автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Физические и технологические основы термомеханического упрочнения низкоуглеродистой стали

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ПО КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

6 ОД

I • •, • 1 о

На правах рукописи

КАНАЕВ Амангельды Токешевич

ФИЗИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

Специальность: 05.16.01 .Металловедение и термическая

обработка металлов*

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

АЛМАТЫ 1994

Райота выполнена в Карагандинской кеталлургическои институте

Ведущая организация: Карагандинский политехнический институт

V . с.'': - .

Официальные оппоненты: поктор физико-матчматических наук,

профессор Мелихов В.Д. доктор ?ехнических наук,профессор Ярмуханедов Ш.Х.. доктор технических наук,профессор Давильбеков Н.Х.

Защита состоится на гаседании специя

лиаированкого совета ДРЛ2.00 .¿1 при НЦ по КП11С РК по адресу: 480100, г.Алматк, ул.Шевченко, 29/33

С 'дйссйр^а^яей можно оанакойиться в библиотеке ИЫиО НАН РК:

Автореферат разослан У?'^" ¿{^ОкОЙ/ЪА^ 1994 г.

Ученый секретарь спепиалпагооввнного совета ДР.12.00.01 кандидат технических наук В.Г.Варламов

- 3 :

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Сортовой прокат эрных металлов, значительный обьем которого составляют арматур-je и угловые профили, является одним из основных конструкцион-

ix материалов промышленности, строительства и других отраслей <онокики. Потребность в нем большая и, несомненно, она оудет взрастать с кандым годом;" Поэтому удовлетворение потребности иребителей в металлопрокате доляно решаться не столько количе-гвенным наращиванием обьемов производства, сколько коренным 1учшением его качества, что приобретает еще большую актуально-гь в условиях перехода страны к рыночной экономике и создании жнурентноспособной металлопродукции, Меяду тем традиционные ;тоды улучшения качества металлопродукции - легирование, раз-(чные способы обьемной и поверхностной термической обработки и )., постепенно исчерпывают свои возможности и становятся все (лее дорогостоящими. Это заставляет исследователей и производ-венников искать новые экономичные способа упрочнения. Среди фспективных способов упрочнения в настоящее время наибольшее 1спр0странение имеет термомеханическое ( точнее, деформационно-■ермическое ) упрочнение, представляющее собой совокупность ¡ух эффективных способов упрочнения - деформационного (от плас-¡ческой деформации ) и термического ( от фазовых превращений ). рмомеханическое упрочнение ( ТМУ ) существенно повывает проч-стные, вязкие и усталостные характеристики стали, что приво-т к экономии от 10 до 50У. металла при изготовлении металличес-

x и железобетонных конструкций, повышает их надежность и дол-вечность. В современных экономических условиях большое значе-е имеет и то. что ТМУ с использованием тепла прокатного наг-

рева не требует значительных капитальных вложений на реализацш и характеризуется, как правило, низкими эксплуатационными затр; тами.

Поэтому на современных сортовых станах Украиьы, России 1 промвиленно-развитых стран ( ФРГ, Японии. Великобритании и др. сортовой прекат. в частности, арматурные и угловые профили, пр| изводят путем ПУ в технологическом потоке прокатки.

Б свази с этим проведение исследований, направленных н. изучение закономерностей формирования структуры и свойств прок! та как в процессе самой деформации, так и в процессе последующ' го термического упрочнения, обоснование и выбор параметров о: ландающих устройств, создание научно-обоснованных технологкче ких схем ТйУ арматурных и угловых профилей является актуально: задачей прокатного и термического производства.

Работа выполнена по плану целевой научно-технической про раммы "Металл" Госкомитета по народному образованию СССР ( пр казы N 452 от 12.04.82г. и N 599 от 18.08.86 г.). координацио ному плану НИР Минчермета СССР по направлению 5.42 "Термическа и термомехачическая обработка проката", плану НИР, проводимы ЦКО АН Каз.ССР на 1986-1990 г.г. по проблеме "... Разработк энергосберегающих, мало и безотходных технологий", комплексно программы "Металлоемкость" ( Постановление СМ.СССР N 859 от 2 07.87 г. ).

Цель работы. Исследование закономерностей стру турообразования при совмещении горячей пластической деформаци с упрочняю^ термической обработкой углеродистых и низколегир ванных сталей, предназначенных для производства массовых вида сортового проката, с разработкой технологических основ ТМУ арь турнах и угловых профилей.в условиях-сортопрокатного цех<а КарМ

спечивавщего повышение уровня механических свойств в 1.3-2.0 а в сравнении с горячекатаным состоянием и отвечающего требо-иям ГОСТ 10884-81 и ГОСТ 2???2-88.

Для достижения поставленной цели в процессе исследований злись следующие задачи:

- изучение влияния температуры деформации, последефорчаци-эй паузы (ПДП) и продолжительности интенсивного охлаждения структуру и свойства низкоуглеродистых сталей;

- количественная оценка влияния колебаний содержания угле-з в стали (в пределах ГОСТа), технологических параметров про-ки и режимов ТМУ на конечные механические свойства арматур-

и угловых профилей;

- установление влияния геометрических параметров охлаждаю-устройств и размеров упрочняемого профиля на изменение рас-1 и давления охладителя в камере охлаадения;

- создание и апробация универсальной установки ингенсивно-эхлаждения для термической правки и ТМУ угловых профилей пу-их избирательного и глубокого охлахдения;

- установление влияния высокотемпературной термонехэничес-обработки ( ВТМО ) на отпускную хрупкость угловых профилей зовень ударной вязкости при низких температурах;

- теоретическое исследование физических факторов ТМУ низко-зродисткх и низколегированных сталей с использованием совре-

представлений по теории горячей деформации и термической зботки.

Научная новизна. В результате проведенного ис-1ования получены следующие научные результаты:

1. Построена диаграмма горячей деформации (кривая течения) зродистой стали и установлено влияние продоляительности ПДП

на характер разупочнения гооячедеформированного аустенита. В1 лены границы бывших аустенитных зерен в закаленной стали и у< новлена зависимоегь изменения размеров этих зерен в ходе I при разни« температурах горячей деформации; установлено влия1 ПДП на структуру и конечные механические свойства упрочняе1 стали при одинаковой продолжительности интенсивного охланде! и разной температуре конца прокатки.

2. Разработаны регрессионные .модели формирования механи1 ких свойств термомеханически упрочненного проката из низкоу! родистой и низколегированной сталей, позволяющие прогнозиров; прочностные и пластические характеристики при заданных уров! температуры деформации, ПДП и продолвительности интенсивного лаядения.

3. Установлено влияние варьирования технологических ш метров прскатки и режимов ТН9 на конечные механические свойс арматурных и угловых профилей; определены соотношения расхо, охладителя на полки и вершины упрочняемых равнополочных угол] для обеспечения одновременности фазовых и структурных превр. ний и предотвращения коробления при ТМУ.

4. Показано, что в угловых профилях из низкоуглеродис стали наблюдается как необратимая, так и обратимая отпуск хрупкость. Исследовано влияние ВТМО на склонность стали к пускной хрупкости; определено, что ВТКО, проведенная по сх прерванной закалки с последующим самсотпуском, устраняет оба да хрупкости.

5. Предловена концепция образования на дислокациях и границах при 7НЙ специфических сегрегационных атмосфер ( 51, Р) из примесей замещения, атомная структура которых выходит рамки известных моделей облаков Коттрелла.

Теоретически обосновано, что такие специфические сегрегаци-ше образования при ТНЯ приводят к значительному повышению >чностных характеристик и температуры рекристаллизации (разуп-шения) материала.

Достоверность результатов и с -1едований. Достоверность основных положений и выводов работе подтвервденн всесторонними лабораторными и промышлен-ш экспериментами, выполненными с применением современных ме-1ик, приборов и оборудования, технико-эксплуатационными харак-шегиками созданных охлаядающих устройств, сходимостью резуль-гов расчетов со значениями, определенными экспериментальным ген. а также результатами внедрения ряда разработок в произ-

1ство.

Практическая значимость. Результаты ;ледований легли в основу разработки и создания технологии ) проката в технологическом потоке сортовых станов 230 и ) КарМК, обеспечивающей получение арматурных профилей с ком-;ксом свойств классов прочности Ят-111с, Пт-1У и угловых про-1ей С275, С295 И С345. Результаты работы нашли отражение в чи-!мых автором курсах: "Теория термической обработки металлов", ¡хнология термической обработки на металлургических заводах" 1 студентов специальности 11,07 "Металловедение, оборудование технология термической обработки металлов". Некоторые разделы, (более веяные для профессиальной подготовки металловедов-тер-:тов. внедрены в лабораторный практикум, курсовое и дипломное актирование.

Реализация результатов работы. >ультаты работы использованы при организации к выпуске термо-санически улрочненнкх арматурных профилей на мелкосортном ста-

не 2Ь0 КарМК (технологическая инструкция ВТК ЗОЭ-ПСТ-10-8?). I среднесортнсм стане 400 в зависимости от оешаемой технологии кой задачи обеспечивается реализация принципа "термическ' правки, термического (11 группа прочности пи ТЧ-1 "3-1—3023—80> термомеханического упрочнения (Г0СТ-2?7?2-88 ) угловых профил из углеродистой стали ст.З всех степеней раскисления ( акт иа тания термичесной обработки движущихся угловых профипей от 12.19У1 г.). Это позволяет получить экономический эффект толы за счет перевода уголков во 11 группу прочности 6.795 млн.тен! в год. Производственным обьединением"Злектростальмаш" ( г.Эл тросталь, 1989г.) и ВННИМетМашом в проекте реконструкции сор вых станов 280 и 400 КарМК использованы конструкции пхлавдавд устройств для ТМУ арматурных и угловых профилей, предложенные апробированные в опытно-промышленном варианте работы. В связи коренной реконструкцией станов 280 и 400 освоение и промышл ное внедрение результатов работы выполняется по разделу 4.2 : циональной научной программы " Комплексное использование мине| льного сырья на основе ресурсосберегающих и высокоэффективн технологий в горно-металлургическом комплексе" на 1993-1997 г

Апробация работы. Основные положения про денных исследований и результатов их вкедрения докладывались получили одобрение на следующих конференциях, совещаниях, се нарах:

1. Координационных совещаниях по научно-техническому правлении " Термическая ч термомеханическая обработка прокат Днепропетровск, 1981-1990 г.г.

