Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИ УПРОЧНЕННОЙ БАЛКИ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-6-457-462

Полный текст:

Аннотация

Методами современного физического материаловедения выполнены исследования и проведен сравнительный анализ структурно-фазовых состояний, дислокационной субструктуры, механических и трибологических свойств поверхности полки термомеханически упрочненной и неупрочненной двутавровой балки ДП155 из малоуглеродистой стали 09Г2С, используемой для шахтных монорельсовых дорог. Установлено, что ускоренное охлаждение балки в линии сортового стана 450 АО «ЕВРАЗ – Западно-Сибирский металлургический комбинат» (скорость прокатки 6 м/с, давление воды на секции охлаждения полки 0,22 – 0,28 МПа, температура перед холодильником приблизительно 800 °С) формирует в поверхностном слое высокодефектную структуру, характеризующуюся более высокими (по отношению к неупрочненному состоянию) значениями твердости, износостойкости, скалярной плотности дислокаций. В нетермоупрочненном состоянии значение микротвердости образцов составляет 2,70 ± 0,33 ГПа, а модуль Юнга – 269,6 ± 27,1 ГПа. Термомеханическое упрочнение материала приводит к уменьшению его микротвердости до 3,30 ± 0,29 ГПа и к увеличению модуля Юнга до 228,2 ± 25,7 ГПа соответственно. Кроме того, установлено увеличение интервала значений микротвердости с 2,20 – 3,80 ГПа до 2,64 – 4,60 ГПа и уменьшение интервала значений модуля Юнга с 208,0 – 403,0 ГПа до 184,1 – 278,2 ГПа при термомеханическом упрочнении стали. Показано, что термомеханическое упрочнение стали приводит к увеличению износостойкости поверхностного слоя ~ 1,36 раза (скорость изнашивания изменяется с 5,3·10–5 до 2,9·10–5 мм3/Н·м) и увеличению коэффициента трения в 1,36 раз (c 0,36 до 0,49). В нетермоупрочненном состоянии наблюдается структура дислокационного хаоса (cкалярная плотность дислокаций – (0,9 ÷ 1,0)·1010 см–2). Высокотемпературная прокатка и последующее ускоренное охлаждение образцов приводят к формированию полосовой дислокационной субструктуры в зернах феррита и сетчатой дислокационной субструктуры в зернах мартенсита (cредняя скалярная плотность дислокаций в поверхностном слое – 4,5·1010 см–2). Обсуждены возможные причины наблюдаемых закономерностей. 

Об авторах

Ю. Ф. Иванов
Институт сильноточной электроники СО РАН; Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия

Доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник 

(634055, Томск, пр. Академический, 2/3) 



Е. Г. Белов
АО «ЕВРАЗ - Западно-Сибирский металлургический комбинат»
Россия

Кандидат технических наук, начальник прокатного производства 

(654043,  Кемеровская обл., Новокузнецк, шоссе Космическое, 16) 



В. Е. Громов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля 

(654007, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42)



С. В. Коновалов
Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева
Россия

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии металлов и авиационного материаловедения 

(443086,  Самара, Московское шоссе, 34) 

 



Д. А. Косинов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник УНИ 

(654007, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42) 



Список литературы

1. Rethinam A., Shivakumar V.D., Harish L. etc. Grain refinement of C-Mn steel through thermo-mechanical processing // Journal of Engineering, Design and Technology. 2015. No.13 (2). P. 282 – 297.

2. He L., Zhang H., Cui J. Effects of thermomechanical treatment on the mechanical properties and microstructures of 6013 alloy // Journal Wuhan University of Technology, Materials Science Edition. 2009. No. 24 (2). P. 198 – 201.

3. Nemecek S., Novy Z., Stankova H. Optimization of heat treatment of TRIP steels // Metallurgia Italiana. 2006. No. 98 (2). P. 47 – 51.

