автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Разработка обобщенной модели структурообразования листовой конструкционной стали

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1Л. Механизм процессов разупрочнения.

1Л Л. Динамический возврат.

1Л .2. Динамическая рекристаллизация.

1Л .3. Статические процессы разупрочнения.

1Л.4. Закономерности формирования феррито-перлитной структуры при распаде переохлажденного аустенита.

1.2. Фазовые превращения в нержавеющих сталях.

1.2Л. Ферритные стали.

1.2.2. Аустенитные стали.

1.2.3. Мартенситные стали.

1.2.4. Ферритно-мартенситные стали.

1.2.5. Аустенито-ферритные стали.

1.2.6. Аустенито-мартенситные стали.

1.3. Кинетика структурных превращений и методы ее изучения.

1.3.1. Структурные превращения при горячей прокатке.

1.3.2. Влияние микролегирования на структурообразование аустенита конструкционных сталей.

1.4. Диаграммы рекристаллизации.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Состав исследуемых сталей.

2.2. Моделирование процесса горячей прокатки.

2.3. Метод расчета обобщенных диаграмм превращений

ГлаваЗ. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Кинетика рекристаллизации аустенита после горячей деформации нержавеющих сталей.

3.2. Закономерности измельчения зеренной структуры деформированного аустенита.

ВЫВОДЫ.?.

выводы

1. Для различных групп горячекатаных листовых конструкционных сталей разработана обобщенная физическая модель измельчения зеренной структуры в результате первичной рекристаллизации аустенита.

2. Установлено, что коэффициент измельчения зеренной структуры к зависит от размера исходного зерна аустенита D0 и степени деформации 8, как k~D02/V/3.

3. Показано, что единственный структурный параметр этой зависимости однозначно определяется через объемную долю и дисперсность карбонитридных включений, тормозящих рост аустенитного зерна.

4. Показано, что критическая деформация, после которой начинается первичная рекристаллизация, обратно пропорциональна размеру исходного зерна аустенита и может меняться от 3 до 17 % при изменении D0 от 50 до 480 мкм.

5. Для многократных циклов деформация - первичная рекристаллизация существует минимально возможный размер рекристаллизованного зерна, который не зависит от исходного. Предельное измельчение зерен аустенита достигается, как правило, на 4-ом проходе.

1. Горелик С. С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия.- 1978.- 568с.

2. Бернштейн M.JL Структура деформированных металлов. М.: Металлургия. - 1977. - 432с.

3. Barraclough D.R., Sellars С.М. Static recristallization and restoration after hot deformation of Type 304 stainless steel. // Metal Science. 1979. - V. 13. -p.257-267.

4. Roberts W., Boden H., Ahlblom B. Dynamic recristallization kinetics. // Metal Science. 1979. -V. 13.

5. Горелик С.С. Возврат, полигонизация и рекристаллизация. Металловедение и термическая обработка стали. Справочник. М.: Металлургия. - 1983. - с.226-256.

6. S.C.M. Sellars and J.A. Whiteman. Recrystallization and grain growth in hot rolling. // Metal Science. March April. - V. 13. - 1979.

7. Штремель M.A. Прочность сплавов. Ч. 2. Деформация. М.: Металлургия. - 1997. - с.527.

8. Djaic R.A., Jonas J.J. Static recrystallization of austenite between intervals of hot working. J. Iron and Steel Inst. - 1972. - v.210. - p.256-261.

9. Jonas J.J., Mc Queen H.J. Recovery and recrystallization during high temperature deformation. In: Mise forme met. at alliages. Villars - sur -Ollon. - 1975. - Paris. - 1976. - p. 99-143.

10. З.Синельников М.И., Тихий Н.В. о механизме образования зародышей рекристаллизации при горячей деформации. // Изв. АН СССР. Металлы. 1976.

11. Бернштейн M.JL, Займовский В.А., Капуткина JI.M. Термомеханическая обработка стали. М.: Металлургия. - 1983. - 480с.

12. Физическое металловедение: в 3-х т. / Под ред. Р. Кана и П. Хаазена. Т.З.: Физико-механические свойства металлов и сплавов: Пер. с англ. -М.: Металлургия. 1987.

