ТЕКСТУРНАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ПРИ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЯХ В МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ КОНТРОЛИРУЕМОЙ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Методом ориентационной микроскопии (EBSD) были исследованы структурно-текстурные состояния малоуглеродистой низколегированной трубной стали марки, близкой к 06Г2МБ, после контролируемой термомеханической обработки (thermo-mechanical controlled processing – TMCP) и термических обработок: нагрев до 1000 °C c последующими закалкой в воду, изотермической закалкой с выдержкой при 300  °C и медленным охлаждением в печи. Все термические обработки включали двойную фазовую перекристаллизацию: α  →  γ  →  αн , где αн – мартенсит, бейнит или феррит соответственно. Текстура, полученная после TMCP, была сформирована в основном двумя сильными рассеянными ориентировками из {112}<110> и двумя более слабыми рассеянными ориентировками, близкими к {110}<223>. Показано, что, несмотря на двойную фазовую перекристаллизацию, основные кристаллографические ориентировки бейнита после TMCP и после изотермической закалки совпадают. Это свидетельствует о наличии в материале некого механизма структурно-текстурной наследственности. Полученные в результате других термических обработок структуры, как мартенсит, так и феррит, также характеризовались наличием сложных многокомпонентных, но при этом четко выраженных текстур. Часть основных текстурных компонент мартенсита и феррита совпадали с бейнитными. Для всех структур после различных термических обработок общим является характер спектра высокоугловых границ с наиболее выраженными границами решетки совпадающих узлов (РСУ): Σ3, Σ11, Σ25b, Σ33с Σ41с. Показано, что ориентировки, составляющие текстуры всех полученных структур, связаны с основными ориентациями деформированных аустенитных зерен, сформированных в результате горячей прокатки при TMCP, ориентационными соотношениями (ОС), промежуточными между ОС Курдюмова-Закса и ОС Нишиямы-Вассермана. Во всех случаях факт ориентационной связи компонент текстур исходного состояния материала и структур, полученных в результате термических обработок, объяснен началом реализации фазовых превращений (как сдвиговых, так и диффузионных) на кристаллографически обусловленных (в том числе специальных) границах, близких к границам РСУ Σ3 и Σ11.

трубные стали, контролируемая термомеханическая обработка, бейнит, мартенсит, феррит, ориентационная микроскопия, текстура, ориентационные соотношения, специальные разориентации, специальные границы

1. Endo S., Nakata N. Development of Thermo-Mechanical Control Process (TMCP) and high performance steel in JFE Steel // JFE Technical Report. 2015. No. 20. P. 1 – 7.

2. Zhao M.-Сh., Yang K., Shan Y. The effects of thermo-mechanical control process on microstructures and mechanical properties of a commercial pipeline steel // Materials Science and Engineering A. 2002. Vol. 335. P. 14 – 20.

3. Liang X.J., Hua M.J., Garcia C.I., DeArdo A.J. The Thermomechanical Controlled Processing of High-Strength Steel Plate: A New View of Toughness Based on Modern Metallography // Materials Science Forum. 2013. Vol. 762. P. 38 – 46.

4. Настич С.Ю., Морозов Ю.Д., Матросов М.Ю. и др. Освоение производства на стане 5000 ОАО «ММК» толстолистового проката из низколегированных сталей с повышенными характеристиками прочности и хладостойкости // Металлург. 2011. № 11. С. 57 –64.

5. Морозов Ю.Д., Голи-Оглу Е.А., Настич С.Ю. и др. Разработка режимов ТМО низкоуглеродистой микролегированной стали на стане 5000, обеспечивающих высокую хладостойкость толстолистового проката // Сталь. 2012. № 2. С. 81 – 85.

6. Ильинский В.И., Степанов П.П., Эфрон Л.И. и др. Опыт освоения производства толстого листа категории прочности SAWL 450 для глубоководных труб на стане 5000 ОАО «Выксунский металлургический завод» // Металлург. 2014. № 1. С. 59 – 62.

7. Морозов Ю.Д., Настич С.Ю., Матросов М.Ю., Чевская О.Н. Обеспечение повышенного комплекса свойств проката для труб большого диаметра на основе формирования ферритно-бейнитной микроструктуры стали // Металлург. 2008. № 1. С. 41 – 46.

8. Морозов Ю.Д., Матросов М.Ю., Арабей А.Б. и др. Высокопрочные трубные стали нового поколения с феррито-бейнитной структурой // Металлург. 2008. № 8. С. 39 – 42.

9. Матросов М.Ю., Эфрон Л.И., Кичкина А.А., Лясоцкий И.В. Исследование микроструктуры микролегированной ниобием трубной стали после различных режимов контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением // Металловедение и термическая обработка металлов. 2008. № 3. С. 44 – 49.

10. Арабей А.Б., Пышминцев И.Ю., Штремель М.А. и др. Сопротивление сталей класса прочности Х80 распространению вязких трещин в магистральных газопроводах // Изв. вуз. Черная металлургия. 2009. № 9. С. 3 – 8.

11. Эфрон Л.И., Морозов Ю.Д., Голи-Оглу Е.А. Влияние режимов контролируемой прокатки на измельчение структуры и комплекс механических свойств низкоуглеродистых микролегированных сталей // Сталь. 2011. № 5. С. 67 – 72.

12. Хулка К., Петерс П., Хайстеркамп Ф. Тенденции разработки сталей для труб большого диаметра // Сталь. 1997. № 10. С. 62 – 67.

13. Столхейм Д.Дж. Современные схемы легирования и практика производства высокопрочных сталей для магистральных нефтегазопроводов. Часть I // Металлург. 2013. № 11. С. 53 – 66.