4. Bakkaloglu A. Effect of thermomechanical treatment on the microstructure and mechanical properties of HSLA steels // Modelling, Measurement and Control C. 1994. No. 44 (3-4). P. 39 – 50.

5. Капуткина Л.М., Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Термомеханическая обработка стали. – М.: Металлургия, 1983. – 480 с.

6. Chen X., Huang Y., Lei Y. Microstructure and properties of 700 MPa grade HSLA steel during high temperature deformation // Journal of Alloys and Compounds. 2015. No. 631. P. 225 – 231.

7. Chen X., Huang Y. Hot deformation behavior of HSLA steel Q690 and phase transformation during compression // Journal of Alloys and Compounds. 2015. Vol. 619. P. 564 – 571.

8. Тушинский Л. И. Теория и технология упрочнения металлических сплавов. – Новосибирск: Наука, 1990. – 306 с.

9. Термическое упрочнение проката / К.Ф. Стародубов, И.Г. Узлов, В.Я. Савенков и др. – М.: Металлургия, 1970. – 367 с.

10. Быхин Б.Б., Канаев А.Т., Капущак А.Ф., Канаев А.А. Совершенствование режимов термоупрочнения стержневой арматурной стали // Сталь. 1998. № 12. С. 46 – 48.

11. Узлов И.Г. Термомеханическое упрочнение проката – эффективный путь энергосбережения и повышения качества металлопродукции // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1999. № 5. С. 61 – 63.

12. Костерев В.Б., Белов Е.Г., Ефимов О.Ю. и др. Формирование тонкой структуры и механических свойств при ускоренном охлаждении балочного профиля // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2010. Т. 15. Вып. 3. С. 825, 826.

13. Костерев В.Б., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф. и др. Формирование структурно-фазовых состояний поверхности термоупрочнения // Деформация и разрушение материалов. 2010. № 10. С. 43 – 46.

14. Костерев В.Б., Ефимов О.Ю. Иванов Ю.Ф. и др. Формирование градиентных структурно-фазовых состояний при термомеханическом упрочнении // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 4. С. 24 – 27.

15. Костерев В.Б., Иванов Ю.Ф., Громов В.Е. и др. Формирование структурно-фазовых состояний и дислокационной субструктуры при термомеханическом упрочнении стали 09Г2С // Изв. вуз. Физика. 2011. Т. 54. № 9. С. 80 – 90.

16. Electron microscopy of thin crystals / P.B. Hirsch, A. Howie, R.B. Nicholson, D.W. Pashley, M.J. Whelan. – Melbourne: Krieger Publishing Co., 1977. – 574 p.

17. Brandon D., Kaplan W.D. Microstructural Characterization of Materials. – John Wiley & Sons Ltd., 2008. – 536 p.

18. Zou X., Hovmoller S., Oleynikov P. Electron Crystallography: Electron Microscopy and Electron Diffraction. – Oxford University Press, 2012. – 344 p.

19. Williams D.B., Carter C.B. Transmission Electron Microscopy. A Textbook for Materials Science. – Springer US, 2009. – 760 p.

20. Egerton R.F. Physical Principles of Electron Microscopy. An Introduction to TEM, SEM, and AEM. – Springer International Publishing, 2016. – 196 p.

21. Конева Н.А., Козлов Э.В. Природа субструктурного упрочнения // Изв. вуз. Физика. 1982. № 8. С. 3 – 14.


Для цитирования:


Иванов Ю.Ф., Белов Е.Г., Громов В.Е., Коновалов С.В., Косинов Д.А. СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИ УПРОЧНЕННОЙ БАЛКИ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(6):457-462. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-6-457-462

For citation:


Ivanov Y.F., Belov E.G., Gromov V.E., Konovalov S.V., Kosinov D.A. STRUCTURE-PHASE STATES, MECHANICAL AND TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF THERMOMECHANICALLY STRENGTHENED BEAM. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(6):457-462. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-6-457-462

Просмотров: 142


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)