13. Синельников М.И., Спектор Я.И., Мурзина К.Н. и др. Механизм образования зубчатости на границах зерен при горячей пластической деформации. // Физика металлов и металловедение. 1973. - т.36, вып.2. - с.420-423.

14. Вайнблат Ю.М., Сагалов Т.Б. Миграция границ зерен при высокотемпературной деформации алюминия. // Физика металлов и металловедение. 1970. - т.30, вып.6. - с. 1322-1323.

15. Бернштейн M.J1. Горячая пластическая деформация и механизм упрочнения стали при термомеханической обработке. // Сталь. 1972. -№2. - с.157-165.

16. Погоржельский В. И., Литвиненко Д. А., Матросов Ю. И., Иваницкий А. В. Контролируемая прокатка. М.: Металлургия. - 1979. - 184с.

17. Luton M.J., Sellars С.М. Dynamic recrystallization in nikel and nikel-iron alloys. // Acta Met. 1969. - v.17. -N 8. - p.1033-1043.

18. Glover G., Sellars C.M. Recovery and recrystallization during high temperature deformation of a-iron. // Met. Trans. 1973. - v.4. - N 3. -p.765-775.

19. Djaic R.A., Jonas J.J. Recrystallization of high carbon steel between intervals of high temperature deformation. // Met. Trans. - 1973. - v.4. — N2. -p.621-624.

20. Долженков И.Е., Верблоиз В.Д. Высокотемпературная деформация и рекристаллизация аустенита. В кн.: термическая обработка металлов. № 1. - М.: Металлургия. - 1972. - с.9-13.

21. Тихий Н.В., Спектор Я.И., Синельников М.И. и др. Кинетика разупрочнения и структура аустенита при горячей пластической деформации прокаткой. // Физика металлов и металловедение. 1974. -т. 38, вып. 6.-С.1250-1255.

22. Le Bon A. Aspects metallurgiques du laminage a chaud. In.: Mise forme met. at alliages. Villars-sur-Ollon. - 1975/ - Paris. - 1976. - p.283-291.

23. Бернштейн M.JI., Капуткина Л.М., Конюкова E.B., Никишов Н.А. Особенности рекристаллизации аустенита в условиях горячей деформации. // Известия вузов. Черная металлургия. 1983. - № 5. -с.87-91.

24. Штремель М.А, Лизунов В.И., Шкатов В.В. и др. Преобразование зерна при первичной рекристаллизации. // Металловедение и термическая обработка металлов, 1984. - № 6. - с.2-5.

25. Шкатов В.В., Богомолов И.В. Преобразование зеренной структуры аустенита в цикле «деформация первичная рекристаллизация». // Физика металлов и металловедение. - 1995. - № 4. - с.149-157.

26. Тылкин М.А., Большаков В.И., Одесский П.Д. Структура и свойства строительной стали. М.: Металлургия. - 1983. - 287с.

27. Штремель М.А. Перспективы качества стали. В сб. трудов международной конференции «Черная металлургия России и СНГ в XXI веке». М. «Металлургия». - 1994. - т.5. - с.159-162.

28. Полухин П.И., Заугольников Д.Н., Тылкин М.А. Качество листа и режимы непрерывной прокатки, и др. М.: Металлургия. - 1970.

29. Штремель М.А., Лизунов В.И., Шкатов В.В. Преобразование зерна при у—»а превращении в малоуглеродистой стали. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1979. - № 10. - с.8-10.

30. Королёв А. А. Механическое оборудование прокатных цехов. М. Металлургия. - 1976. - 283с.

31. Елин В. И. Технология обработки давлением специальных сталей и сплавов. Раздел: Производство листового проката. Ч. II. М.: Ротапринт МИСиС. - 1975.-257с.

32. Диомидов Б.Б., Литовченко Н.В. Технология прокатного производства. М. Металлургия. - 1979. - 488с.

33. P. Cheque, A. Le Bon* and Ch. Perdrix. Mathematical model for prediction of austenite and ferrite microstructures in hot rolling. // Materials science and technology. Mars. 1989.

34. Эфрон Л.И., Литвиненко Д.А., Мельник Н.П. Особенности формирования структуры низколегированной V-Ti-N-содержащей стали при рекристаллизационной контролируемой прокатке. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1993. - № 7. - с.50-53.

