Исследования пластичности и сопротивления деформации легированных рельсовых сталей в температурном интервале прокатки
https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-452-460
Аннотация
На основании проведенных экспериментальных исследований определены и научно обоснованы закономерности влияния температурно-скоростных условий прокатки на пластичность и сопротивление деформации по зонам непрерывнолитых заготовок легированных рельсовых сталей марок Э76ХФ, Э76ХСФ. Полученные результаты свидетельствуют о сложном характере зависимостей пластичности рельсовой стали Э76ХФ от температуры деформации. В частности, для приповерхностных слоев непрерывнолитых заготовок зафиксировано заметное снижение пластичности в температурном интервале 1025 – 1075 °С, которое отсутствует для слоев, расположенных в центральной зоне заготовок. Обобщение результатов исследований пластичности различных слоев непрерывнолитых заготовок рельсовой стали марки Э76ХФ показало, что абсолютные значения пластичности значительно снижаются по мере удаления от поверхности к центральной зоне. Этот факт объясняется более крупнозернистой структурой и повышенной концентрацией неметаллических включений в центральной зоне непрерывнолитых заготовок относительно приповерхностных слоев заготовок, что подтверждено результатами металлографических исследований. В частности, установлено, что средний диаметр зерен в поверхностном слое деформированных непрерывнолитых заготовок в 1,3 – 2,1 раза меньше по сравнению с центральной зоной заготовок. Подтверждено наличие в центральной зоне непрерывнолитых заготовок значительной концентрации недеформирующихся включений силикатного типа (Al2O3·SiO2 ; FeO·SiO2 ; MnO·SiO2 ), оказывающих наиболее отрицательное влияние на пластичность стали. При этом в приповерхностной зоне непрерывнолитых заготовок такие включения отсутствуют. На основании проведенных исследований установлено, что с увеличением температуры деформации рельсовой стали Э76ХСФ происходит уменьшение сопротивления пластической деформации по экспоненциальному закону. При этом абсолютные значения сопротивления деформации рассматриваемой стали снижаются по мере удаления от поверхности к центральной зоне непрерывнолитых заготовок, что связано с проиллюстрированным выше увеличением размера зерна и локализацией неметаллических включений. Выявленная тенденция по снижению сопротивления деформации от поверхностных слоев к центру непрерывнолитых заготовок сохраняется независимо от скорости деформации, при этом абсолютные значения сопротивления деформации значительно возрастают с ростом скорости деформирования от 1 до 10 с–1. Математическая обработка полученных экспериментальных данных позволила получить уравнения регрессии, позволяющие с достаточной степенью достоверности прогнозировать пластические и деформационные свойства легированных рельсовых сталей марок Э76ХФ и Э76ХСФ при заданных условиях прокатки и являющиеся комплексной теоретической базой для разработки и совершенствования новых режимов нагрева заготовок под прокатку и схем прокатки рельсов. Адекватность полученных экспериментальных зависимостей подтверждена результатами опытно-промышленного опробования нового режима производства железнодорожных рельсов на универсальном рельсобалочном стане АО «ЕВРАЗ ЗСМК».
Ключевые слова
пластичность,
рельсовая сталь,
легирование,
сопротивление деформации,
регрессионный анализ,
микроструктура,
неметаллические включения,
режим прокатки,
железнодорожные рельсы
При поддержке: Работа выполнена в СибГИУ с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Материаловедение» в рамках базовой части Государственного задания Минобрнауки РФ № 11.6365.2017/8.9.
Об авторах
А. А. Уманский
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Россия
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Металлургия черных металлов»
654007, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42
А. В. Головатенко
АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат»
Россия
Россия
Кандидат технических наук, директор по рельсовому производству
654043, Кемеровская обл., Новокузнецк, ш. Космическое, 16
А. С. Симачев
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Россия
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Обработка металлов давлением и металловедение. ЕВРАЗ ЗСМК»
654007, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42
В. В. Дорофеев
АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат»
Россия
Россия
Доктор технических наук, главный калибровщик
654043, Кемеровская обл., Новокузнецк, ш. Космическое, 16
Т. Н. Осколкова
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Россия
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Обработка металлов давлением и металловедение. ЕВРАЗ ЗСМК»
654007, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Список литературы
1. Dimatteo A., Lovicu G., DeSanctis M., Valentini R. Effect of temperature and microstructure on hot ductility properties of a boron steel // Proceedings of Crack Paths. 2012. Р. 131 – 138.
2. Дженсто С.Г. Влияние характеристик выплавки и разливки на горячую пластичность балочной, сортовой и слябовой заготовки из ниобийсодержащих сталей // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 9. С. 13 – 20.
3. Lopez-Chipres E., Mejıa I., Maldonado C., Bedolla-Jacuinde A., Cabrera J.M. Hot ductility behavior of boron microalloyed steels // Materials Science and Engineering: A. 2007. Vol. 460-461. Р. 464 – 470.
4. Banks K.M., Tuling A., Klinkenberg C., Mintz B. The influence of Ti on the hot ductility of Nb containing steels // Materials Science and technology. 2011. Vol. 27. No. 2. Р. 537 – 545.
