовано влияние одностороннего ускоренного охлаждения толстолистовой судостроительной стали А32 толщиной 10 мм наструктуру и механические свойства. Вследствие такого охлаждения по толщине заготовки формируется непрерывный спектр микроструктур от феррито-бейнитной на ускоренно охлажденной поверхности до феррито-перлитной на противоположной. Поэтому по толщине заготовки прочностные свойства уменьшаются от ускоренно охлажденной поверхности к противоположной. Таким образом, градиент прочностных характеристик (твердости, предела текучести и временного сопротивления разрыву) по толщине заготовки направлен к ускоренно-охлажденной поверхности. Для сравнительного анализа другие партии заготовок подвергали нормализации и закалке с высоким отпуском.
Анализ механических свойств показал, что прочностные и пластические свойства образцов при одностороннем ускоренном охлаждении находятся на уровне свойств образцов при термоупрочненном состоянии. При испытании на ударный изгиб образцов с изменяющимся распределением механических свойств по толщине показано, что работа удара зависит от соотношения направлений градиента прочностных свойств и приложения нагрузки. Показано, что при испытании на ударный изгиб при температуре –40 °С в случае, если направление приложения нагрузки противоположно градиенту прочностных свойств, работа удара составляла более 300 Дж (образец не разрушился). При совпадении направлений градиента сопротивления деформации и приложения нагрузки работа удара составляла 262 Дж. Таким образом, если направление градиента сопротивления деформации совпадает с направлением действия внешней приложенной нагрузки, то это приводит к повышению пластичности стали. Показано, что, зная распределение прочностных характеристик (предела текучести, временного сопротивления разрыву) по толщине образца, можно рассчитать интегральные значения предела текучести и временного сопротивления разрыва образца. Величина относительного удлинения по толщине увеличивается от ускоренно охлажденной поверхности к противоположной. Интегральное относительное удлинение образца не больше наименьшего значения относительного удлинения по толщине. При изменяющейся прочности по толщине заготовки при изгибе неизбежно смещение нейтральной линии деформации относительно геометрически средней линии в направлении градиента прочностных свойств. Положение нейтральной линии деформации при изгибе предлагается определять по значению экспериментального интегрального предела текучести (временного сопротивления разрыву).
The influence of one-sided accelerated cooling of A32 plate shipbuilding steel with thickness of 10·10–3 m on structure and mechanical properties was investigated. As a result of such cooling, continuous spectrum of microstructures from ferrite-bainite on the rapidly cooled surface to ferrite-perlite on the opposite surface is formed along the billet thickness. Therefore, over the billet thickness strength properties are reduced from rapidly cooled surface to the opposite one. Thus, the gradient of strength characteristics (hardness, yield strength and rupture strength) along the billet thickness is directed to rapidly cooled surface. For comparative analysis, other batches of billets were subjected to normalization and hardening with high tempering. The analysis of mechanical properties has shown that strength and plastic properties of the samples at unilateral accelerated cooling are at level of heat-strengthened state. Testing on impact strength of the samples with variable distribution of mechanical properties over their thickness has shown that the impact depends on correlation of gradient directions of strength properties and load application. In impact bending test at the temperature of –40 °C, if the direction of load application is opposite to gradient of strength properties, the impact work was more than 300 J (the sample did not collapse). At coincidence of directions of the gradient deformation resistance and load, energy of the blow was 262 J. Thus, if the direction of deformation resistance gradient coincides with the direction of external applied load, then it leads to an increase in plasticity of steel. It is shown that, knowing distribution of strength characteristics over the sample thickness, it is possible to calculate integral values of yield strength and rupture strength of the sample. Value of relative through-thickness elongation increases from the rapidly cooled surface to the opposite one. Integral elongation of the billet is less than the smallest relative through-thickness elongation. With changing thickness strength of the billet during bending, displacement of the neutral deformation line relative to the geometrically average line in the direction of the strength properties gradient is inevitable. The position of neutral line of deformation during bending is proposed to be determined by the value of experimental integral yield strength (rupture strength).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.