?.. Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение чсства мгталлопроката путем термической и термомеханичеспой работки" (Днепропетровск, октябрь 1985 г.).

3. Украинской республиканской конференции " Энергосберегающая технология прокатки" (Донецк, 1987 г.).

4. Научно-технической конференции "Создание И'совершенствование энергосберегающей технологии" (Караганда, 198В г.).

5. Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение качества металлопроката путем термической и термомеханической обработки" (Днепропетровск. 1988 г.).

6.' Научно-практической конференции "Интенсификация и повышение эффективности использования научно-производственного потенциала" (Караганда, 1989 г,).

7. Всесоюзной научно-технической конференции " Проблемы повышения качества металлопроката по основным переделам черной металлургии" (Днепропетровск, 1989 г.).

8. Всесоюзной научно-технической конференции "Новые метери-алы и ресурсосберегающие технологии термической и химико-термической обработки в машиностроении и металлургии" ( Новокузнецк, 1991г.).

9. Научно-техническом семинаре "Новые стали и сплавы, реми-ны их термической обработки" (Санкт-Петербург, 1992 г.).

10. Научно-техническом совете КгрМК, г. Теммртау, 1987 г. и научно-техничегко'й конференции молодых ученых - специалистов КарМК и завода-ВТУЗа, г.Тэмиртау, .1988 г. •

Публикации. Основное содержание диссертации опубликованы в .36 работах, в той числе в монографии " Физические и технологические основы термомеханического упрочнения стали" объемом 12 п.л., в 2 учебных пособиях(25 п.л.), а такае отраяены в 6 отчетах по госбюдветным и хоз. договорным НИР.

Объем "и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 9 глав, внводов.

библиографического списка из 301 наименований и приложений.

Работа излоаена на 345 страницах машинописного текста, включающих 98 рисунков и 22 табпнцы.

На защиту выносятся. Концепция образования на дислокациях и субграницах специфических сегрегационных атмосфер особого типа, отличник от известных облаков Коттрелла и приводящих к значительному повишэнию прочностных характеристик и температуры рекристаллизации материала при ТМУ; влияние температуры деформации, ПДП, продолжительности охлаждений на структуру и свойства- арматурных и угловых профилей; результаты влияния длительности ПДП на характер изменения аустенитных зерен; зависимости, отражающие влияние варьирования технологических параметров прокатки и режинов ТМУ на конечные механические сзойства упрочненного проката; закономерности структурообразования. при ТМУ по схеме прерванной закапки с последующим самоотпуском; основные конструктивные и технологические параметры установок интенсивного охлаждения для ТМУ; зависимости, отражающие влияние ТМУ на склонность углеродистой стали к отпускной хрупкости и уровень ударной вязкости при отрицательных температурах; соотношение расходов охладителя на различные элементы упрочняемых уголков для предотвращения их коробления.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Состояние вопроса В развитии теории и совершенствовании технологии ТМУ проката, определяющими характеристиками которого является конечные механические свойства и прямолинейность с минимальным уровнем остаточных напряжений, большое значение икеют работы Садовского В.Д., Стародубова К.Ф.. Бернштейна М.П., Узлова И.Г., Долженко-

- и -

И.е., Бабича В.К., Минаева fl.fi., Ладана В.Т., Черненко В.Т.. цика И.Т., бердичевсксо Ю.Е., йриавского В.З., Вакулы il.fi.. также ученых дальнего зарубежья Селларс С.К., Шпоре Х.П., Терт В.Д., Россар К., Лутон М., Джайк Р. и др.

Анализ этих работ, а также проведенные нами исследования зволили установить, что создание управляемого техноЛогическо-процесса ТМУ проката во многом зависит от особенностей струк-эообразования при совмещении пластической деформации и терми-:кой обработки стали. Несмотря на существование однозначно до-занной связи между температурой деформации, длительностью ПДП !нтенсивностыо охлаждения со структурой и свойствами упрочнен-•о проката, многие детали этой связи применительно к сортово-прокату из рядовых низкоуглеродистых сталей остаются до кон-нераскрытыми, в связи с чем возникает необходимость в прове-{ии дальнейших исследований об особенностях формирования аус-штных зерен и изменения их размеров и формы во времени.

Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, I основным фактором, определяющим ( само по себе или через ст-¡турные изменения, происходящие под его влиянием при последу-¡м интенсивном охлаждении ) конечную структуру и механические 1йства сталей, подвергнутых ВТМО, язляется структура аустени-возникающая в ходе деформации. Имеются ограниченные сведе-I об особенностях структуры аустенита в момент ззвьршения го-1ей деформации, в частности, в первые секунды после ее заверяя. Поэтому в настоящей работе большое внимание уделено ис-дованию влияния температуры деформации и ПДП на характер фор-ования и морфологию аустенитных зерен, а также на конечные анические свойства при ТИП. Важные сведения о процессах, про-одящих при горячей деформации аустенита. можно получить пу-

тем экспериментального построения и анализа диаграмм горячей i формации (кривых течения) стали.

Существующие технологические процессы ТКУ на конкретш прокатных станах характеризуются большим разнообразием изме! ния технологических Факторов; ■теиперагуры, скорости и степе( деформации, интервала времени с момента окончания деформации j начала интенсивного охлаждения, продолжительности интенсивно! охлаждения до температуры самоотпуска и химического состава ; рочняемой стали. Различные сочетания этих факторов могут прив( ти к совершенно разним механическим свойствам и искривлению щ ката для одной и той «в марки стали, для одного и того же ви) и размера профиля. Это обуславливает чрезвычайную трудность p¡ работки единых математических моделей для прогнозирования кож ных механических свойств готового проката для различных ripoi лей и типов станов. Поэтому наиболее приемлемым вариантом abj етсч создание математических моделей механических свойств д. конкретных типов станоь, профи.г.еразмеров и марок сталей с у той особенностей изменения технологических параметров.

Трудности внедрения и освоения технологии термической пр< ки. термического и термомеханического упрочнения угловых про« лей связано со сложностью конфигурации их сечения и неравном! ным температурным полем' и внутренними напряжениями, которые процессе интенсивного последефорыационного охлаждения привод: к неоднородному протеканию фазовых превращений и, как.следств] к искривлению проката при транспортировке,

В практике интенсивного охлаждения мало данных о диффер цирсванном охлаждении массивных и тонких элементов углового n¡ Филя в спрейерных системах и в турбулентном потоке воды.

Интенсивные исследования, направленные на выявления *ако

мерностей оазвития отпускной хрупкости, позволили ьыяснить роль примесей и легирующих элементов, состояния границ, структуры стали перед отпуском, температуры и времени выдеряки в определенных температурных интервалах. При этом установлено, что наибольшей склонностью к отпускной хрупкости об надают стали обычной (технической) чистоты с исходной мартёнситной структурой. Поэтому в данной работе ставилась задача устранения отпускной хрупкости изменением количественного соотношения структурных составляющих на основе использования прерванной закалки с последующим высоким самоотпуском, приводящей'к ослаблению сегрегации охрупчивающих примесей при переходе от мартёнситной к мартенсит-но-бейнитной и мартечситно-смевавной структуре.

Для реализации режимов ТМУ в настоящее время создано значительное количество охлаждающих устройств, основанных на интенсивном охлаядении прокатных изделий непосредственно на выходе из чистовой клети прокатного стана. Однако, как показывает обзор литературных данных, многие конструкции охлаждающих устройств и установок интенсивного и регулируемого охлаждения, приведенные в авторских свидетельствах и зарубежных патентах, еще не получили широкого применения. В то ке времч на металлургических заводах работают охлаждающие устройства, оправдавшие себя на практике. Это показывает, что разработку таких устройств необходимо осуществлять применительно к конкретной технологии прокатки и конкретному сортаменту прокатываемых изделий и учитывая возможность обеспечения требуемым количеством охладителя.' Охлаждающие устройства должны вписываться в габариты существующего стана, где расстояние от чистовой клети до холодильника предопределено. Длй решения этих проблем целесообразно разработать конкретную конструкцию охлаягдаюанх устройств и установок интен-

сивного и регулированного охлаждения с обязательным определением, путем проведения,специальных стендовых исследований, их гидравлических параметров и длины участка активного охлаждения.

Анализ литературных источников показыеает, что упрочнение при совмещении пластической деформации с последующей закалкой является резчльтатом действия нескольких сложных механизмов закрепления дислокаций, некоторые детали которого до конца еще ни выяснены.Определенный вклад в общее упрочнение при этом вносят деформационный, .текстурный, твердораитворний, дисперсионный, зернограничный, субструктурный и другие механизмы упрочнения.

Вклад каждого из этих механизмов упрочнения может быть оценен по параметрам тонкой стуктуры металле. Несомненно, что важную роль при упрочнении играет закрепление дислокаций внедренными атомами углерода и азота (атмосферы Коттрелла), которые . из -- за высокой диффузионной подвижности успевают образовывать сегрегации на дислокациях уже в период закалочного охлаждения. Однако, как показывают результаты анализа, наряду с общепринятыми представлениями об атмосферах Коттрелла из примесей внедрения С С, N ) нельзя исключить возможность образования вблизи дислокаций сегрегации из примесей замещения, в первую очередь, кремния. Высокая диффузионная подвижность атомов и уменьшение термодинамической активности углерода по'д действием кремния наводят на мнель о том, что при ТМУ технологически важных сплавов иогут действовать и другие механизмы, упрочнения. Поэтому в настоящей работе предложена интерпретация полученных результатов по ТМ1' углеродистых сталей с разным содержанием кремния с позиции представлений о возможности образования специфических сегрегационных областей вблизи дислокаций и субграниц.