35. Сокол И.Я. Структура и коррозия металлов и сплавов. Атлас: Справочник. / Под ред. Ульянина Е.А. М.: Металлургия, 1989.

36. Сталь на рубеже столетий. / Под научной редакцией Карабасова Ю.С. -М.: МИСИС.-2001.-664с.

37. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали. М.: МИСИС. - 1999.-408с.

38. Стали и сплавы. Марочник: Справ, изд./ Сорокин В.Г. и др.; Под ред. Сорокин В.Г., Гервосьев М.А. М.: Интермет Инжиниринг. - 2001. -608с.

39. Марочник сталей и сплавов. / Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. и др. Под ред. Сорокина В.Г. М.: Машиностроение. - 1989. - 640с.

40. Марочник сталей и сплавов. / Под общей ред. Зубченко А.С. М.: Машиностроение. - 2001. 672с.

41. Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей: Пер. с англ. М.: Металлургия. - 1982. - 182с.

42. Гудремон Э. Специальные стали. М.: Металлургия. - 1966. - 1 т., 2 т. -1274с.

43. Акшенцева А.П. Металлография коррозионно-стойких сталей и сплавов. Справочник. М.: Металлургия. - 1991. - 287с.47.3олоторевский B.C. Механические свойства металлов. М.: МИСИС. -1998.-400с.

44. Гладштейн Л.И., Литвиненко Д.А., О ну чин Л.Г. Структура аустенита и свойства горячекатаной стали. М.: Металлургия. - 1983. - 112с.

45. Лякишев Н.П., Тулин Н.А., Плинер Ю.Л. Легированные стали и сплавы с ниобием. М: Металлургия. - 1981. - 192с.

46. Металлография железа т.1 «Основы металлографии». / Под редакцией Ф.Н. Тавадзе. Издательство «Металлургия». - 1972. - 240с.

47. Алексеенко М.Ф. Структура и свойства теплостойких конструкционных и нержавеющих сталей. М.: Оборонгиз. - 1962. - 216с.

48. Энтин Р.И. Превращение аустенита в стали. Металлургиздат. - 1960. -252с.

49. Ульянин Е.А. Коррозионно-стойкие стали и сплавы: Справочник. М.: Металлургия. - 1991. - 255с.

50. Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. 2-е изд. - М.: Металлургия. -1967.

51. Коррозионно-стойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы. / Справ, изд. Шлямнев А.П. и др. М.: Интермет Инжиниринг. - 2000. -232с.

52. Голиков И.Н., Гольдштейн М.И., Мурзин И.И. Ванадий в стали. -Издательство «Металлургия». 1968. - 291с.

53. Вороненко В.И. Коррозионно-стойкие феррито-аустенитные стали. Итоги науки и техники. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1998. - Т.22. - с.41-95.

54. Рекристаллизация металлических материалов. / Ред Ф. Хессенер. Пер. с англ. Под. ред. И.В. Копецкого. М.: Металлургия. - 1982. - 352с.

55. Диаграммы горячей деформации, структура и свойства сталей. Справочник / Под ред. M.JI. Бернштейна М.: Металлургия. - 1989. -242с.

56. Вернер Р. Измельчение зерна при горячей деформации. // Черные металлы. 1969. - № 4. - с.34-45.

57. Оптимизация структуры горячекатаной малоуглеродистой стали. /М.А. Штремель, В.И. Лизунов, В.В. Шкатов и др. // Сталь. 1983. - N 3. - с.69 -71.

58. С.М. Sellars. Modeling microstructure development during hot rolling. // Materials science and technology. November 1990

59. F. Siciliano, Jr. And J.J. Jonas. Mathematical modeling of the hot strip rolling of microalloyed Nb, multiply-alloyed Cr-Mo, and plain C-Mn steels. // Metallurgical and materials transaction. 2000. - 31A, (2). - p.511-529.

60. A.Yooshie, H. Morikawa, Y. Опое, K. Formulation of static recrystallization of austenite in hot rolling process of steel plate. ITOH. // Transactions Iron Steel Institute. Japan Int. 27, (6), 1987, c. 425-431.

61. Гольдштейн M. И., Фарбер В. M. Дисперсионное упрочнение стали. -М.: Металлургия. 1979. - 208с.

