Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия:

В. Ф. Петрова, доцент кафедры «Технология материалов», канд. техн. наук, эл. почта: tecmat@vstu.ru

А. В. Дроздов, магистрант

ООО «ЭКСПЕРТИЗА», Волгоград, Россия¹ ; Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия²:
С. О. Гевлич, технический директор¹, доцент², канд. техн. наук

АО «Волжский трубный завод», Волжский, Россия:
А. А. Гусева, инженер-технолог 1-й категории лаборатории металловедения и термообработки труб

Рассмотрено влияние нагрева при прокатке на формирование микроструктуры бейнитной стали. Показано влияние горячей деформации и скорости охлаждения на размер зерна и формирующуюся структуру. Размер зерна уменьшается с 75 мкм в заготовке с малой степенью деформации до 45 мкм в заготовке с большей степенью деформации.Проведено моделирование влияния различных скоростей охлаждения при термическом цикле, имитирующем нагрев при прокатке, на структурное состояние образцов из исследуемой стали. Установлено, что избыточная фаза в виде феррита, расположенного по границам зерен основной фазы, образуется при охлаждении со скоростью в пределах 20 °C/мин. При увеличении степени деформации с 7 до 40 % количество феррита понижается с 13,7 до 6,5 %. Выявлен определяющий фактор дестабилизации ударной вязкости стали 40ХМФА трубной заготовки, заключающийся в выделении избыточного феррита по границам зерен в процессе горячего деформирования, т. е. образовании двухфазной структуры. Сделано предположение о влиянии двухфазной структуры на нестабильность показателей ударной вязкости. В качестве механизма дестабилизации рассмотрено образование микротрещин в феррите, которые сохраняются при последующей термической обработке (улучшение). Для стабильности ударной вязкости необходимо протекание деформации и калибровки заготовок в однофазной аустенитной области, т. е. температура ее конца была не ниже точки Ас3 (825 °C). При этом нужноконтролировать скорость охлаждения заготовкив интервале 20–93 °C/мин.

1. ГОСТ 4543–2016 (взамен ГОСТ 4543–71). Металлопродукция из конструкционной легированной стали. — Введ. 01.10.2017.
2. Бернштейн M. Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. Т. 1. — М. : Металлургия, 1968. — 596 с.
3. Заславский А. Я., Резницкий И. Б., Яшин Ю. Д. и др. Исследование низколегированной стали 40ХГФ для контролируемой горячей пластической деформации // МиТОМ. 2003. № 3. С. 19–23.
4. Хасан Ск. Мд., Чакрабарти Д., Сингх Шив Б. Термомеханическая обработка стали с бескарбидным бейнитом // Металловедение и термическая обработка металлов. 2021. № 7. С. 9–18.

5. Zhang F., Boyd J. D. Hot workability of steels and light alloy-composites. — Montreal : Canadian Institute of Mining, 1996. — 597 p.
6. Tian L., Ao Q., Li S. Bainite transformation affected by predformation and stress in G5SSiMoV stell // J. Mater. 2014. Vol. 29, Iss. 24. P. 2994–3001.
7. Chamanfar A., Chentouf S. M., Jahazi M., Lappieri–Boire L. P. Austenite grain growth and hot deformation behavior in a medium carbon low alloy steel // J. Mater. 2020. Vol. 9, Iss. 6. P. 12102–12114.
8. Cai Z., Gan X., Li Y., Liu S., Bao S., Xu G. Influences of strain on the microstructure and mechanical properties of high-carbon steel // Metals. 2022. Vol. 12, Iss. 9. 1518. DOI: 10.3390/met12091518.
9. Zhao H., Palmiere E. J. Effect of austenite deformation on the microstructure evolution and grain refinement under accelerated cooling conditions // Metallurgical and Materials Transactions A. 2017. Vol. 48, Iss. 7. P. 3389–3399.
10. Матвеев М. А. Влияние γ–α превращения на высокотемпературную пластичность микролегированных трубных сталей // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2017. Т. 23. № 1. С. 209–218.
11. Колбасников Н. Г., Кондратьев С. Ю. Структура. Энтропия. Фазовые превращения и свойства металлов. — Санкт-Петербург : Наука, 2006. — 361 с.
12. Moon S.-C. The influence of Austenite grain size on hot ductility of steels : M.-Eng. Thesis. — Wollongong, University of Wollongong, 2003. — 88 p.
13. Matveev M. A., Kolbasnikov N. G., Kononov A. A. Causes of high temperature ductility trough of microalloyed steels // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2017. Vol. 70. P. 2193–2204.
14. Куницкая И. Н., Спектор Я. И., Климов А. В., Ольшанецкий В. Е. Влияние рекристаллизации на структуру и свойства сортового проката конструкционных и подшипниковых сталей при деформационно-термической обработки // МиТОМ. 2020. № 9. С. 3–9.
15. ГОСТ 5639–82 (взамен ГОСТ 5639–69). Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. — Введ. 01.01.1983.
16. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. — Введ. 01.01.1977.
17. Попова Л. Е., Попов А. А. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета–раствора в сплаве титана : справочник термиста. 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1991. — 503 с.
18. Gong I., Tomota Y., Koo M. S., Adachi Y. Effect of ausforming on nanobainite steel // Scr. Mater. 2010. Vol. 63, Iss. 8. P. 819–822.
19. Yamamoto S., Yokoyama H., Yamada K., Niikura M. Effects of the austenite grain size deformation in the unrecrystallized austenite region on bainite transformation behavior and microstructure // ISIJ Int. 1995. Vol. 35, Iss. 8. P. 1020–1026.
20. Chen S. P., Rana R., Xiao B., Haldar A. The effects of hot deformation of austenite on the bainite transformation in a Fe – C – Mn – Si – Cr steel // Materials Science Forum. 2018. Vol. 941. P. 486–491.