ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЗАГОТОВКИ ИЗ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В АГРЕГАТЕ ПАТЕНТИРОВАНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

В настоящее время значительное распространение получают напряженные железобетонные конструкции различного назначения, в  которых, как правило, создаются напряжения сжатия в бетоне и напряжения растяжения – в арматуре. При этом напрягаемая арматура лучше воспринимает нагрузки, которые оказывают на нее внешние силы в течение всего срока службы сооружения, что позволяет увеличить нагрузку на конструкцию по сравнению с конструкцией с ненапрягаемой арматурой или при прежней величине нагрузки уменьшить размеры конструкции и достичь экономии бетона и стали. Одной из актуальных задач современного метизного производства принято считать разработку технологии изготовления наноструктурированных арматурных канатов, которые являются основным элементом напряженных железобетонных конструкций ответственного назначения. Важнейшей операцией этой технологии является патентирование, в результате которого сталь приобретает структуру высокодисперсной феррито-карбидной смеси (ФКС), обладающую высокой прочностью и в то же время способностью к деформационному воздействию с большими степенями обжатия. В работе исследовано влияние увеличения скорости движения заготовки в агрегате патентирования на формирование структуры и механических свойств сталей марок 80, 70 и 50 с  целью определения возможности повышения производительности патентировочного агрегата без снижения прочностных и пластических характеристик стали при производстве заготовки для наноструктурированных арматурных канатов для железобетонных напряженных строительных конструкций ответственного назначения. Для определения температурно-временных параметров термической обработки с использованием исследовательского комплекса Gleeble 3500 построены диаграммы изотермического распада переохлажденного аустенита сталей указанных марок. Проведен качественный и количественный анализ микроструктуры с определением межпластиночного расстояния ФКС при разных скоростях движения заготовки в агрегате патентирования. Выполнены испытания механических свойств при растяжении. Установлено, что при всех скоростях обработки обеспечиваются практически одинаковые и оптимальные для последующего волочения значения межпластиночного расстояния ФКС в пределах 0,1 – 0,2 мкм. Благодаря формированию при патентировании дисперсной структуры ФКС достигается повышение прочности заготовки, которая при последующем волочении может выдерживать большие обжатия без обрывов. Показано, что при производстве патентированной заготовки для наноструктурированных арматурных канатов можно увеличить скорость движения в патентировочном агрегате до 5 м/мин, а, следовательно, и производительность без снижения прочностных и пластических характеристик заготовки. 

1. Михайлов К.В., Волков Ю.С. Канатная арматура для сложных сооружений из предварительно напряженного бетона // Бетон и железобетон. 2009. № 2. С. 25 – 28.

2. Kim K.W., Won J.H., Jung S.D., Park J.W., Kim M.K. Full-Scaled Experiment for Behavior Investigation of Reinforced Concrete Columns with High-Strength Wire Ropes as Lateral Spiral Reinforcement. –In book: IT Convergence and Security / Ed. Kuinam J. Kim, Kyung-Yong Chung. – New York, London: Springer, 2012. Р. 1139 – 1146.

3. Vaghei R., Hejazi F., Taheri H., Jaafar M.S., Aziz F.N.A.A. Development of a new connection for precast concrete walls subjected to cyclic loading // Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2017. Vol. 16. No. 1. P. 97 – 117.

4. Производство высокопрочной стальной арматуры для железо-бетонных шпал нового поколения / Под общ. ред. М.В. Чукина. – М.: Металлургиздат, 2014. – 276 с.

5. Bargujer S.S., Suri N.M., Belokar R.M. Pearlitic steel wire: High carbon steel based natural nanomaterial by lead patenting process // Materials Today: Prceedings. 2016. Vol. 3. No. 6. P. 1553 – 1562.

6. Сhukin M.V., Korchunov A.G., Gun G.S., Polyakova M.A., Koptseva N.V. Nanodimentional structural part formation in high car bon steel by thermal and deformation process // Vestnik of Nosov Mag-ni togorsk State Technical University. 2013. No. 5 (45). Р. 33 – 36.