62. Ниобийсодержащие низколегированные стали. Ф. Хайстеркамп, К. Хулка, Ю.И. Матросов, Ю.Э. Морозов, Л.И. Эфрон, В.И. Столяров, О.Н. Чевская. М.: «СП'ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ». - 1999. - 94с.

63. Гольдштейн М.И., Фарбер В.М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия. 1979. - с.200

64. Винокур Б.Б., Пилюшенко В.Л., Касаткин О.Г. Структура конструкционной легированной стали. М.: Металлургия. - 1983. -216с.

65. Явойский В.И., Близнюков С.А., Вишкарев А.Ф. и др. Неметаллические включения и свойства стали. М.: Металлургия. - 1980. - 176с.

66. Мартин Дж.У. Микромеханизмы дисперсионного твердения сплавов. Пер. с англ. М.: Металлургия. - 1983. - 168с.

67. Матросов Ю.И., Филимонов В.И. Структура и свойства стали 09Г2ФБ после контролируемой прокатки. // Известия вузов. Черная металлургия. -1981. -№ 1. с.92-96.

68. Cuddy L. J. Thermomechanical Processing of Austenite: // TMS of AIME. Warrendale (PA). 1982. - P. 129-140.

69. Yamamoto S., Ouchi Ch., Osuka T. Thermo-mechanical Processing of Microalloyed Austenite. // TMS. Warrendale (PA). 1982. - P.613-639.

70. Матросов Ю. И., Филимонов В. Н., Бернштейн М. JI. ч. II. // Изв. АН СССР. Металлы. 1981. - № 6. - с.96-102.

71. Лизунов В.И., Моляров В.Г., Шкатов В.В., Дубовенко М.Ю. Особенности формирования структуры при горячей прокатке стали 09Г2С. // Известия вузов. Чёрная металлургия. 1985. - № 7. - с.129-132.

72. Одесский П.Д., Тишаев С.И., Бахтеева Н.Д. Упрочнение низкоуглеродистых сталей. // Металловедение и термообработка. -2000. № 9. - с.36-38.

73. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Легированные стали и сплавы с титаном. М.: Металлургия. - 1985. - 232с.

74. Филиппова Т.Ф., Рудюк С.И., Добрускина, С.Р., Зибирова Е.Н., Кострыкина А.И. Фазовые превращения в стали типа 15Г с добавками ниобия, ванадия и молибдена. //В сб.: Термическая обработка металлов. М.: Металлургия. - 1973. - с. 130-133.

75. Курдюмов Г.В., Утевский М.Л., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука. - 1977. - 238с.

76. Металловедение и термическая обработка стали. Справочник. В 3-х томах. т.1, т.2. / Под редакцией М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. -М.: Металлургия. - 1983. - с.352.

77. Самсонов Г.В., Виницкий И.М. Тугоплавкие соединения. Справочник. -М.: Металлургия. 1976. - 560с.

78. Волчок И.П. Критический размер неметаллических включений. // Проблемы прочности. 1978. - № 9. с.87-89.

79. Штремель М.А. Зернограничное разрушение стали. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1988г. -№11. с.2-13.

80. Штремель М.А. Проблемы металлургического качества стали (неметаллические включения). // Металловедение и термическая обработка металлов. 1980. - № 8. с.2-6.

81. Явойский В.И., Близнюков С.А., Вишкарев А.Ф., Горохов Л.С., Хохлов С.Ф., Явойский А.В. Включения и газы в сталях. М.: Металлургия. -1979.-272с.

82. Виноградов М.И., Громова Г.П. Включения в легированных сталях и сплавах. Издательство «Металлургия». 1971. с.216.

83. Нарита К. Кристаллическая структура неметаллических включений в стали. Пер. с японского Митькина В.А. / Под ред. Арсентьева П.П. М.: Металлургия. - 1969. - 191с.

84. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия. - 1976.-272с.

85. Чернявский К.С. Стереология в металловедении. М.: Металлургия. -1977.-280с.

86. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия. М.: Металлургия. - 1973. - 584с.

87. Лифшиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия. - 1990. 236с.

88. Литвинова Т.И., Пирожкова В.П., Петров А.К. Петрография неметаллических включений. М.: Металлургия. - 1972. - 184 с.

89. Физическое металловедение. / Под ред. Кана. Вып. 3: Пер с англ. М.: Мир. 1968.-426 с.

