Магнитогорский государственный технический университет им. Г И. Носова, Магнитогорск, Россия

Д. О. Пустовойтов, доцент кафедры технологий обработки материалов, старший научный сотрудник лаборатории механики градиентных наноматериалов им. А. П. Жиляева, канд. техн. наук, эл. почта: pustovoitov_den@mail.ru

При производстве листового проката измельчение зерна является одним из немногих механизмов упрочнения, позволяющих одновременно повысить прочность и вязкость стали. Низкоуглеродистые стали, упрочненные измельчением ферритного зерна, имеют большой потенциал для замены многих микро- и низколегированных высокопрочных сталей. Современные промышленные технологии прокатки, такие как термомеханическая, контролируемая и нормализующая, а также различные виды термических обработок позволяют получать листовой прокат с мелкозернистой структурой исключительно в диапазоне от 10 до 5 мкм. Промышленное производство листового проката из сталей с размером зерна в диапазоне от 4 до 1 мкм (13–17 балл по ГОСТ 5639–82) остается нерешенной задачей. В связи с этим выполнено экспериментальное исследование технологической возможности формирования мелкозернистой структуры со средним диаметром ферритного зерна в диапазоне от 4 до 1 мкм при асимметричной горячей прокатке листов из низкоуглеродистых сталей. В работе экспериментально показано, что при асимметричной горячей прокатке с большим (единичным) относительным обжатием 50 % ≤ ε ≤ 60 % и коэффициентом рассогласования скоростей валков 1,5 kv 1,7 по всей толщине листа (≈2,2 мм) может быть сформирована однородная дисперсная ферритно-перлитно-бейнитная микроструктура с ферритным зерном средним диаметром 3 мкм (в центре) и 2 мкм (на поверхности), что соответствует 14–15 баллу по ГОСТ 5639–82. Экспериментально показана принципиальная возможность формирования в листовом прокате микроструктуры со средним диаметром ферритного зерна менее 2 мкм (16 балл).

Исследования выполнены за счет гранта РНФ (соглашение № 22-49-02041).

1. Song R., Ponge D., Raabe D., Speer J. G. et al. Overview of processing, microstructure and mechanical properties of ultrafine grained bcc steels: a review // Materials Science and Engineering A. 2006. Vol. 441. P. 1–17. DOI: 10.1016/j.msea.2006.08.095
2. ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. — Введ. 01.01.1983.
3. Satyaveer Singh Dhinwal, Clément Ernould, Benoît Beausir. Facilitating the occurrence of dynamic recrystallization in plain extra low-carbon steel by warm asymmetric rolling // Materials Characterization. 2022. Vol. 189. 111942. DOI: 10.1016/j.matchar.2022.111942
4. Yang Z., Wang R. Formation of ultra-fine grain structure of plain low carbon steel through deformation induced ferrite transformation // ISIJ International. 2003. Vol. 43. No. 5. P. 761–766. DOI: 10.2355/isijinternational.43.761
5. Dong H., Sun X. Deformation induced ferrite transformation in low carbon steels // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2005. Vol. 9. P. 269–276. DOI: 10.1016/J.COSSMS.2006.02.014
6. Pustovoytov D., Pesin A., Tandon P. Asymmetric (hot, warm, cold, cryo) rolling of light alloys: a review // Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 6. 956. DOI: 10.3390/met11060956

7. Vincze G., Simões F. J. P., Butuc M. C. Asymmetrical rolling of aluminum alloys and steels: a review // Metals. 2020. Vol. 10, Iss. 9. 1126. DOI: 10.3390/met10091126
8. Yu H., Lu C., Tieu A. K., Li H. J. et al. Special rolling techniques for improvement of mechanical properties of ultrafine-grained metal sheets: a review // Advanced Engineering Materials. 2016. Vol. 18. P. 754–769. DOI: 10.1002/adem.201500369
9. Пелленен А. П. Об использовании несимметричной прокатки для производства лент и полос // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2020. Т. 20. № 1. С. 87–93. DOI: 10.14529/met200110
10. Ji Wang, Xianghua Liu, Xiangkun Sun. Study on the relationship between asymmetrical rolling deformation zone configuration and rolling parameters // International Journal of Mechanical Sciences. 2020. Vol. 187. 105905. DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2020.105905
11. Пустовойтов Д. О., Песин А. М., Песин И. А., Кожемякина А. Е. и др. Разработка технологических схем асимметричной прокатки алюминиевых лент, обладающих повышенной прочностью и пластичностью // Теория и технология металлургического производства. 2022. № 2. С. 32–40.
12. Кавалек А. А., Дыя Х. И., Бахаев К. В., Горбунов К. С. Влияние коэффициента скоростной асимметрии на энергосиловые параметры и изгиб полосы // Черные металлы. 2021. № 10. С. 31–34.
13. Песин А. М., Пустовойтов Д. О., Сверчков А. И., Корнилов Г. П. Экспериментальное опробование технологии асимметричной холодной прокатки ленты из высокоуглеродистых марок сталей для исключения операций промежуточного отжига // Черные металлы. 2022. № 11. С. 28–35.
14. Горбунов К. С., Носов Л. В., Мазур И. П. Исследование влияния асимметрии на энергосиловые параметры при холодной прокатке // Черные металлы. 2024. № 7. С. 52–55.
15. Горбунов К. С., Щеренкова И. С., Орехова Ю. Н., Мазур И. П. Исследование структуры низкоуглеродистой стали после физического моделирования асимметричного процесса при горячей прокатке // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2023. Т. 21. № 2. С. 54–66. DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-2-54-66
16. Горбунов К. С., Абросимов А. С., Бахаев К. В., Мазур И. П. Физическое и компьютерное моделирование влияния асимметрии на силу при горячей прокатке стали повышенной прочности // Заготовительные производства в машиностроении. 2024. Т. 22. № 6. С. 271–274. DOI: 10.36652/1684-1107-2024-22-6-271-274
17. ГОСТ 2999–75. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу. — Введ. 01.07.1976.