- 15 -

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ

СОВМЕЩЕНИИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ

Диаграмма горячей деформации и влияние ПДП на степень разупрочнения аустенита исследуемой стали

Диаграмма горячей деформации аустенита углеродистой стали ¡арки ст.5, построенная нами в результате обработки эксперимен-альных данных, полученных на высокотемпературной установке ИМАШ-20-75, представляет собой зависимость истинного напряжения трения от истинного относительного сужения при растяжении:

Сист = Р / Р#( 1- ч*») (1)

где Сист. - истинное напряжение течения;

Р - усилие, соответствующее истинной величине относительного сужения в момент времени ;

Т' - текущее значение времени, сек;

Е - исходная площадь поперечного сечения образца, ке. см.

На полученной диаграмме горячей деформации исследованной тали четко выявлено 4 характерных стадии изменения напряжения ечения в зависимости от уровня деформации:

1 стадия максимальной интенсивности роста напряжения тече-ия на начальных этапах горячей пластической деформации;

2 стадия дальнейшего роста напряжения течения, но с постоян-ым ослаблением интенсивности роста; эти две стадии соответству-т упрочнению - горячему наклепу. Однако на I стадии интенсив ость упрочнения уменьшается, что связано с развитием термически ктивируемых процессов разупрочнения.

3 стадия перехода через максимум напряжения течения с посте-енннм снижением его до установивиегося значения напрякения; на

этой стадии горячей деформации формируется ячеистая структура характеризующаяся тем, что зерно металла дислокационными сплете ниями разбиваются на ячейки, внутри которых плотность дислокаций заметно меньше, чем в стенках.

4 стадия установившегося напряжения течения, которое не зс висит от дальнейшего роста деформации. Закипая струк!ура в коь це 3 стадии и при переходе к 4 стадии трансформируется в дика*м чески полигонизованную структуру с равновесными субзернами. Такс стуктдра наиболее предпочтительна при ВТМО, поскольку она легкс наследуется мартенситом с достижением в закаленной стали наибе лае благоприятного сочетания высокой прочности и хорошей пласти1 ности. Исследования показывают, что низкауглеродистые стали, пр> обичных условиях деформации, встречающихся в реальных технолоп ческих процессах горячей прокатки, не претерпевают динамическо* рекристаллизации, а находятся, как правило, на стадии динамичес кого возврата и полигонизации. ПДП длительностью до 40 сек пр! температуре деформации 980° С не приводит к значительному разу] рочнёнию горячедеформированного аустенита в исследуемой стал) что расширяет технологические возможности ТМЧ при его практиче( ком осуществлении в реальных производственных условиях.

Исследования влияния температурных и временных параметров ВТНО на структуру и свойства стали Вашнейким фактором, определяющим конечную структуру и мех1 нические свойства стали, подвергнутой' ВТМО, является структур; горячедеформированного аустенита и ее изменение в зависимости о; температуры деформации и длительности ПДП.

Исследование влияния температуры деформации (860,980 и 1101 С и ПД/1 от 5 до 30 сек) на характер изменения разменов и форм:

явленных аустенитных зерен позволили установить следующие осо-знности структурообразозания: аустенитные зерна, формирующиеся >и температуре деформации 860 0 С характеризуются относительно ¡лкими размерами: при всех фиксированных значениях последеформа-юьных пауз, их размеры колеблются в пределах <1ср =15-20 мкм, го свидетельствует о том, что при данной температуре прокатки «менение ПДП в пределах 5-20 с не приводит к существенному изме-¡нию формы и размеров аустенитных зерен, хотя из микроструктур |дно, что аустенитные зерна непосредственно после деформации »£= 5 с) характеризуются более четкими границами, нещели зерна, фмирувщиеся при паузах 10 с, еЛ- 15 с и ^ 20 с. Повысив температуры деформации до 980°С приводит к образованию бо-:е крупных аустенитных зерен по сравнению с зернами, форыирувщи-1ся при температуре 'деформации 860"С, При этом средний размер фен в зависимости от величины ПДП составляет с1ср. = 25-28 мкм, 1лебание длительности ПДП от 0 до 15 с не вызывает заметное изменив формы и размеров аустенитных зерен. Характерной особен-¡стью границ аустенитных зерен при этой температуре является то, о эти границы менее четкие и более размытые (рыхлые), чем зе-|а, образовавшиеся при температуре деформации 860вС..

Более серьезные изменения характерны для аустенитных зерен, Фмировавшихся при температуре деформации ПОО'С. Так, при этой 'мпературе и ПДП - 5 с зафиксированы аустенитные зерна со едним размером ¿ср. = 32 мкм. Кроме того, форма самих зерен ¡нее округлая, имеются более вытянутые деформированные аустенит-:е зерна с острыми углами. Наблюдаются отдельные мелкие округов зерна на стыке более грубых деформированных зерен, что, веро-но. свидетельствует о начале первичной статической рекристалли-ции в отдельных обьемах деформируемого металла после заверив-

ния деформации. Увеличение ПДП до 10 с при температуре деформ ции 110СвС приводит к укрупнении аустенитных зерен до dep. = 3 мкм с одновременным изменением их формы в сторону равноосности совершенности. Дальнейшее увеличение ПДП до 15 с приводит к з метноиу укрупнению размеров аустенитных зерен до 50 мкм, что св дельствует о росте деформированных аустенитных зерен на стади собирательной рекристаллизации.

При величине ПДП 30 с и температуре деформации 1100 ° границы бывших деформированных аустенитных зерен полностью тран формируются в совершенно новые статически рекристаллизованны зерна с резким изменением размеров и форм зерен. При этом набл даются множества мелких зерен со средним размером den. = 10 мк и отдельные островки аномально крупных зерен размерами до dep. 150 мкм и более, что, вероятно, связано с прохождением процесс вторичной рекристаллизации. Для этого случая характерна резко е раженная разнозернистость аустенитных зерен, что должно привест к заметному ухудшению как прочностных, так и пластических свс ств, что подтверждено результатами механических испытаний пос; закалки и отпуска.

Частотные кривые распределения аустенитных зерен по раз» рам для образцов, деформированных при температуре 1100° С и ш зах, соответственно 5,10 й '30 сек показывают, что для пауз 5 10 сек кривые распределения не имеет характера нормального р; пределениа, хотя зерна аустенита на фотографиях микроструктур i глядят почти равноосными и однородными, кривые характеризуют« значительной асс.имитричностью и вытянуты со стороны зерен с кр> ними размерами. Зто свидетельствует о том, что рассмотренные | жимы'ВТйО вызывают незначительную разнозернистость. Существенн! отличие в характере распределения аустенитных зерен по размер*

имеет реяим ВТМО с ПДП ¿t- 30 сек. Здесь присутствует два интервала размеров зерен, резко отличающихся по своим размерам; это области со средним размером dep. = 10 мкм и dep. =150 мкм, что указывает на существенную разнозернистость аустенитных зерен при данном режиме ВТМО.

Исследование конечных механических свойств образцов после закалки и отпуска, имеющих разные режимы ПДП ( 0, 5, 10, 15, 20, 30 сек ■) и температуры горячей деформации ( 860, 980 и 1100 е С ) показывают, что предел . текучести изменяется в диапазоне от 570 МПа ( при температуре деформации 1100° С И паузе 30 сек) до 10Ь"> МПа ( при режиме НОО'С и 10 сек ). предел прочности от 770 МПа ( ИОО'С и 30 сек ) дс 1203 МПа ( 860 " С и 5 сек), относительное удлинение изменяется в диапазоне от 0,757. (при режиме 980'С и 10 сек),' до 11,7% (при 980 0 С и 10 сек), а относительное сужение в диапазоне от 32,9% (при 860 "С и 5 сек) до 73,8% (при 980 вС и 0,2 сек) Исследование микроструктуры стержней при комнатной температуре в оптическом микроскопе при увеличении 200 показало, что основным структурным составляющим является сорбит отпуска с недостаточно раззитой сфероидизацией и сохранением ориентировки частиц по бывшим иглам продуктов закалки стали.

Разработка математической модели для прогнозирования механических свойств арматурных профилей после ТМУ Исследования по разработке математической модели проводили методом планирования активного эксперимента типа ПФЗ-З. В качестве варьируемых факторов приняты: температура конца прокатки, продолжительность паузы от конца деформации до начала интенсивного охлаждения, обеспечивающие различные уровни температуры самоотпуска. Параметрами оптимизации являлись: предел прочности при

растяжении на разрыв Ев (МЛа) и относительное удпинение Ш. Длл арматурных профилей диаметром 12 мм из углеродистой стали ст. 5сп полученные регрессионные модели предела прочности и относительного удлинения имеют следующий вид: £в = 1141,25-36~,25X1+68,75X3-28.?5Х1*Х2+4б.25Х1*ХЗ+33.?5ХЬХ2ЛЗ; (2 & ; 8,98 - 3,03X1+ 5,95X3- 1.75XUX3 Ci

где XI- (1деф., С-1030°С )/60°С - безразмерная температура деформации в кодированном масштабе; Х2= ( лТ,сек-10сек)/10сек - безразмерное время паузы; Х3= ( .сек-Зсек )/1 сек - безразмерное время ( продолжительность интенсивного охлаждения).