14. Sabirov I., De Diego-Calderón I., Molina-Aldareguia J.M. etc. Microstructural design in quenched and partitioned (Q&P) steels to improve their fracture properties // Materials Science & Engineering A. 2016. Vol. 657. P. 136 – 146.

15. Частухин А.В., Рингинен Д.А., Хадеев Г.Е., Эфрон Л.И. Кинетика статической рекристаллизации аустенита микролегированных ниобием трубных сталей // Металлург. 2015. № 12. С. 33 – 38.

16. Кичкина А.А., Матросов М.Ю., Эфрон Л.И. и др. Влияние структурной анизотропии ферритно-бейнитной трубной стали на механические свойства при испытаниях на растяжение и ударный изгиб // Металлург. 2010. № 12. С. 33 – 39.

17. Штремель М.А. Прочность сплавов. Ч II. Деформация. – М.: Изд-во МИСИС, 1997. – 527 с.

18. Беляевских А.С., Лобанов М.Л., Русаков Г.М. и др. Улучшение технологии производства сверхтонкой электротехнической анизотропной стали // Сталь. 2015. № 12. С. 63 – 67.

19. Пышминцев И.Ю., Струин А.О., Гервасьев А.М. и др. Влияние кристаллографической текстуры бейнита на разрушение листов трубных сталей, полученных контролируемой термомеханической обработкой // Металлург. 2016. № 4. С. 57 – 63.

20. Pyshmintsev I.Yu., Gervasyev A.M., Petrov R.H. etc. Crystallographic texture as a factor enabling ductile fracture arrest in high strength pipeline steel // Materials Science Forum. 2012. Vol. 702 – 703. P. 770 – 773.

21. Mohtadi-Bonab M.A., Eskandari M., Szpunar J.A. Texture, local misorientation, grain boundary and recrystallization fraction in pipeline steels related to hydrogen induced cracking // Materials Science & Engineering A. 2014. Vol. 620. P. 97 – 106.

22. Данилов С.В., Струина Е.Р., Бородина М.Д. Причина формирования расщеплений при разрушении трубных сталей, изготовленных методом TMCP // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 3. С. 247 – 249.

23. Hölscher M., Raabe D., Lücke K. Relationship between rolling textures and shear textures in F.C.C. and B.C.C. metals // Acta metall. mater. 1994. Vol. 42. No. 3. P. 879 – 886.

24. Андреев Ю.Г., Зайкова Е.И., Штремель М.А. Границы и субграницы в пакетном мартенсите // Физика металлов и металловедение. 1990. № 3. С. 161 – 167.

25. Счастливцев В.М., Блиндт Л.Б., Родионов Л.П. и др. Структура пакетного мартенсита в конструкционных сталях // Физика металлов и металловедение. 1988. Т. 66. № 4. С. 759 – 769.

26. Нестерова Е.В., Рубцов А.С., Рыбин В.Р., Золоторевский Н.Ю. Большеугловые границы, возникающие при фазовых превращениях // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. № 5. С. 30 – 35.

27. Gong W., Tomota Y., Paradowska A.M. etc. Effects of ausforming temperature on bainite transformation, microstructure and variant selection in nanobainite steel // Acta Materialia. 2013. No. 61. P. 4142 – 4154.

28. Счастливцев В.М. Особенности структуры и кристаллографии реечного мартенсита конструкционных сталей // Металлы. 2001. № 5. С. 32 – 41.

29. Pereloma E.V., Al-Harbi F., Gazder A.A. The crystallography of carbide-free bainites in thermo-mechanically processed low Si transformation-induced plasticity steels // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 615. P. 96 – 110.

30. Ray R.K.,JonasJ.J.Transformation texturesin steels// International Materials Reviews. 1990. Vol. 35. P. 1 – 36.

31. Hutchinson B., Ryde L., Lindh E., Tagashira K. Texture in hot rolled austenite and resulting transformation products // Materials Science and Engineering A – Structural materials properties microstructure and processing. 1998. Vol. 257. No. 1. P. 9 – 17.

32. Лобанов М.Л., Данилов С.В., Струин А.О. и др. Структурная и текстурная наследственность при γ↔α превращениях в малоуглеродистой низколегированной трубной стали // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2016. Т. 16. № 2. С. 46 – 54.

33. Русаков Г.М., Лобанов М.Л., Редикульцев А.А., Беляевских А.С. Специальные разориентации и текстурная наследственность в техническом сплаве Fe-3%Si // Физика металлов и металловедение. 2014. Т. 115. № 8. С. 827 – 838.

34. Nakada N., Ito H., Matsuoka Y. etc. Deformation-induced martensitic transformation behavior in cold-rolled and cold-drawn type 316 stainless steels // Acta Materialia. 2010. Vol. 58. P. 895 – 903.

35. Humphreys F.J., Hatherly M. Recrystallization and related annealing phenomena. – Oxford: ELSEVIER Ltd, 2004. – 557 p.

36. Лобанов М.Л., Русаков Г.М., Редикульцев А.А. и др. Исследование специальных разориентаций в реечном мартенсите низкоуглеродистой стали методом ориентационной микроскопии // Физика металлов и металловедение. 2016. Т. 117. № 3. С. 266 – 271.

37. Степанов А.И., Ашихмина И.Н., Сергеева К.И. и др. Особенности формирования структуры и комплекса механических свойств трубной низколегированной Cr-Mo-V-стали после аустенитизации в межкритическом интервале температур // Сталь. 2014. № 6. С. 86 – 90.