Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины, Днепр, Украина:

В. А. Луценко, ведущий научный сотрудник, докт. техн. наук, эл. почта: lutsenkovlad2@gmail.com
Т. Н. Голубенко, старший научный cотрудник, канд. техн. наук
О. В. Луценко, научный сотрудник, канд. техн. наук

Для последующей механической переработки легированного металлопроката в готовое изделие необходимо получить исходный прокат со структурой, обладающей высокой пластичностью и низкой твердостью. В этом случае предприятия проводят специальную смягчающую термическую обработку (TO), направленную на повышение пластичности металла. Термообработка представляет собой отжиг при подкритических температурах (А1 — 25…40 °С) с длительной выдержкой. В течение отжига происходят структурные превращения, и образующаяся структура имеет зернистую морфологию. Получение сфероидизации в сталях со смешанной структурой (содержащей одновременно перлит, бейнит или мартенсит) обычно требует больших затрат времени и электроэнергии, так как структурные превращения при ТО проходят с различной интенсивностью в разных фазах. Исследованиями установлено, что в сталях со смешанной структурой в процессе отжига структурные превращения начинаются со структур, менее устойчивых термодинамически, поэтому для сокращения режима смягчающей ТО (отжига) исследованных сталей рационально изменить условия охлаждения после прокатки и обеспечить повышенное количество бейнита и мартенсита. Для среднеуглеродистых сталей, легированных хромом, молибденом и ванадием, а также для низкоуглеродистой стали, легированной марганцем и кремнием, увеличение скорости охлаждения после горячей прокатки в ~1,5 раза позволяет получить структуру, более восприимчивую к отжигу. Так, для хромомолибденовой стали структура включает не менее 80 % бейнита, ~15 % феррита и 5 % перлита. Для хромомолибденованадиевой стали основу структуры составляют бейнит (~90 %), мартенсит (~5 %) и феррит (до 5 %). Для низкоуглеродистой кремнемарганцевой стали повышение скорости охлаждения приводит к получению структуры, включающей не менее 35 % бейнито-мартенсита, ~60 % феррита и 5 % перлита. В полученных структурах при дальнейшем отжиге структурные превращения протекают при пониженных температурах и требуют меньшей продолжительности выдержки. Получение такой структуры после прокатки позволяет ускорить промежуточную смягчающую ТО и за счет этого снизить энергетические затраты, и обеспечивает высокую пластичность стали перед механической обработкой.

1. Mašek B., Jirková H., Kučerová L. Rapid spheroidization and grain refinement caused by thermomechanical treatment for plain structural steel // Materials Science Forum. 2012. Vol. 706. Р. 2770–2775.
2. Karadeniz E. Influence of different initial microstructure on the process of spheroidization in cold forging // Materials and Design. 2008. Vol. 29, Iss. 1. P. 251–256.
3. Harisha S. R., Sharma S. S., Kini U. A. Influence of spheroidizing heat treatment on mechanical properties of EN47 steel // Materials Science Forum. 2017. Vol. 880. Р. 136–139.
4. Xiaomin Y., Shanshan H., Yiwei Z., Lei Y. Effects of controlled cooling process on microstructure and mechanical properties of 12Cr1MoV boiler steel // Heat Treatment of Metals. 2015. Vol. 40, Iss. 6. P. 116–119.
5. Bhadeshia H. K. D. H. Bainite in steels: theory and practice. 2019. CRC Press. — 600 р.
6. Гудремон Э. Специальные стали : пер. с нем. / под. ред. А. С. Займовского, М. Л. Бернштейна, В. С. Меськина. В 2 т. — 2-е изд. — М. : Металлургия, 1966. — 1274 с.
7. Эль Р., Крузе М., Оклиц Р., Мерен Д., Райтман Ф. Контролируемая прокатка длинномерной продукции: современное состояние // Черные металлы. 2006. № 10. С. 60–65.
8. DIN EN 10083-1:2006. Стали для закаливания и отпуска. Часть 1. Основные технические условия поставки. — Опубл. 01.10.2006
9. DIN EN 10085:2001. Стали азотированные. Технические условия поставки. — Опубл. 01.07.2001.
10. DIN EN ISO14341:2008. Материалы, расходуемые при сварке. Электродная проволока и наплавки для дуговой варки металлическим электродом в среде защитного газа нелегированной и мелкозернистой стали. Классификация. — Опубл. 01.08.2008.
11. ГОСТ 8233–56. Сталь. Эталоны микроструктуры. — Введ. 01.07.1957.
12. ГОСТ 1497–84 (ИСО 6892–84). Металлы. Методы испытаний на растяжение (с Изм. № 1, 2, 3). — Введ. 01.01.1986.
13. ГОСТ 9450–76 (СТ СЭВ 1195–78). Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников (с Изм. № 1, 2). — Введ. 01.01.1977.
14. Lutsenko V. A., Anelkin N. I., Golubenko T. N., Shcherbakov V. I., Lutsenko O. V. Morphology modification of carbon chromium-molybdenum steel structure influenced by heat treatment // CIS Iron and Steel Review. 2012. Vol. 7. P. 38–40.
15. Голованенко С. А., Фонштейн Н. М. Двухфазные низколегированные стали. – М. : Металлургия, 1986. — 207 с.
16. Меськин В. С. Основы легирования стали. — 2-е изд. – М. : Металлургия, 1964. – 685 с.
17. Abrams Premium Steel. Technical datasheets. Description 31CrMoV9, Premium 1.8519. Abrams Industries GmbH & Co.KG. Osnabruck, Germany [Электронный ресурс]. URL: https://files.abrams-industries.com/steel/en_gb/1.8519.pdf (дата обращения: 23.03.2021).
18. Парусов В .В., Жукова С. Ю., Евсюков М. Ф., Сычков А. Б., Деревянченко И. В. и др. Кинетика фазовых превращений в катанке из непрерывнолитой электростали Св-08Г2С при непрерывном охлаждении // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. 2004. Вып. 9. С. 193–199.
19. Кижнер М., Сычков А. Б., Шекшеев М. А., Малашкин С. О., Камалова Г. Я. Влияние металлургических факторов и термической обработки на формирование структуры сварочной катанки // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2016. № 3. С. 55–70.
20. Vdovin K. N., Feoktistov N. A., Gorlenko D. A., Nikitenko O. A. Investigation of microstructure of high-manganese steel, modified by ultra-dispersed powders, on the base of compounds of refractory metals // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. Р. 34–40.
21. Луценко В. А., Голубенко Т. Н., Луценко О. В., Глазунова Н. А. Величина аустенитного зерна хромомолибденсодержащих сталей после аустенитизации при различных температурах // Черные металлы. 2016. № 12. С. 17–20.
22. Korchunov A. G., Gun G. S., Shiryaev O. P., Pivovarova K. G. Study of structural transformation of hot-rolled carbon billets for highstrength ropes for responsible applications via the method of thermal analysis // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 13. P. 39–42.
23. Луценко В. А., Парусов Э. В., Голубенко Т. Н., Луценко О. В. Энергоэффективный режим разупрочняющей термической обработки кремнемарганцевой стали // Черные металлы. 2019. № 11. С. 31–35.