Для арматурных профилей диаметром 14 мм из низколегированной стали 35ГС получены следующие уравнения:

QB = 121,Ь4-26,06X1+9,31X1*X2-4,31X1*X3-11,44Х2#ХЗ+20,06Х1#Х2*ХЗ (4 & = 2.09-0,37X1+0,37X2-0.68Х1*ХЗ+0,70Х1*Х2*ХЗ (5

где XI = [t..°C] - 950/100; Х2 = 1*Т.с] - 30/20;

ХЗ = [ £охл,с] - 3/1. Интервалы варьирования факторов и их значения на основном, верхнем и нижнем уровнях для арматурных профилей приведены ниже: '

ст'.Зсп 35ГС

код XI Х2 ХЗ XI Х2 ХЗ

основной уровень 1030 10 3 850 30 3

интервал варьиривакия 60 10 1 100 20 1

верхний уровень 1090 20 4' . 1050 50 4

нижний-уровень 370 0 2 850 10 2

Эти уравнения регрессии позволяют прогнозировать возможные уроуии прочности ( Gb ) и пластичности ( ¿V ) в готовом прокате

юсле TM9 при заданных значениях температур деформации ( tfle®.), 1ДП ( лТ ) и длительности интенсивного охлаадения ( ).

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОГШТНО-ПРОМШЕННОИ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТНУ СТЕРЖНЕВОЙ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ В качестве основного элемента охлаждающего устройства при 'НУ движущегося арматурного профиля использована форсунка с ко-¡ьцевыи соплом со встроенной трубчатой камерой охлаждения. Охуждающая вода под высоким давлением через кольцевую щель пос-упает в камеру охлаадения,' а движущийся арматурный профиль, роходя через камеру охлаждения, взаимодействует с водой и подергается термическому ( термомеханическому ) упрочнению, Ско-ость охлаждения при этом зависит от расхода воды в камере ох-аждения. В свою очередь, давление и расход воды в камере ох-аждения зависит от соотношения размеров кольцевой щели форсун-и и кольцевого сечения камеры охлаждения, изменяющегося в за-исимости от диаметра упрочняемого профиля и внутреннего диа-етра трубчатой камеры при постоянной ее длине. Стендовые ис-ледования влияния ширины кольцевой щели форсунки и диаметра Прочняемого профиля на характер изменения расхода веды Q куб.м/ч) и давления Р (МПа) в камере охлаждения и статистичес-зя обработка полученных данных позволили получить следующие зрмулы:

Q = 121,5-460,IX +1269,8Х*У-23,19 -ß7,5y+0.09Z -8,9y*Z: (6) Р = -28+2,8Х -7,1Х+11,5Х*У-0,iy*Z+l,5y-0.02Z +0.53Z; (7) \е X = S/D: У = d/D; Z = 1/D;

S - ширина кольцевой щели форсуики; d - диаметр упрочняемого профиля: 1 - длина камеры охлаждения; D -• внутренний диаметр камеры охлаждения.

- 22 -

■По этим уравнениям мояно определить расход и давление вс ды в зависимости от конструктивных параметров форсунки и разм( ров упрочняемого арматурного профиля. Конструкций форсунки по: воляет легко регулировать величину S. Внутренний диаметр кам( ры охлаждения (D) обычно выбирается равным 2.0-2,5 диаметра yi рочняеного профиля (d)..

Для внедрзния разработанных технологических реяимов ТМ1 арматурной стали изготовлены и между чистовой клетыо и реечны! холодильником мелкосортного стана 280 смонтирована установк для ТН9. состоящая из 4-х секций охлаждающих форсунок обще длиной 12,5 м. Каждая секция имеет форсунки прямоточного и пр тивоточного исполнения и узел слива отработанной воды; в конц установки [НУ поставлена противоточная воздуиная Форсунка дл отсечки воды. В состав установки входят резервуар для воды е костью 6 куб.м., насос для повыиения ее давления до 0,6 МП при общем расходе до 200 куб.м/ч; контрольно-измерительная а паратура, включающая манометры, расходомеры, фотоэлектрически пирометр и щит вторичных приборов.

За основу технологии производства термомеханически упро ненных арматурных профилей принята прерванная закалка с nocí дующим самоотпуском. ТМУ осуществляется при следующих параме рах технологии: скорость' движения арматурного профиля на вы» де из «истовой клети стана 5,5-7,0 м/с; температура конца щ катки 970~1О30#С, давление воды в камере охлаждения 0,2-0, МПа; расход воды 50-100 куб.м/ч, температура самоотпуска 600 -650вС; диаметр упрочняемых профилей 10, 12, 14, 20, 22, 25 i Разработаны и внедрены режимы ТМУ, обеспечивающие компле! свойств стержневой арматурной стали марок ci5cn, ст5пс, coi ветствуюций уровню класса йт-111с по Г0СТ-10884-81. о че« а

1етелъствуют статистические показатели механических свойств ар-штурной стали. При отработке режимов ТМУ установлены влияние юлебаний содержания углерода в стали, температуры и скорос-и фокатки, давления воды в камере охлаждения и продолжительнос-и интенсивного охлаждения на механические свойства арматурных фофилей. В таблице 1 приведены данные о влиянии указанных фак-оров на механические свойства арматурных профилей диаметром !0 мм из стали ст.5сп.

Исследование процессов структурообразования образцов пока-ало, что комплекс конечных механических свойств определяется юрмой, количеством, размерами и характером ориентировки струк-урных составляющих в обьеме стали.

По разработанной технологии ТМУ произведено 240 т опытно-промышленной партии арматурных профилей из стали м^рок ст.5сп, т.5пс, которая использована на заводе МБИ г. Темиртау при из-отовлении типовых железобетонных конструкций взамен арматур-ых профилей класса ft—11. получаемых из низколегированной стаи 35ГС.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПРАВКИ.

ТЕРМИЧЕСКОГО И ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ УГЛОВЫХ ПРОФИЛЕЙ В отличие от арматурных профилей уголки ' характеризуются еравномерным распределением металла по сечениш, что требует егламентированного отбора тепла от разных участков их сечения ри ТМУ. Поскоьку обьем металла, приходящийся на единицу по-ерхности вершины больше, чем в полках уголка, то для его рав-омерного охлавдения необходимо осуществлять порчшенный отбор епла от вершины, для чего количество воды подаваемой на верши-

Таблица 1

Влияние содержания углерода в стали, продолжительности интенсивного охлаждения и давления воды в камере охлаждения на механические свойства стержневой арматур1' диаметром 20 мм из стали ст.5сп

Содержание:Продолжитель-углерода в:ность интенсив стали,Z :ного охлажден, : сек.

Мех. свойства при различных давлениях воды в камере охлажд.,Р(МПа)

Q.MIla

Яг.ИПа

0.2 : 0.4 : 0,6

0.2

р

0,4

0,6

0,2

0,4

0,6

1. 0.28 ' АЛ ' ' 520 560 620 410 440 490 28,0 23,0 21,0

0,28 2.0 600 650 710 470 530 580 25,0 22,0 . 20,0

0,26 3.0 650 710 780 510 580 640 22,0 20,0 19,0

0,32 1.5 560 600 650 440 500 540 26,5 21,5 19,0

0,32 2.0 660 700 760 520 590 630 23,5 20,0 18,0

0,32 3,0 710 780 830 570 660 700 21.5 19,0 17,0

3. 0,35 1,5 • 610 660 690 450 530 570 24.0 21,0 18,5

0.35 2,0 720 760 820 540 630 660 22.0 18,5 16,0

0,35 3,0 790 860 890 610 710 750 21,0 15,0 13,0

- 25 -

ну должно бнть больие на 20-25%, чем на полки.

Для обеспечения одновременности фазовых превращений по сечению профиля соотношение расходов воды на единицу поверхности цголка сзерху и снизу для полок дол»но быть 1:1, а для вервины 1:1,2...1,4. Стендовые исследования показали, что в процессе прерванной закалки коробление происходит закономерно в сторону более интенсивного охлаадения, поэтому поддервание в процессе ГМУ указанного соотношения расходов воды сверху и снизу для вершины и полок обеспечивает равномерное охлаждение и предотвращает коробление. Исходя из этих условий для термической правки, термического упрочнения и ТКУ угловых профилей нани использована универсальная установка интенсивного охлаждения», позволяющая, с одной' стороны, предотвратить возникновение больших термических и фазовых напрявений, вызывающих коробление и, с другой стороны, интенсифицировать процесс охлаждения, что важно для ТМУ низкоуглеродистых сталей с высокими значениями критических скоростей закалки.

Установка ускоренного охлаждения содераит кроме, вводных н выводных проводок, два основных узла: блок избирательного эхлаждения различных элементов углового профиля струями воды и блок глубокого охлаждения в турбулентном потоке воды. Иссле-цования показывают, что благодаря хорошим условиям отбора пара и непрерывным ударам отдельных струй по поверхности металла, стадия лленочного кипения при струйном охлавдении практически отсутствует, что способствует росту интенсивности охлаждения.

*' Конструкции кафедры ОМД Донецкого политехнического института.

- 26 -

Кроме того, вследствие обильного притока к охлаждаемой поверхности и кратковременного контакта с ней вода не успевает перегреваться и ее охлаждающая способность не меняется. Достоинством струйного олаждения, который реализован в установке интенсивного охламдениа, является возможность изменения интенсивности охлаждения в широких' пределах за счет изменения количества и скорости истечения воды из сопла, а также ширины зоны охладителя путем поворота сопел в коллекторах при настройке на определенный профилеразмер.

Из стали ст.З сп (0,21 'Л С, 0,27% 51) при охлаждении интенсивной струей воды твердость возростала на 7-9 НйС по сравнению с охлаждением путем погружения в воду. Прирост твердости мартенсита при этом связан, очевидно, с подавлением его распада в процессе образования.

