Исследование неоднородности структуры и механических свойств по толщине до 100 мм листового проката из низколегированной судостроительной стали с пределом текучести не менее 420 МПа

Представлены результаты исследования структуры и свойств низколегированной судостроительной стали с пределом текучести не менее 420 МПа по толщине листового проката до 100 мм. Исследована поверхность разрушения образцов после испытаний на ударный изгиб при низких температурах. Установлено, что сочетание параметров бейнита реечной морфологии (доли, средних размеров областей и их протяженности) и размера структурных элементов при заданных углах толерантности θ_t 5 и 15°, указывающих на наличие или отсутствие развитой субзеренной структуры деформационного происхождения, определяют уровень работы удара при низких температурах испытаний.

1. Горелик С. С., Добаткин С. В., Капуткина Л. М. Рекристаллизация металлов и сплавов. – М.: Изд-во МИСиС. – 2005. – 432 с.

2. Рыбин В. В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. – М.: Металлургия. – 1986. – 224 с.

3. Opiela M., Ozgowicz W. Effects of Nb, Ti and V on recrystallization kinetics of austenite in microalloyed steels // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. – 2012. – V. 55/2. – P. 759–771.

4. Sakai T., Belyakov A., Kaibyshev R., Miura H., Jonas J. J. Dynamic and post-dynamic recrystallization under hot, cold and severe plastic deformation conditions // Progress in Materials Science. 2014. – V. 60. – P. 130–207.

5. Olasolo M., Uranga P., Rodriguez-Ibabe J. M., Lopez B. Effect of austenite microstructure and cooling rate on transformation characteristics in a low carbon Nb–V microalloyed steel // Materials Science and Engineering A. – 2011. – V. 528. – P. 2559–2569.

6. Miao C. L., Shang C. J., Zhang G. D., Subramanian S. V. Recrystallization and strain accumulation behaviors of high Nb-bearing line pipe steel in plate and strip rolling // Materials Science and Engineering A. – 2010. – V. 527. – P.4985–4992.

7. Pereda B., Fernandez A. I., Lopez B., Rodrigues-Ibabe J. M. Effect of Mo on dynamic recrystallization behavior on Nb-Mo micro-alloyed steels // ISIJ International. – 2007. – V. 47. – N 6. P. 860–868.

8. Fernandez A. I., Uranga P., Lopez B., Rodrigues-Ibabe J.M.. Dynamic recrystallization behavior covering a wide austenite grain size range in Nb and Nb–Ti Microalloyed steels // Materials Science and Engineering A. – 2001. – A361. – P. 367–376.

9. Hodgson P. D., Zahiri S. H., Whale J. J. The static and metadynamic recrystallization behavior of an X60 Nb microalloyed steel // ISIJ International. – 2004. – V. 44, N 7. – P. 1224–1229.

10. Dehgan-Manshadi A., Barnett M., Hodgson P. Hot deformation and recrystallization of austenitic stainless steel: Part 1. Dynamic recrystallization // Metal. Mater. Trans. – 2008. – V. 39A. – P. 1359–1370.

11. Частухин А. В., Рингинен Д. А., Хадеев Г. Е., Эфрон Л. И. Кинетика статической рекристаллизации аустенита микролегированных ниобием трубных сталей // Металлург. – 2015. № 12. – С. 33–38.

12. Частухин А. В., Рингинен Д. А., Эфрон Л. И., Астафьев Д. С., Головин С. В. Разработка моделей структурообразования аустенита для совершенствования стратегий горячей прокатки трубных сталей // Проблемы черной металлургии и материаловедения. – 2016. – № 3. – С. 39–53.

13. Конева Н. А., Тришкина Л. И., Козлов Э. В. Физика субструктурного и зернограничного упрочнения // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. – 2014. – Т. 11, № 1. С. 40–49.

14. Козлов Э. В., Конева Н. А., Попова Н. А. Фрагментированная субструктура, формирующаяся в ОЦК-сталях при деформации // Известия РАН. Серия физическая. – 2004. – № 10. С. 1419–1427.

15. Урцев В. Н., Корнилов В. Л., Шмаков А. В., Краснов М. Л., Стеканов П. А., Платов С. И., Мокшин Е. Д., Урцев Н. В., Счастливцев В. М., Разумов И. К., Горностырев Ю. Н. Формирование структурного состояния высокопрочной низколегированной стали при горячей прокатке и контролируемом охлаждении // Физика металлов и металловедение. – 2019. – Т. 120. № 12. – С. 1335–1344.

16. Isasti N., Jorge-Badiola D., Taheri M. L., Uranga P. Phase Transformation Study in NbMo Microalloyed Steels Using Dilatometry and EBSD Quantification // Metallurgical and materials transactions A. – 2013. – V. 44A. – P. 3552–3563.

17. НД № 2-020101-124. Правила классификации и постройки морских судов. Часть ХIII. Материалы. – СПб.: Российский морской регистр судоходства. – 2020. – 273 с.

18. Сыч О. В. Научно-технологические основы создания хладостойких сталей с гарантированным пределом текучести 315–750 МПа для Арктики. Часть 1. Принципы легирования и требования к структуре листового проката // Вопросы материаловедения. – 2018. – № 3 (95). – С. 22–47.