7. Потемкин К.Д. Термическая обработка и волочение высокопрочной проволоки. – М.: Металлургиздат, 1963. – 120 с.

8. Wiewiórowska S., Muskalski Z. The assessment of the structure and properties of high-carbon steel wires after the process of patenting with induction heating // Archives of metallurgy and materials. 2015. Vol. 60. No. 2. P. 2015 – 2018.

9. Юхвец И.А. Производство высокопрочной арматуры. – М.: Металлургия, 1973. – 264 с.

10. Копцева Н.В., Чукин М.В., Ефимова Ю.Ю., Трубицын Г.В., Литвинова Н.В. Особенности структурообразования высокоуглеродистых сталей при патентировании // Сталь. 2013. № 2. С. 42 – 45.

11. Перлит в углеродистых сталях / В.М. Счастливцев, Д.А. Мирзаев, И.Л. Яковлева, К.Ю. Окишев, Т.И. Табатчикова, Ю.В. Хлебникова. – Екатеринбург: УрО РАН, 2006. – 311 с.

12. Счастливцев В.М., Яковлева И.Л. Тонкопластинчатый перлит – первый объемный наноматериал в углеродистой стали // Известия РАН. Серия физическая. 2015. Т. 79. № 9. С. 1077 – 1080.

13. Zhang X., Godfrey A., Huang X., Hansen N., Liu Q. Microstructure and strengthening mechanisms in cold-drawn pearlitic steel wire // Acta Materialia. 2011. No. 59 (9). P. 3422 – 3430.

14. Taleff E.M., Lewandowski J.J., Pourladian B. Microstructure-Property Relationships in Pearlitic Eutectoid and Hypereutectoid Carbon Steels // Journal of Materials. 2002. Vol. 54 (7). P. 25 – 30.

15. Лебедев В.Н., Носков С.Е., Пудов Е.А., Литвинова Н.В., Гун Г.С., Чукин В.В. Агрегат для патентирования прутков, применяемых для армирования железобетонных шпал нового поколения // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2011. № 5. С. 21 – 24.

16. Лебедев В.Н., Корчунов А.Г., Чукин М.В. Производство высокопрочной стабилизированной арматуры для железобетонных шпал нового поколения // Металлург. 2011. № 1. С. 75 – 78.

17. Чукин М.В., Гун Г.С., Корчунов А.Г., Полякова М.А. Перспективы производства высокопрочной стальной арматуры из высокоуглеродистых марок стали // Черные металлы. 2012. № 12. С. 8 – 16.

18. Lambert-Perlade A., Gourgues A.F., Pineau A. Austenite to bainite phase transformation in the heat-affected zone of high strength low alloy steel // Acta Mater. 2004. No. 8 (52). P. 2337 – 2348.

19. Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Копцева Н.В., Ефимова Ю.Ю., Никитенко О.А. Закономерности структурообразования при термодеформационных воздействиях в процессах производства высокопрочной арматуры // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1 (45). С. 32 – 37.

20. Elwazri A.M., Wanjara P., Yue S. The effect of microstructural charac teristics of pearlite on the mechanical properties of hypereutectoid // Materials Science and Engineering. 2005. A 404. P. 91 – 98.

21. Борисенко А.Ю., Луценко В.А., Луценко О.В., Куренкова Т.П., Серегина Е.С., Демидов А.В. Структура и свойства патентированной высокоуглеродистой проволоки // Черные металлы. 2012. № 10 (74). С. 31 – 36.

22. Чукин Д.М., Ишимов А.С., Жеребцов М.С., Мешкова А.И. Использование системы Gleeble 3500 для проведения комплекса дилатометрических исследований микролегированной стали 80P // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2012. № 38. С. 148 – 155.

23. Koptseva N.V., Chukin M.V., Nikitenko O.A. Use of the Thixomet PRO software for quantitative analysis of the ultrafine-grain structure of low-and medium-carbon steels subjected to equal channel angular pressing // Metal Science and Heat Treatment. 2012. Vol. 54. No. 7-8. С. 387 – 392.