Высокая эффективность охлаждения металла во втором узле-в сплошном потоке воды при больших степенях турбулентности потока может быть обьяснзна интенсивным отводом и конденсацией пара, а также с непрерывным обновлением, вступающих в реакцию обьемов воды на всей поверхности охлаждаемого участка уголка чего невозможно достичь при других способах охлаждения.

Реализация принципа термической правки требует определе ния температурных режимов регулируемого охлаждения для макси мального снижения термических напряжений, возникающих в осты вающем прокате. 5 процессе ускоренного охлаждения угловых про филей от температур конца прокатки до температуры самоотпуска можно выделить области упругого и пластического состояния не талла. На температурную границу этих состояний металла опреде лйлщее влияние могут оказать величины максимальных термичес ких напряжений и предела текучести. Для угловых профилей 50

к50#5 из стали ст.З эта граница ( перехода стали из пластичес-<ого состояния в упругое) находится в пределах 620-630*С. При ' збеспечении равномерного распределения температуры по сечению елового профиля к этой границе (620-630°С) при последующем услаждении на воздухе в стали не будут накапливаться остаточ-ше напряжения (деформации), так как возникающие в упругой области напряжения являются временными и исчезнут с окончанием охлаждения металла на холодильнике.

Для обесечения равенства температур пс сечению углового трофиля в момент перехода металла из пластического в упругое ;остояние использовали устройство ускоренного охлаждения, состоящее из двух последовательно соединенных между собой струйных блоков, снабженных 164 соплами, расположенными в- 3 верх-1их и 3 нижних коллекторах. Такое охлаждающее устройство позволяет надежно регулировать скорость охлаждения различных участков уголка и иыее.т высокую маневренность. Это обеспечиве-зтся тем, что, кроме индивидуального подвода в струйном блоке, стенки коллектора одновременно являются направляющими для дби-кущегося углового проката, что позволяет образовывать канал, соответствующей форме поперечного сечения уголка и тем самим центрировать движущийся прокат относительно охлаждающих пото-нов.

При термической правке уголков с целью Эффективного ус-гранения разности температур, которая в значительной степени определяется неравномерностью охлаждения различных элементов профиля, первый по ходу прокатки струйный блок использовали для избирательного- охлаждения массивных элементов профиля путем подстуживания вершин уголка до температуры полок, а второй струйный блок служил для общего равномерного охлаждения

по всему периметру до температуры перехода в упругое состояние. Такая схема охлаждения оказалась необходимой для предот-враш.ния прогиба концов полос на холодильнике книзу, происходящем обычно в случае, когда вершина уголка значительно переохлаждается относительно полок.

Эксперименты показали, что продолжительность интенсивного охлаждения должна обеспечивать температуру вершины около 600'С, а полек - 670°С. При дальнейшем охлаждении на холодильнике вследствие более интенсивного охлаждения полок и передачи тепла от вершины к полкам температура уголка выравнивается при 620-630РС. Эта температура и является верхней границей области термоупругих напряжений и поэтому возникающие при охлаждении до температуры цеха (20-30"С) напряжения оказываются упругими и не вызывают остаточной деформации уголка.

Охлаждающее устройство, состоящее из двух струйных блоков, может быть использовано и для термического упрочнения, однако при этом оно должно быть снабжено насосами высокого давления ( не менее 0,6-0,7 МПа). Так., .на угловых профилях 50* *50*5 из стали ст.З сп при рабочем давлении в коллекторах 0,10-0,15 МПа нормального упрочнения не было достигнуто, прирост прочности не превашал при этом 15-20 МПа, что объясняется недостаточно интенсивным охлаждением. Механические свойст-

V _

ва уголков с = 485 МПа. 338 МПа в горячекатаном сос-

тоянии повысились до б> = 500 МПа, 348 МПа в термоупроч ненно'к состоянии.

Повышение давления в подводящем коллекторе до 0,7 МПа по зволило существенно уьеличить прочностные характеристики ста ли. На угловых прпфилях 63*63*6 из стгли ст.Зкп 6в и 6т уве личились с 365 МПа, 238 МПа в горячекатаном, состоянии до 435

МПа и 282 НПа соотвественно в термоупрочненном состоянии..При этом относительное удлинение снизилось незначительно с 28,5 У. до 23,3 '/., Исследования распределения твердости по поперечному сечению профиле показывают, что в термоупрочненном состоянии твердость находится на уровне 80-82 ИКС, что соответствует мартенситной структуре стали при содержании 0,16-0,22 '/.С.

Несмотря на то, что охлаждающее устройство, состоящее из двух струйных блоков, позволяет получать термоупрочненный прокат с незначительной кривизной, которая легко устраняется последующей механической правкой на ролико-правильной машине, оно имеет сравнительно низкую охлаждающую способность. Это требует увеличения активной длины охлаждения установки и повышения давления и расхода воды для стабильного повышения проч-1остных характеристик стали.

Учитывая высокую эффективность охлаждения проката в турбулентном потоке води .с избыточным статическим давлением для термического упрочнения уголков и поставки их по 11 группе точности по ТН-14-1-3023-80 ( вместо Г0СТ-380-88) использова-ш поточно-струйную систему. Сравнение данных по термическому ¡прочнению уголков 63*63*5 из стали ст.Зкп в струйной (2струй-шх блока) и струйно-поточной (струйный и поточный блоки) сис-•еме показывает, что при внедрении термического упрочнения ¡редпочтение следует отдать охлаждению в поточно-струйной сис-•еме, так как, она при одинаковой длине (около 5,2 м) и прак-ически одинаковом количестве охлаждающей воды (около 3.00-350 ;уб.м/ч) обеспечивает большую степень упрочнения за счет бо-ее высокой эффективности охлаждения. Оо этом свидетельствуют ледующие экспериментальные данние. При одинаковых технологи-еских и гидравлических параметрах ТМУ прочностные характерце-

тики ( <Гв и бт) угловых профилей 63*63*6 из низкоуглеродистой-стали ст.Зкп при интенсивном охлаждении в струйной системе повышается с.365 МПа и 238 МПа до 435 МПа и 282 МПа соответственно, а при упрочнении в поточно-струйной ' системе эти кс характеристики повышаются с 36? МПа и 240 МПа до 508 МПа и 34? МПа. Из этих данных следует также, что механические свойства угловых профилей из низкоуглеродистых сталей путем термического упрочнения могут быть повыиены до уровня механических свойств горячекатаной низколегированной стали что указывает на возможность замены низколегированных сталей рядовыми термо упрочненными углеродистыми сталями.

Для более глубокого охлавденит угловых профилей и поставки их по ГОСТ 27772-8.8 рекомендуется охлаждающее устройство, состоящее из двух струйных и одного поточного блоков с длиной активной зоны охлаждения не более 7,1 м.

влияние технологических параметров при тму на механические:- свойства и структуру угловых

профилей

Важнейшими технологическими факторами ТМУ низкоуглеродис-.тых сталей, в которых разупрочняющие процессы в ходе и по окончании, горячей- деформации протекают с большой скоростью, являются: температура конца прокатки, пауза (выдержка) междуокончанием горячей прокатки и началом интенсивного охлаждения и продолжительность самого интенсивного охлаждения, непосредственно влияющая на температуру самоотпуска и'механические свойства упрочняемого изделия. Особое значение имеет температура конца прокатки, которая для угловых профилей, выпускаемых станом 400 КарМК, составляет С80-950"С.. За время охлажде-

ния с таких температур могут пройти процессы статической поли-гонизации и рекристаллизации, что существенно изменяет структуру по сравнению с той, которая была на момент конца прокатки. Поэтому среди параметров, по которым оценивается структура, образующая в процессе горячей прокатки, вавным для результатов ТМУ является ее термичзская устойчивость. Это связано с тем, что структура и свойства мартенсита, формирующегося при ТМУ, вп многом * наследует суверенную структуру и дислокационные сплетения исходного горячёдеформированного аустенита. В связи с этим сохранение оптимальной структуры, сформировавшей ся в ходе и по окончании горячей деформации, имеет ванное, а в ряде случаев, определяющее значение.

Из экспериментальных данных следует, что снивение температуры конца прокатки с 1070^ до 900*0 приводит к росту прочностных свойств, хотя при паузе 5с, Юс рост прочностных*свойств С 6в, (Гт) ослабевает, причем, в тем большей степени, чем больше пауза (аТ-10 с). Видно такяе, что механические свойства углеродистой стали ст.5сп путем ТМУ могут быть повышены до уровня механических свойств низколегированных сталей 12Г2С, 09Г2С по ГОСТ 27772-88. При этом открывается перспектива замены низколегированных сталей 12Г2С, 09Г2С термоупрочнеными уг-родистами, т.е. возмовность экономии легирующих элементов. Кроме того, такая замена ( естественно, при равной прочности ) позволяет .улучшить технологичность горячей деформации, так как прокатка более твердой и менее пластичной легированной стали заменяется "легкой" прокаткой более мягкой и пластичной ни-Зкоуглеродистой стали. Эти исследования показывают такие, что несмотря на высокую температуру конца прокатки, эффект ВТйО, выравающеЯся в дополнительном повышении прочности и

пластичности в сравнении со свойствами, полученными при обычной, закалке с печного нагрева, выявляется совершенно определенно. Это имеет место при паузе/IТ- 0,2с, т.е. когда угловые профили интенсивно охлаждаются сразу после выхода из чистовой клети станагПри паузах аТ= 5с и Юс процессы статической рекристаллизации получают тем большее развитие, чем больше пауза.

Исследование влияния ТМУ'на отпускную хрупкость Известно^ что охрупчивание при отпуске довольно распространенное явление. Исследования последних лет показывают, что отпускная хрупкость присуща практически всем сталям, в том числе и углеродистым, и развивается после отпуска при температурах 250-400^С и 450-600'с. .'