19. Сыч О. В., Хлусова Е. И. Взаимосвязь параметров структуры с характеристиками работоспособности судостроительных сталей различного легирования // Вопросы материаловедения. – 2020. № 4 (104). – С. 17–31.

20. Казаков А. А., Киселев Д. В., Сыч О. В., Хлусова Е. И. Методика оценки микроструктурной неоднородности по толщине листового проката из хладостойкой низколегированной стали арктического применения // Черные металлы. – 2020. – № 9. – С. 11–19.

21. Казаков А. А., Киселев Д. В., Сыч О. В., Хлусова Е. И. Количественная оценка структурной неоднородности в листовом прокате из хладостойкой низколегированной стали для интерпретации технологических особенностей его изготовления // Черные металлы. – 2020. – № 11. – С. 4–14.

22. Kazakov A. A., Kiselev D. V., Khlusova E. I. Quantitative assessment of microstructural inhomogeneity by thickness of hot-rolled plates made of cold-resistant low-alloy steel for Arctic applications // CIR Iron and Steel Review. – 2020. – V. 20. – P. 41–49.

23. Голи-Оглу Е. А., Бокачев Ю. А. Термомеханическая обработка плит толщиной до 100 мм из низколегированной конструкционной стали в NLMK DanSteel // Сталь. – 2014. – № 9. – С. 71–78.

24. Голи-Оглу Е. А., Кичкина А. А. Микро- и наноструктурная неравномерность по толщине 100 мм плит из конструкционной стали после ТМО и ТО // Металлург. – 2016. – № 11. – С. 54–60.

25. Казаков А. А., Киселев Д. В., Казакова Е. И., Курочкина О. В., Хлусова Е. И., Орлов В. В. Влияние структурной анизотропии в ферритно-бейнитных штрипсовых сталях после термомеханической обработки на уровень их механических свойств // Черные металлы. – 2010. – № 6. С. 7–13.

26. Кичкина А. А., Матросов М. Ю., Эфрон Л. И., Клюквин М. Б., Голованов А. А. Влияние структурной анизотропии ферритно-бейнитной трубной стали на механические свойства при испытаниях на растяжение и ударный изгиб // Металлург. – 2010. – № 12. – С. 33–39.

27. Настич С. Ю. Особенности ферритно-бейнитной структуры и сопротивление вязким разрушениям высокопрочных трубных сталей // Деформация и разрушение материалов. – 2012. – № 7. – С. 19–25.

28. Пышминцев И. Ю., Борякова А. Н., Смирнов М. А., Дементьева Н. В. Свойства низкоуглеродистых сталей, содержащих в структуре бейнит // Металлург. – 2009. – № 12. – С. 45–50.

29. Настич С. Ю. Влияние морфологии бейнитной составляющей микроструктуры низколегированной стали Х70 на хладостойкость проката больших толщин // Металлург. – 2012. – № 3. – С. 62–69.

30. Isasti N., Jorge-Badiola D., Taheri M. L., Uranga P. Microstructural Features Controlling Mechanical Properties in Nb–Mo Microalloyed Steels. Part II: Impact Toughness // Metallurgical and Materials Transactions A. – 2014. – V. 45. – Р. 4972–4982.

31. Thridandapani R.R., Misra R.D.K., Mannering T., Panda D., Jansto S. The application of stereological analysis in understanding differences in toughness of V- and Nb-microalloyed steels of similar yield strength // Mater. Sci. Eng. A. – 2006. – Р. 285–291.

32. Hu J., Du L.X., Zang M., Yin S. J., Wang Y. G., Qi X. Y., Gao X. H., Misra R. D. K. On the determining role of acicular ferrite in V–N microalloyed steel in increasing strength-toughness combination // Materials Characterization. – 2016. – V. 118. – P. 446–453.

33. Настич С. Ю., Матросов М. Ю. Структурообразование высокопрочных трубных сталей при термомеханической обработке // Металлург. – 2015. – № 9 – С. 46–54.

34. Голи-Оглу Е. А. Обеспечение повышенной хладостойкости плит FH40 толщиной 70–100 мм для морских конструкций северного исполнения // Металлург. – 2015. – № 6. – С. 53–58.

35. Голи-Оглу Е. А., Бокачев Ю. А. Повышение уровня пластичности в Z-направлении проката толщиной до 150 мм из низкоуглеродистых сталей для ответственных сварных конструкций // Металлург. – 2014. – № 9. – С. 71–76.

36. Сыч О. В. Научно-технологические основы создания хладостойких сталей с гарантированным пределом текучести 315–750 МПа для Арктики. Часть 2. Технология производства, структура и характеристики работоспособности листового проката // Вопросы материаловедения. – 2018. № 4 (96). – С. 14–41.

37. Сыч О. В., Хлусова Е. И., Яшина Е. А. Особенности создания технологии производства толстолистового проката из низкоуглеродистых низколегированных хладостойких сталей с индексом «Аrc» в промышленных условиях // Тяжелое машиностроение. – 2017. – № 11–12. – С. 2 – 10.

38. Сыч О. В., Коротовская С. В., Хлусова Е. И., Новоскольцев Н. С. Разработка термодеформационных режимов прокатки низколегированной «arc»-стали c квазиоднородной ферритнобейнитной структурой // Вопросы материаловедения. – 2021. – № 2 (106). – С. 5–17.