5. Mintz B. The influence of composition on the hot ductility of steel and to the problem of transverse cracking // ISIJ International. 1999. Vol. 39. No. 9. Р. 833 – 855.
6. Yang B., Degischer H.P., Presslinger H., Xia G. Reisinger P. Influence of chemical composition on high temperature tensile properties of carbon steels // BHM Berg- und Huttenmannische Monatshefte. 2005. Vol. 150. No. 9. Р. 313 – 320.
7. Crowther D.N. The effects of microalloying elements on cracking during continuous casting. – In book: Proceeding of the Int. Symposium on Vanadium Application Technology. Beijing (China), Vanitec, Westerham, Kent (England). 2001. Р. 99 – 131.
8. Гладковский С.В., Потапов А.И., Лепихин С.В. Исследование сопротивления деформации мартенситно-стареющей стали ЭП679 // Diagnostics, Resource and Mechanics of Materials and Structures. 2015. No. 4. Р. 18 – 28.
9. Konovalov A.V., Smirnov A.S., Parshin V.S., Dronov A.I., Karamyshev A.P., Nekrasov I.I., Fedulov A.A., Serebryakov A.V. Study of the resistance of steels 18KhMFB and 18Kh3MFB to hot deformation // Metallurgist. 2015. Vol. 59. No. 11. Р. 1118 – 1121.
10. Konovalov A.V., Smirnov A.S. Viscoplastic model for the strain resistance of 08Kh18N10T steel at a hot-deformation temperature // Russian metallurgy (Metally). 2008. Vol. 2008. No. 2. Р. 138 – 141.
11. Hildenbrand A., Molinari A., Baczynski J. Self-consistent poly crystal modelling of dynamic recrystallization during the shear deformation of а Ti IF steel // Acta Mater. 1999. Vol. 47. No. 2. Р. 447 – 460.
12. Marx E. Simulation of primary recrystallization // Acta Mater. 1999. Vol. 47. No. 4. Р. 1219 – 1230.
13. Manonukul A., Dunne N. Dynamic recrystallization // Acta Mater. 1999. Vol. 47. No. 7. Р. 4339 – 4354.
14. Ding R., Guo Z.X. Microstructural modeling of dynamic recrystallization using an extended cellular automaton approach // Computational Materials Science. 2002. No. 23. P. 209 – 218.
15. Goetz R.L., Seetharaman V. Modeling dynamic recrystallization using cellular automata // Scripta Materialia. 1998. Vol. 38. No. 3. P. 405 – 413.
16. Гетманец В.В., Шевчук В.Я. Рациональные режимы работы блюминга. – М.: Металлургия, 1990. – 136 с.
17. Теория прокатки крупных слитков / А.П. Чекмарёв, В.Л. Павлов, В.И. Мелешко, В.А. Токарев. – М.: Металлургия, 1968. – 252 с.
18. Дзугутов М.Я. Пластичность и деформируемость высоколегированных сталей и сплавов. – М.: Металлургия, 1990. – 303 с.
19. Бирза В.В., Бирза А.В. Классификация сталей по показателю предельной пластичности при обработке давлением // Сталь. 2010. № 7. С. 66 – 71.
20. Симачев А.С., Осколкова Т.Н., Темлянцев М.В. Влияние неметаллических включений рельсовой стали на высокотемпературную пластичность // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 2. С. 134 – 137.
21. Голубцов В.А., Шубя Л.Г., Усманов P.Г. Внепечная обработка и модифицирование стали // Черная металлургия. Бюл. ин-та «Черметинформация». 2006. № 11. С. 47 – 51.
22. Губенко С.И., Парусов В.В., Деревянченко И.В. Неметаллические включения в стали. – Днепропетровск: АРТ ПРЕСС, 2005. – 536 с.
23. Уманский А.А., Головатенко А.В., Кадыков В.Н. Разработка теоретических основ определения энергосиловых параметров прокатки при освоении новых марок рельсовых сталей // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 10. С. 804 – 810.
24. Umansky A.A., Dumova L.V., Golovatenko A.V., Kadykov V.N. Development of mathematical models and methods for calculation of rail steel deformation resistance of various chemical composition // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 150. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https:// iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/150/1/012029/pdf (дата обращения: 20.12.2018).
25. Уманский А.А., Головатенко А.В., Кадыков В.Н. Совершенствование режимов прокатки железнодорожных рельсов в обжимных клетях универсального рельсобалочного стана // Черные металлы. 2016. № 11. С. 16 – 21.
26. Гуляев А.П., Гуляев А.А. Металловедение. – М.: Альянс, 2012. – 643 с.
27. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Альянс, 2013. – 528 с.
Рецензия
Для цитирования:
Уманский А.А., Головатенко А.В., Симачев А.С., Дорофеев В.В., Осколкова Т.Н. Исследования пластичности и сопротивления деформации легированных рельсовых сталей в температурном интервале прокатки. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2019;62(6):452-460. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-452-460
For citation:
Umanskii A.A., Golovatenko A.V., Simachev A.S., Dorofeev V.V., Oskolkova T.N. Plasticity and deformation resistance of the alloyed rail steels in rolling temperature interval. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(6):452-460. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-452-460
Просмотров:
1024
Послать статью по эл. почте 