На угловых .профилях '50*50*5 и 63*63*6 из углеродистой стали ст.З разных степеней раскисления исследовали влияние температуры отпуска и скорости охлаждения при отпуске на уровень ударной вязкости. Одновременно исследовали влияние ТМУ с прокатного нагрева на развитие отпускной хрупкости.

Кривые изменения ударной вязкости угловых профилей 63*63=» ,*6 из стали ст.Зсп в зависимости от температуры отпуска (самоотпуска} '. показывает, что при закалке с 940*0 и отпуске с мед-

•V

ленным охлавдением четко проявляются два провала ударной вязкости, отвечающие температурной области необратимой (около 300°С) и обратимой ( около 500"С) отпускной хрупкости. ТКУ, п'роведенное по схеме прерванной закалки с последующим самоотпуском при температурах 300, 500 и 680°С, устраняет ооа вида отпускной хрупкости и повышает ударную вязкость упрочненных угловых профилей. Аналогичные данные получены и на угловых

зфилях 50*50*5 из стали ст.Зпс, где отпускная хрупкость вы-пяется также совершенно определенно. Причина положительного няния ТМУ на устранение отпускной хрупкости состоит, вероят-, в том, что при такой обработке увеличивается протяжен-сть границ благодаря образованию зубчатых большеугловых аниц с развитой субструкг (рой вследствие чего, уыеньаается грегация примесей, ответственных за отпускную хрупкость ЙЭ, Р Это подтверждается исследованиями микроструктуры рмомеха'нически упрочненных угловых профилей и сравнением их структурой охрупченных образцов. После ТМУ структура полок ' олков представляет собой продукты отпуска маотенсита, а в нтральных зонах формируются перлитные структуры (С,Т) очень ■ нкого строения с полным или частичным подавлением структур--свободного феррита, отрицательно влияющего на вязкость ста. Кроме изменения дисперсности структуры и подавления струк-рно-свободного феррита, высокая ударная вязкость угловых сфилей, термомеханически упрочненных методом прерванной за-лки, обусловлена созданием неоднородной по сечению, упорядо-нно-слоистой структуры. Экспериментальные данные показывают, о образцы с мартенситно-бейнитно-трооститной структурой обдают большой вязкостью по сравнению с образцами со струк-рой однородного отпущенного мартенсита.

Кривые хладноломкости угловых ' профилей, обработанных по ычной закалке с высоким отпуском и с применением ТМУ показы-лт, что порог хладноломкости угловых профилей после ТМУ с окатного нагрева снижается на -38г -40"С.

' ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ТЕРШЕШИЧРСКОГО УПРОЧНЕНИЯ * Оптимальные, механические свойства термически и теимоме-

. - 34 -

ханически упрочненных арматурных и угловых профилей имеют ме сто при формировании дислокационной субструктуры динамичес кой полигонизации, т.е. метастабильного состояния с высокой плотностью дислокации и упсрядоточенным расположением в виде дислокационных стенок и субграниц.

Относительная устойчивость такой субструктуры определ5 ется уменьшением упругой энергии системы дислокагий при и> упорядоченном расположении за счет.частичной компенсации на1 ряжений разного знака.

Существенное снижение прочностных характеристик (Бв.бт арматурных и угловых профилей (при/»Т= 10с и более перед И1 тенсивным охлаждением) может быть связан с уменьшением пло' ности дислокаций вследствии аннигиляции дислокаций разной знака при диффузионном процессе их переползания в субгран; цах. Характерный размер диффузионной зоны, определенной п квадратичному закону диффузии, I. =/П^Д'С , при температур конца прокатки Тк1 = 900-940°С составляет примерно 10~*с

г. /г~

(0=10 см /с, а С/ = 10 с). Правомерность такой интерпрет ции- технологических результатов по упрочнению арматурных угловых профилей подтверждаются фактом понижения прочностны характеристик ( Бв . Бт ) при повышении температуры конц прокатки.до Тк2 =-1070вС. При этом диффузионный процесс.пер

V

ползания дислокаций, приводящий к их аннигиляции, может пр текать в период охлаждения от Тк1 до Тк2 0,5 сек), к

торыи эквивалентен изотермической выдержке при Тк1 1

'с). Такое утверждение подтверждается откошенпен , с

* При обсуждении результатов данного раздела автор испольг вал научные •консультации'д.ф^.м.н.. проф. Нечаева Ю.С.

вечающему экспериментальных данным и полученному использованием квадратичного закона диффузии и уравнения йррениуса для температурной зависимости коэффициента диффузии,

Б = Бо* ехр(- ОЛЫ), (8)

где 0 - энергия активации самодиффузии железа.

Исходя из анализа и обобщения литературных данных и ре зультатов ТМУ низкоуглеродисгых сталей, в работе предложена концепция, согласно которой большую роль в закреплении дислокационной субструктуры и получении высоких прочностных характеристик стали играют не только примеси внедрения, но и примеси замещения. Концепция роли примесей замещения в закреплении дислокаций подтверждается экспериментальными данными, представленными в работе, из которой видно, что в углеродистой стали с 0,2?2 51 по сравнению со сталью с 0,042 Б1 * при ТМ^ получаются более высокие,уровни механических свойств при близком содержании остальных примесей. Локальная концентрация примесей замещения (в атомных долях) на расстоянии г от линии дислокации определяется по формуле: '

сСг.) = [е-ур[(-«$&)-е)/я т]<{}\ (10)

гдед£/г/- изменение свободной энергии кристалла при переводе моль-атомов примеси из позиции, удаленной от линии дислокации на расстояние г, в бесконечно удаленнию от дислокации позицию;

К - газовая постоянная;

Т - абсолютная температура.

Величина £ описывается выражением: .

6 = Я. т. в«[(еы>/'0- С—)], (И) где концентрация примрси в атомных долях на бесконе1!-'

- 36 -

ном удалении от дислокации.

Свободная энергия связи моль-атомов примеси с дислокациями можрт быть представлена как Gb = GCо ) = Нв -Т * Sb, где Нв, Sb - энтальпия и энтропия связи примеси с дислокацией. соответственно.

И& - fSai • Л' ■ ê 2а ■ г/ , (12) где /И - модуль сдвига, 7а- атомный радиус металла растворителя, в - вектор Бюргерса.

Относительная дилетация 'решетки из-за введения примесного атома равняется:

рл = (13)

где 2'- радиус примесного атома в напряаенной решетке металла - растворителя.

Величина р определяется из рентгено-структурных измерений концентрационной зависимости периода решетки (а) при

помощи выражения: . л

л - д0

¿Q. ~ "йГ ' TZ '. (14)

Оценка Нв для некоторых примесей замещения (Ni, Zn, Ga, Ge, fi? ) в меди и Si в железе дают величины порядка 10-50 кДж/ моль*ат. Эти величины Нв удовлетворительно согласуются со значениями, полученными экспериментальным путем (по изменению скорости крипа, регистрации деформационного старения,

V

критической температуре, соответствующей исчезновению зуба-текучести на кривых растяжения, внутреннему трению, упроч-нейии матрицы растворенными атомами примеси и др.).

■ Электронно-микроскопические исследования, а также термодинамическое и кристаллохимическое рассмотрение показывают, что в твердых растворах замещения переходных металлов в fil и кремния, марганца и мышьяка в аустените, возможно

- 37 -

образование вблизи дислокаций специфических сегрегационных збластей, близких по состава и структуре к соответствующим' мтерметаллическим соеденениям. Такие образования кластерного типа, отличаются от известных облаков Коттрелла, ст-штура их близка к структуре объемного раствора. "Емкость" таких образований на один-рва порядка превышает'"емкость" эблаков Коттрелла, т.е. на дислокацию атомной длины прихо-1ится ю 40••примесных атомов. Эффективная энтальпия связи цля всех сегрегированных атомов в таких образованиях близка к энтальпии растворения соответствующего интерметаллида 0,5-1,0 Эв), т.е. существенно превышает энтальпию связи -фимесей внедрения в облаках Коттрелла. Такие сегрегацион-гше образования на дислокациях приводят к значительному по-зышению прочностных характеристик и температуы рекристаллизации материала. Можно лредпологать, что при ТМУ низко'уг-перодистых сталей большую роль играют именно такого рода :егрегационные образования на дислокациях ( субграницах ). Зднако этот вопрос остается открытым и требует дополнитель-■шх исследований электронной микроскопией высокого разрешения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

0 качестве заключения можно сделать следующие основ-ше выводы: .

1. Построение диаграммы горячей деформации низкоуглв-зодистой стали, предназначенной для производства массовых зкдов сортовиго проката, позволило выявить, характер измеие 1ия напряжения течения в зависимости от степени деформации I*. установить влияние ПДП на степень разупрочнения горячеде-

формированного аустенита исследуемой стали. Обсуждение литературных данных и проведенных экспериментальных результатов приводят к выводу, что возможными механизмами разупрочнения аустенита исследуемой стали является динамический возврат и динамическая пслигснизация. Низкоуглеродистые стали при обычных условиях деформации, встречающихся в реальных условиях технологических процессов горячей прокатки, не претерпевают динамической рекристаллизации.

2. Исследованы особенности структурообразования при совмещении горячей пластической деформации с последующей термической обработкой: установлен характер изменения размеров аустенитных зерен в зависимости от ПДП перед термомеханическим упрочнением при разных уровнях температуры горячей деформации; построены графики зависимости предела текучести и относительного удлинения от длительности ПДП и температуры деформации; показано, что при температуре деформации 1100 С и ПДП более 30 сек последующее термическое упрочнение вызывает снижение как прочностных, так и пластических свойств вследствие развития вторичной рекристаллизации.

