Особенности формирования структуры и механических свойств в прокате различной толщины из низкоуглеродистой микролегированной стали в условиях литейно-прокатного комплекса

Представлены результаты исследования влияния параметров микроструктуры на величину ударной вязкости в интервале температур испытаний от 0 до ‒80 °С с шагом 20 °С образцов Шарпи с острым концентратором напряжений и образцов Менаже с круглым концентратором напряжений от рулонного проката различной толщины. Прокат произведен в условиях литейно-прокатного комплекса АО «Выксунский металлургический завод» из низкоуглеродистой микролегированной стали. Работа выполнена с применением оптической и сканирующей электронной микроскопии. Показано, что при едином химическом составе стали и режимах термомеханической обработки металл меньшей толщины (6, 8  мм) характеризуется более высокими прочностными свойствами (в среднем на 10  МПа по  временному сопротивлению и на 30 МПа по пределу текучести) и запасом по вязким свойствам при отрицательных температурах при близких значениях номера зерна и среднего размера зерна по ГОСТ 5639, соответствующему 10 ‒ 11 номерам. Показано, что из исследованного проката наименьшим уровнем хладостойкости обладает металл толщиной 12 мм, температура вязко-хрупкого перехода которого составляет ‒50  °С. Установлено, что в структуре проката различных толщин наблюдается разброс по размеру зерен. В прокате меньших толщин присутствуют более мелкие зерна, соответствующие 14 номеру, в прокате больших толщин наоборот, более крупные зерна, соответствующие 8 номеру. Путем проведения электронно-микроскопического исследования методом обратно рассеянных электронов установлено, что в прокате толщиной 6, 8 мм наблюдается большее количество большеугловых границ, которые являются барьерами для распространения хрупких трещин. Построенные ориентационные карты микроструктуры показали наличие явно выраженной текстуры деформации, соответствующей ориентировкам <110>||НП и  (<113>…<112>)||НП для проката толщиной 6 мм.

1. Эфрон Л.И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные стали. М.: Металлургиздат, 2012. 696 с.

2. Кислица В.В., Ламухин А.М., Исаев О.Б. и др. Литейно-про катный комплекс – новые технологии в производстве рулонного проката трубного назначения // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2013. № 4. С. 50‒56.

3. Науменко В.В., Багмет О.А., Матросов М.Ю., Мунтин А.В., Кичкина А.А., Дьяконов Д.Л. Влияние системы микролегиро вания на структуру рулонного проката, произведенного в условиях ЛПК // Сталь. 2020. № 7. С. 58‒64.

4. Науменко В.В., Багмет О.А., Мурсенков Е.С. Освоение про изводства в условиях литейно-прокатного комплекса проката трубного назначения из хладостойких и стойких к сероводород ному растрескиванию сталей системы микролегирования V-N // Металлург. 2019. № 2. С. 42‒52.

5. Ламухин А.М., Дубинин И.В. Пуск литейно-прокатного комплекса и освоение производства высокачественного проката для электросварных труб // Металлург. 2010. № 1. С. 38‒44.

6. Червонный А.В., Рингинен Д.А., Частухин А.В., Эфрон Л.И., Мунтин А.В., Науменко В.В., Багмет О.А. Формирование структуры и свойств рулонного проката трубного назначения при производстве в условиях литейно-прокатного комплекса // Металлург. 2018. № 10. С. 40‒47.

7. Schwinn V., Schuetz W., Fluess P., Bauer J. Prospects and state of the art of TMCP steel plates for structural and linepipe applications // Materials Science Forum. 2007. Vol. 539-543. Part 5. P. 4726‒4731. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.539-543.4726

8. Hara T., Shinohara Y., Terada Y., Asahi H., Doi N. Metallurgical de sign and development of high deformable high strength line pipe suitable for strain-based design // Int. Offshore and Polar Engineer ing Conf. Osaka, Japan, June 21‒26, 2009. P. 73‒79.

9. DeArdo A.J. Fundamental metallurgy of niobium in steel. Develop ment and production of high strength pipeline steels // Proceedings of the Int. Symp. Niobium 2001. (Orlando, USA) / TMS. Niobium 2001 Lim. P. 427‒500.

10. DeArdo A.J. Producing high quality niobium-bearing steels using the CSP process at Nucor steel Berkeley // Proceedings of the 5th Int. Conf. HSLA Steels 2005 Sanya, Hainan, China, November 8‒10, 2005 / Iron & Steel Supplement 2005. Vol. 40. P. 23‒29.

11. Hillenbrand H., Gras M., Kalwa C. Development and production of high strength pipeline steels // Proceedings of the Int. Symp. Niobi um 2001, Orlando, Florida, USA, December 2‒5, 2001. P. 543‒569.

12. Schwinn V., Fluess P., Bauer J. Production and progress of plates for pipes strength level of X80 and above // Proceedings of the Pipe Dreamers Conf., Yokohama, Japan, 2002. P. 98‒114.

13. Windhager M., Kneissl A., Jeglitsch F. Evolution of microstructure during the thermomechanical processing of HSLA steels // Proceed ings of the Int. Symp. on Processing, Microstructure and properties of HSLA Steels, November 3‒5, 1987, Pittsburgh, Pennsylvania. P. 105‒116.

14. Zhang X., Yang C., Shang C. New development of HSLA steels in China // HSLA Steels 2015, Microalloying 2015 & Offshore Engi neering Steels Conference Proceedings. 2015. P. 3‒15. https://doi.org/10.1002/9781119223399.ch1

15. Yang C. R&D application of V-N microalloyed steels in China // HSLA Steels 2015, Microalloying 2015 & Offshore Engineering Steels Conference Proceedings. 2015. P. 917‒930. https://doi.org/10.1002/9781119223399.ch115

16. Багмет О.А., Науменко В.В., Сметанин К.С. Исследование хладостойкости рулонного проката для труб, изготовленного в условиях литейно-прокатного комплекса. Часть 1 // Металловедение и термическая обработка металлов. 2017. № 9 (747). С. 9‒14.

17. Колбасников Н.Г., Зотов О.Г., Шамшурин А.И., Лукьянов А.А. Исследование бейнита реечной морфологии в высокопрочной трубной стали // Металловедение и термическая обработка металлов. № 6. 2013. С. 3‒9.

18. Методы исследования текстур в материалах / М.Л. Лобанов, А.С. Юровских, Н.И. Кардонина и др. Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2014. 115 с.

19. Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. 632 с.

20. Платов С.И., Краснов М.Л., Урцев Н.В., Данилов С.В., Лобанов М.Л. Структурно-текстурные состояния штрипсов стали 06Г2МБ после контролируемой термомеханической обработки // Металловедение и термическая обработка металлов. 2020. № 1. С. 56‒61.

21. Joo M.S., Suh D.W., Bae J.H., Bhadeshia H.K.D.H. Role of deamination and crystallography on anisotropy of Charpy toughness in API-X80 steel // Materials Science and Engineering: A. 2012. Vol. 546. P. 314‒322. https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.03.079

22. Haskel H.L., Pauletti E., Martins J.P., Carvalho A.L.M. Microstructure and microtexture assessment of delamination phenomena in Charpy impact tested specimens // Materials Research. 2014. Vol. 17. No. 5. P. 1238‒1250. https://doi.org/10.1590/1516-1439.268314

23. Misra R.D.K., Nathahi H., Siciliano F., Carneiro T. Effect of texture and microtexture on resistance to cracking of high-strength hot rolled Nb-Ti micro-alloyed steels // Metallurgical and Materials Transactions A. 2004. Vol. 35. P. 3024‒3029.