90. Гольдштейн Я.Е., Мизин В.Г. Инокулирование железоуглеродистых сплавов. М.: Металлургия. -1993. - 416 с.

91. Стародумов К.Ф., Узлов И.Г., Савенков В.И. и др. Термическое упрочнение проката. М.: Металлургия. - 1970. - 284с.

92. Штремель М.А., Лизунов В.И., Шкатов В.В. Многомерные диаграммы кинетики превращений для прогноза состояния сплава. // Заводская лаборатория. 1983. - Т. 49. - N 12. - с.40 - 44.

93. Попова Л.Е., Попов А.А. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета раствора в сплавах титана. Справочник. - М.: Металлургия, 1991.

94. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа / Под ред. Банных О.А. и Дрица М.Е.: Справочник. М.: Металлургия. - 1986. - 440с.

95. Штремель М.А., Карабасова Л.В. О выборе характеристик зеренного строения // Заводская лаборатория. 1984. - № 8. - с. 37

96. Новойдарский А.И., Лизунов В.И., Моляров В.Г. Обобщенное уравнение рекристаллизации. / В сб. трудов международной конференции «Черная металлургия России и СНГ в XXI веке». М. Металлургия. - 1994. - т.4. С.39 - 41.

97. Stremel М.А. Einige geometriche und Kinetische Abschatzungen zu Recristallisationserscheingen. // Neue Hutte. 1977. - № 1, S. 634-636.

98. Колпаков C.C., Кузнецова С.Б., Потемкин В.К.Проблемы разработки интегрированных АСУ листопрокатным производством. М.: Интермет Инжиниринг. - 1997. 272с.

99. Фрейдензон М.Е., Стеблов А.Б., Зудов Е.Г. и др. Управление качеством проката на основе статического моделирования. // Сталь. -1982. с.44-45.

100. Термическая обработка качественной стали на металлургических заводах. Сокол И.Я. М.: Металлургия. - 1986. с. 160.

101. Астахов И.Г., Поляков Б.А., Псел М.И. Быстродействующие алгоритмы расчета температурно-скоростных режимов прокатки на НШПС. В кн.: Новые технологические процессы обработки металлов давлением. - М.: Металлургия. - 1977. - с.31-36.

102. Перетятько В.Н., Кузнецов А.Ф. Горячая прокатка листовой нержавеющей стали. Кемерово: Кемеровское книжное издательство. -1989.-254с.

103. Целиков А.И., Томленов А.Д., Зюзин В.И. и др. Теория прокатки. Справочник. М.: Металлургия. - 1982. - 247с.

104. Румшиский J1.3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука. - 1971. - 192 с.

105. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука. 1972.-328с.

106. Ван дер Варден Б.Л. Математическая статистика. Пер. с англ. — М.: Физматиз. 1963. - 436с.

107. Кенуй М.Г. Быстрые статистические вычисления. М.: Статистика. -1979. - 70с.

108. Штремель М.А. Инженер в лаборатории. М.: Металлургия. - 1983. -124с.

109. Козинец Б.Н. Рекуррентный алгоритм разделения оболочек двух множеств. Алгоритмы обучения распознавания образцов. М., 1972. -С. 43 - 49.

110. Штремель М.А., Лизунов В.И., Медведев В.И., Мищенков Ю.И. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование формирования структуры при прокатке углеродистых высокопрочных сталей на НШС 2500». Москва. 1985 г.

111. Храмушин Н.И. Оптимизация параметров горячей прокатки высокопрочных углеродистых сталей. Дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. М.- 1987. - 143с.

112. Лизунов В.И., Храмушин Н.И., Мухиин А.К. Рекристаллизация аустенита при горячей прокатке углеродистых сталей. М.: МИСиС. -1986. - 15с. (Рукопись деп. В Черметинформации, 1986г., №3533-чм.).

113. Suehiro М., Sato К., Tsukano Y., Yada Н., Senuma Т., Matsumura Y. Computer modeling of microstructural change and strength of low carbon steel in hot strip rolling. / Transactions ISU. 1987.- Vol.27. - p.439-445.

114. L.N. Pussegoda, J.J. Jonas. Comparison of Dynamic recrystallization and conventional controlled rolling schedules by laboratory simulation. / ISU International. 1991. - vol.31.-N 3. - p.278-288.