3. Разработаны регрессионные модели формирования конечных механических свойств арматурных профилей из сталей марок £т,5сл и 35ГС при ТМ9; полученные модели позволяют прогнозировать прочностные и пластические свойства при заданных уровнях температуры деформации, ПДП и длительности ин}енсивного охлаждения; эти модели использованы при разработке и внедрении опытно-промыиленной технологии производства гермомеханически упрочненных профилей на мелкосортном стане 280 КарНК.

4. Иоследованы и разработаны технологические режимы

- 39 -

i, обеспечивающие комплекс механических свойств арматур-

i профилей из сталей ст.5сп и 5пс, соответствующий уров-

йт-iilc, йт-lU по Г0СТ-10884-&1: определены гидравличес-

j параметры охлаждающего устройства в зависимости от гео-

грических размеров форсунки с кольцевым соплом и диамет-

упрочняемого профиля, построены номограммы, позволяющие

гановить треоубмый решим охлаждения в форсунках при пере-

ie от одного профиля к другому. Создана конструкцияя ус-

1овки интенсивного охлавдения, позволяющая реализовать

«им прерванной закалки с последующим самоотпуском. Иссле-

занием структуры по длине и сечению термомеханически уп-

/

4ненных арматурных профилей показано, что комплекс конеч-к механических свойств определяется формой, количеством, змерами и характером распределения структурных составляю-< в обьеме стали. Режимы технологии ТМУ и конструктивные ?аметры установки интенсивного охлаждения, а также принты компоновки ее' узлов приняты в качестве базисного ва-энта для промышленной технологии ТМУ арматурных профилей.

5. Среднесортный стан 400 КарМК оснащен универсальной тановкой, обеспечивающей термическую правку, термическое термомеханическое упрочнение равнополочных угловых профи-й с использованием тепла прокатного нагрева. Теоретичег-обосновано и экспериментально показано влияние техноло-чееких параметров при ТМУ на механические свойства и сг-ктуру упрочняемых угловых профилей; установлено, что сни-ние температуры конца прокатки и уменьшение ПДП при пос-янной продолжительности интенсивного охлаждения приводят росту прочностных свойств стали. Показано, что мехаиичес-е свойства углрвых профилей из рядовых углеродистых ста-

- 40 -

лей путемТМУ могут быть повышены до уровня механически) свойств горячекатаной низколегированной стали марок 09Г21 12Г2С, чтр открывает перспективу замены низколегированны; сталей в различных конструкциях термомеханически упрочне) ными рядовыми углеродистыми сталями.

6. Изучена ударная вязкость термомеханически упрочне ных угловых профилей из углеродистых сталей в широком и тервале температур, в том числе и при отрицательных темп ратурах. в сравнении с ударной вязкостью после обычной з калки и отпуска; показано, что в исследованной ст.З обрат мая отпускная хрупкость после обычной термообработки проя ляется совершенно определенно. ТМУ. выполненная по схех прерванной закалки, и последующим высоким отпуском, сильь измельчая структуру и увеличивая общую протяаенность гг ниц, приводит к уменьшению сегрегации примесей по границ« зерен и устраняет отпускную хрупкость. Угловые профили I лучают высокую ударную вязкость после ТМУ при низких тем] ратурах, что смещает порог их хладноломкости на (-35 —<

С).

7. На основе единого методологического подхода к об щению литературных данных и анализа проведенных эксперим тальных исследований предлояена концепция образования, с

V

регационных областей из'прииесей замещения вблизи дисло ций и влияния их на уровень механических свойств при Т Энтальпия связи таких сегрегационных областей, структура состав которых близки к соответствующим интерметаллическ соединениям, существенно превышает энтальпию связи пру сей внедрения р облаках Коттрелла.

8. Показано, что текстура первично^ рекристаллиза!

низкоуглеродистой стали идентична текстуре деформации и представлена тремя ориентировками ( 100 > < 011 >, ( 111 }' <i12>. ( 112 } < 110 >. При ТМУ создается не только кристаллографическая, но-и структурная текстура, связанная с ориентированным и упорядоченно-слоистым расположением структурных составляющих и обуславливающая усиление-анизотропии структурно-чувствительных свойств стали.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: 1 .Канаез'й.Т. Физические и технологические основы термомеханического упрочнения стали, Гылым, Алматы, 1993, 226 с.

2. Канаев А.Т., Сидоркин Б.И. Технология термической обработки на металлургических заводах. Гылым, Алматы, 1993, 384 с.

3. Канаев АЛ., Быхин Б.Б., Сахиев М.Т. Влияние режимов термоупрочнения на механические свойства углового проката. Меж-зузовский сборник научных трудов, "Металлургия черных металлов", Алма-ата, 1979, .с. 138-143.

1. Какаев Й.Т,, Лившиц Б.Г., Малинина Р.И. Влияние степени 1еформации на текстуру рекристаллизации сплава. Сборник "Тех-шческие науки", N-10, Алма-Ата, 1970, с. 212-210. ¡. Влияние режимов термоупрочнения на механические свойства фматурного проката. А.Т.Канаев, А.И.Анохина,Б.Б.Быхин и др. 1ежвузовский сборник "Металлургия черных металлсв", - Алмй--Ата, 1982, с. 126-130.

¡. Канаев А.Т_, Быхин Б.Б., Воронов В.Н. Об особенностях 1'ик-юструктуры термоупрочненного . проката из стали ст.5. Межву-овский сборник "Технология, производство и обработка стали", лма-Ата 1983. с.53-56.

. Канаев А.Т., Лившиц Б.Г., Малинина P.M. Плоскостная куби -еская тексгира в кремнистом нел&зе, Известия вузов, серия

"Черная металлургия", H-ii, 1971,с. 71-75.

(

8. Об ососбенностях термоупрочнения арматурного проката из ста^й ст.5пс и ст. 5сп. ft.Т.Канаев, Б.Б.Быхин, А.Ф.Капущак и др. Межвузовский сборник "Совершенствование технологии выплавки и обработки стали", Алма-Ата, 1985, с. 78-81.

9. Быхин Б.Б., Канаев А.Т., Капущак А.Ф. Структура и свойства стержневой арматурной стали, термически упрочненной в опытно-промыиленной установке КарМК. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции,-Днепропетровск, 1985, с. 34, ;

10. Канаев Й.Т., Капущак Й.Ф., Быхин Б.Б. Термическое упрочнение стержневой арматурной стали с прокатного нагрева. Мел-вузовский сборник "Технология производство и обработка стали" Алма-Ата. 1987, с.108-115.

11. Канаев А.Т., Лившиц Б.Г., Малинина Р.И. Способ получения кубической текстуры. Авторское свидетельство N 326250, Бюллетень изобретений N4, 1972 г.

12. Канаев Й.Т., Быхин Б.Б., Капущак А.Ф. Механические свойства -арматурного проката иэ стали 35ГС после термоупрочнения. Тематический сборник "Производство и свойство терми'чеки обработанного проката", Москва, 1988, с.57-53.

13. Канаев А.Т., Быхин Б.Б. Влияние режимов прокатки и охлаж-

V

дения на структуру и свойства термически упрочненного проката, Материалы Украинской республиканской конференции "Энергосберегающая технология проката", -Донецк, 1987, с.20-21. 1'4. Канаев А.Т. Исследование влияния старения на текстуру ре-кристализации. Сборник "Металлургия черных металлов", зып.1., Алма-Ата. 1973, с. 100-105.

15. Канаев А-.Т., Ишмухамецов Н.К.. Турмагамбетова К.У. 0 ка-

ственных показателях Лисаковского металла, сборник " Метал-ргия черных металлов", вып.2. Алма-Ата, 1975, с.135-139.• . Канаев А.Т., Быхин Б.Б., Капущак А.Ф. Термическое упрочнив стержневой арматурной стали с прокатного нагрева, экс-есс-информация КазНИИТИ, Караганда, 1У85. с.1-3. . Канаев А.Т., Ишмухамедой Н.К-., Турмагаыбетова-К.У. Качес-о конвертерной стали, выплавленной из чугуна с обычным и вышенным содержанием фосфора. Сборник " Металлургия черных таллов" вып.2, Алма-Ата, 1975, с.145-153. . Бабич В.К., Канаев А.Т., Быхин Б.Б. Влияние температуры последеформационных пауз на структуру и свойства ст.5, Тез. кл. Всесоюзной научно-технической конференции " Повышение ■ чества металлопроката путем термической и термомеханичес-й обработки" г.Днепропетровск, 1988. с.16-1?, . Канаев А.Т., Акатаева К.Т., Боранбаева Б.М..Турмагам'бето-К.У., Анер В.В. Срврекенные физические методы исследова-я в металловедении, Алма-Ата, 1989, с.66. . Канаев А.Т., Ускумбаев Н.У. Исследования .физико-химичес-х процессов износа. Сборник " Мехаллургия черных металлов " п.4. Алма-Ата, 1979, с.65-71.

. Канаев А.Т., Быхин Б.Б. Производство термически упрочнен-й стержневой стали периодического профиля. Технологическая струкция ВТИ-309-ПСТ-10-87. Темиртау, 1987. с.8. . Аукетаева.Г.К., Канаев А.Т., Ишмухамедов Н.К. Влияние ре-мов рекристализациснного отжига на механические свойства, руктуру и состояние поверхности холоднокатаного металла, орник "Металлургия черных металлов", вип.З, Алма-Ата. 137?, 130-135.

. Канаев А.Т.„ Быхин Б.Б., Дьяченко В.П.- Повышение начест-

ва сортового проката путем термоупрочнения. Материалы научно -практической конференции "Интенсификация и повышение зффек тивности использования научно-технического потенциала", - Ка раганда, 1989, с.31-32. ' '

24. Канаев Й.Т., Боченин В.И., Ященко B.fl. Экспресс - анализ

термообработки по регистрации проникающего излучения. Межву

\

зовский. сборник "Проблемы эксплуатационной надежности метал лургического оборудования", йлма-йта, 1991, с.55-62.

25. Канаев Й.Т., Быхин Б.Б., йкатаева К.Т. Механические сво( ства термоцпрочнеиных арматурных профилей из стали 35Г( Межвузовский сборник научных трудов. "Мамины и технология м( таллургического производства", йлма-йта, 1990, с.69-74,

26. Перспективы производства термически упрочненного прокате на сортовых станах КарМК, А.Т.Канаев, Б.Б.Быхин, К.Т.Йката! ва. Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конференци! " Проблемы повывения качества металлопродукции", - Днепропе ровск, 1989, с.141-142.

27. Термическое упрочнение арматурные, профилей с прокатног нагрева, Д.,Т.Канаев, Б.Б.Быхин. Материалы Всесоюзной научн -технической конференции " Новые материалы и ресурсосберега щие технологии", Новокузнецк, 1991, с.43-45.

28. Канаев А.Т,, Быхин Б.Б., йкатаева К.Т. Влияние режиме термоупрочнения на механические свойства и структуру стержь вой арматурной стали. Тематический сборник " Повыиение свс ств и эксплуатационной надежности термически обработанног 'проката", - Днепропетровск, 1991, с.88-93.

29. Канаев Й.Т., Турмагамбетова К.а., Онищенко С.й. Термич! кое упрочнение движушихя угловых профилей. Материалы науч1 -технического семинара "Новые стали и сплавы, режимы их v

- 45 -

мической обработки", Санкт-Петербург, 1992, с.55-5?.

30. Канаев А.Т., Евтушенко Ю.М., Онищенко С.й. Влияние терио-иеханического упрочнения на отпускную хрупкость углеродистой

стали. Экспресс-информация КазНИИТИ, Караганда, 1994; с.1-2.

* *

31. Канаев А,Т., Быхин Б.Б. Регресионная модель механических свойств-стеряневой арматурной стали после термомеханической обработки. Неввуаовский сборник научных трудов "Теория и пра-<тика эксплуатации металлургического оборудования", Алматн, 1994, с.76-80.

¡2. Канаев А.Т., Азиабаев Д А. Изностойкие стали и их терки-1еская обработка, Алма-Ата, 1990, с.61.

13. Канаев А.Т., Малинина Р.И. Влияние исходной структуры на ¡еличину (100><uv*w> текстуры в кремнистом . яелезе промышлэн-юй чистоты. Сборник "Металлургия черных металлов", вып.2. Ал-iä-Ата, 1975, с.140-143.

14. Канаев А.Т., Онищекко С.А. Термическое упрочнение угловых [рсфилей в потоке стана. Менвузовский сборник научных трудов. Машины и технология металлургического производства"» Алматы, 993, с.75-79.

5. Канаев А.Т., Быхин Б-.Б. Диаграмма горячей деформации и тепень разупрочнения аустенита при последеформационных пау-зх. Меявузовский сборник научных трудов. "Теория и практика ксплуатации металлургического оборудования, Алматы, 1933, с. 7-81. .

5. Каааел Л.Т., Онищенко С.А-. Термическая пра»ки ралнапалоч-их угдван* профилей, Экспрсес-инфориацил » 5-9'i Мшшегерсгяа ауки и левых технологий, Караганда, о. 1-2.

- 46 -

АЗК8М1РТЕКТ1 БОЛАТТЫ ТЕРМОМЕХАНИКАЩ БЕРIКТЕНДI РУД IН ШИКАЩ ЖЭНЕ ТЕХНОЛОГИДПЩ НЕГ13ДЕР1

ТУЙ1Н1

Диссертацияда ыстык пластикалщ деформация мен термияльщ ен-

\

деуд1 катарынан цолданган кезде аз кем1ртекп болат к,урилымыньщ пайда болу ерекшел1ктер1 зерттелген.

Ыстщ деформацияланган аустенитпц кдеылымы лрокаттьщ кыздыру жылуын пайдалану ар^ылы термомеханикалык бер!ктенд1руге салынган болаттардыч соцгы курылымы мен механиками, к,асиеттер1н аныцтайтын непзп фактор екендт щерсеШген. Аустенитпч берштшгЧч бо-сацсыуна деформацияньщ температурасы б1рдей жедея саяк^ндату уза^-тыгы жагдаиында деформатшныц соцы мен же дел сал^ындату арасындал узшс есер1 аныкталган. Деформацияныц ертурл1 температурасы бел-пленген мендер1 кез1нде курылымньщ деформациядан кей1нг1 уз1л1ст< езгеру1 динамккалык; полигонизация, алгащы, жиналмалы жэне еклнш1 реттеп рекристаллизация процестертц етуш керсетедь

' Термомёханикалы^ бер1ктенд1ру кеашде теухр «¡урылым болып ди намикалык, пблигонизация курылымы есептеледь вйткен! мундай КУРЫ-лым жиналран энергияньщ кему1 салдарынан статикалщ рекристаллиза цияны тежёйдь' Будан баси,а мундай цурылым келесп деформациядан кеинг! устау кезшде термиялык турактылыгымен ерекшеленед1, бул деформацшньщ-фщыру жылуын пачдалану аркдлы термомеханикалык бе р1ктенд1руд1 жузеге асыру кез1нде технологиялы^ мумк1нджтерд1 к« чейтеди. Истый, дефсрмациялачган аустениттгч рекристаплизациялангг

курылымында туирлердщ непзп улес1 бастапкы деформацияланган кристалдардьщ к,алпын (сипатын) сактайды. Буя рекристаллизацияньщ коапесценциялык, жолмен жене усак; тутрлердщ есу1 арк,ылы журепн механизм1н куаяендшп ыстык, прокат тект'урасыныц езгеруМз калаты-нын керсетедд. Статикалык (бастапкы) рекристаллизация децгеМнен жогары деформациядан кетнп устау нетижес1нде ыстыи, деформация-ланран аустёниттщ босацсуын осы жэй анык,тайды.

Диссертацияда аз кеьпртекп жене аз легирленген болаттардан термомеханикалык, бержтериген прокаттьщ механикапыщ щасиеттерщ к,алыптасуыяьщ регрессиялык, модел1 курастырылган.

Регрессиялык модельдер белпленген деформация температурасы, деформациядан кейгнп уа1л1с жене жедел салкдндатудьщ уаак,тигн . жагдайында жорарыда- айтылган болаттардьщ механикалык, жене Пласти-калык, к,асиеттер1н болжаура мумк,1щцк беред!. Осы зерттеулерд1ц не-г1з1нде аз кекартект! болаттардан жасалран арматуралык жене бурыш-тыи; профилдердщ бер1кт!к сипатын 1.3-2.0 есэ арттыратын термоме-ханикалык бер1ктенд1руд!ц технологиялы^ режимдер1 аныкталып бергл-ген. Жогарыда керсеплген жэйларды тус1нд1ру уппн мныдай кезкарао жуйес1 усынылган. Атомдьщ курлымы белгШ Коттрелл булттарыньщ мо-делдершен езгеше баск,адай крспалардан (Бь 1/п, Аз), сегрегашялыК атмосфералар цуралады. Олар термомеханикавд берштенд1ру кеэ1нде дислскациялар мен усак, туГйршпстерде пайда болады'. Термомеханика-лык, бер!ктенд1ру кез1нде осындай ерекше сегрегациялар материалдыц С1ер1кт1к сипзты мен рекристаллизация температурасыньщ (босансу), жогарылауына экеледь

PHYSICAL AND TECHNOLOGICAL ASPECTS OF. THERKOKECHANICAL STRENGTHENING OF LOHCARBONEQUS STEEL

SUMMARY

Here are some peculiarities of structure formations in lowcar-

boneous steel during combination of hot plastic deformation uith

i 1

following thermal treatment; it is shoun that the main factor, defining final structure and mechanical features of steel, subject to thermomechanical strengthening from rolling,heating, is a structure of hotdeformed austenite.

Structural changes during after defornational pause at different fixed significances of temperature deformation show process of dynamic passing of polygonization, first collecting, second crystal lization. More preferrable structure at thermoaechanical strengthening is a structure of dynamic polygonization, uhich because of energy decreasing has an ability showing down static (first) recr-ystallization. Moreover, such structure differs thermal stability at following after deformational endurances, broadens technological possibilities, at thermomechanical strengthening practice "using heating of deformed heating. At recrystalline structure of hotdeformed austenite most'bf the grains maintain orientation of.original deformed .crystals, which is a process of recrystallization using coalescene and rise of subgrairis without any change of structure of hot rolling. This defines strengthening of hotdeformed aust-tenite at'afteraeforaed endurances, higher level of static (first) recrystallization.

Regression models of formation mechanical properties of ther-Eomechanically strengthened rolling from lowcarboneous and low al-

y steel, are uorked out, enabling to forecast strengthening and astiu characteristics at definite temperature of deformation', ter deformational paiise and continuation of intense cooling. On ese data technological regime, of mechanical strengthening of inforced and cornered profices from lowcarboneous steel, is uor-d out, enabling to rise strengthening characteristics at 1.3-2.0 mes. Investigations of toughness at different temperatures tests iow that high-quality rolling from reversible temper brittleness id irreversible temper brittleness. Thermomechanical strengthening on the temperature of final rolling, made according to interrup-ng quenching scheme uith following self-temperaing, removes both ■pes of temper brittleness.

Conception, of forming on dislocation ajid, subborders, is sugges-. id at thermomechanical strengthening specific segregation atmosphe-i from admixture substitution (SI, Mn, fls), atomic structure of lich is beyond of knoyn models of Cottrell. •

Specific segregational formations at theruomechanical strengthe-ng lead to significant rise of strength and temperature of recry-al1ization of material.