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

Д. В. Константинов, специалист 1-й категории управления по международной деятельности, канд. техн. наук, эл. почта: const_dimon@mail.ru
А. Г. Корчунов, заведующий кафедрой проектирования и эксплуатации металлургических машин и оборудования, докт. техн. наук, профессор
Е. М. Огнева, специалист 1-й категории управления по международной деятельности, канд. техн. наук
М. А. Полякова, профессор кафедры технологии обработки материалов, докт. техн. наук

Стали с TRIP-эффектом имеют доказанную эффективность в области пассивной автомобильной безопасности вследствие особенностей своей микроструктуры. Остаточный аустенит под действием высоких степеней или скоростей деформации трансформируется в прочный мартенсит, оказывая положительное влияние на способность конструкционного элемента поглощать внешнюю энергию. Представлены промежуточные результаты российско-итальянского проекта по разработке теоретических основ применения подобных сталей для деталей машиностроения, полученных трехмерной печатью. С помощью конечно-элементного моделирования в программном комплексе SIMULIA Abaqus научно обоснован потенциал применения подобных сталей в области машиностроения для деталей, эксплуатируемых в экстремальных и сложно прогнозируемых условиях. С применением компьютерного мультимасштабного моделирования продемонстрирована гибкая адаптация деталей машиностроения к нестационарным нагрузкам и экстремальным случаям эксплуатации. Эффект адаптации заключался в локальном упрочнении, задерживающем зарождение и развитие дефектов. Проведены предварительные исследования порошка TRIP-стали и представлены первые результаты печати методом SLM прототипов образцов из порошка TRIP-стали традиционного и модифицированного химических составов. Исследования показали значительный потенциал применения технологии трехмерной печати из порошка TRIP-стали в машиностроении не только при изготовлении новых деталей, но и при восстановлении уже поврежденных элементов. 

Авторы выражают благодарность докт. техн. наук М. Дабала, Падуанский университет, Италия.
Исследование выполнено в рамках контракта № 13.2251.21.0107 (№ ГИИС «Электронный бюджет» 075-15-2021-1031) по теме «Исследование 3D-печати прогрессивными сталями высокой прочности с TRIP-эффектом для изготовления самоадаптирующихся конструкционных элементов аэрокосмической отрасли», финансируемого Министерством науки и высшего образования Российской Федерации.

1. Zackay V. F., Parker E. R., Fahr D. Materials used in automobile manufacture – current state and perspectives // Journal De Physique IV. 1967. Vol. 3. P. 31–40.
2. Galan J., Samek L. Advanced high strength steels for automotive industry // Revista de Metalurgia. 2012. Vol. 48. P. 118–131.
3. Kuziak R., Kawalla R., Waengler S. Advanced high strength steels for automotive industry // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2008. Vol. 8. P. 103–117.
4. Bast J. L., Lehr J. The increasing sustainability of cars, trucks, and the internal combustion engine // Heartland policy study. 2000. Vol. 95. P. 1–69.
5. Dargay J., Gately D. Income's effect on car and vehicle ownership, worldwide: 1960-2015 // Transportation Research Part A: policy and practice. 1999. Vol. 33. P. 101–138.
6. Jambor A., Beyer M. New cars–new materials // Materials & Design. 1997. Vol. 18. P. 203–209.
7. Davies G. Materials for automobile bodies. — Elsevier Ltd. 2003. — 290 p.
8. Amirthalingam M. Microstructural development during welding of TRIP steels: PhD thesis in metallurgical and materials engineering. — Delft University of Technology, 2010. — 171 p.
9. Wiewiórowska S., Siemiński M., Śleboda T., Łukaszek-Sołek A. et al. Determination of two-stage heat treatment parameters in industrial conditions in order to obtain a TRIP structure in low-alloy carbon steel wires // Materials. 2022. Vol. 15. P. 8965. DOI: 10.3390/ma15248965
10. Kucharska M., Wiewiórowska S., Michalczyk J., Gontarz A. The influence of the drawing process on the mechanical properties of TRIP steel wires with 0.4% C content // Materials. 2020. Vol. 13. P. 1–19.

11. Wiewiorowska S., Muskalski Z. Effect of the die approach zone shape on the transition of retained austenite and the mechanical properties of TRIP steel wires // Materialpruefung-Materials Testing. 2016. Vol. 58. P. 302–305.
12. Michalczyk J., Wiewiórowska S., Muskalski Z. Development and modelling of a novel process of manufacturing cylindrical products with a variable longitudinal-section stub pipe // Archives of Metallurgy and Materials. 2019. Vol. 64. P. 1187–1193.
13. Suliga M. The theoretical-experimental analyses of the drawing process TRIP steel wires: PhD thesis in metallurgical and materials engineering. — Czestochowa University of Technology, Czestochowa. — 150 p.
14. Wiewiórowska S., Muskalski Z., Ciepiela W. Intensification of the transition of retained austenite to martensite effected by changing the stress state in trip steel wires // Archives of metallurgy and materials. 2015. Vol. 60. P. 2729–2732.
15. Wiewiórowska S., Muskalski Z. The application of low and medium carbon steel with multiphase TRIP structure in drawing industry // Procedia Manufacturing. 2015. Vol. 2. P. 181–185.
16. Siemiński M., Wiewiórowska S., Muskalski Z. Examination of the effect of variation in stress magnitude on the amount of transformed retained austenite in the structure of TRIP steel wires // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 716. P. 311–316.
17. Wiewiórowska S., Muskalski Z. Analysis the influence of drawing process parameters on the amount of retained austenite in trip steel wires // Metalurgija. 2013. Vol. 52. P. 32–34.
18. Muskalski Z., Wiewiõrowska S. Numerical and experimental analysis of the process of drawing wires of TRIP steel with a carbon content of 0.43% C, with single cross-section reductions // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2015. Vol. 46. P. 279–284.
19. Шекшеев М. А., Полякова М. А., Корчунов А. Г., Константинов Д. В. Анализ тенденций развития технологий трехмерной печати порошковыми материалами на основе металлов // Металлург. 2022. № 10. С. 87–92.
20. Gorlenko D. A., Konstantinov D. V., Polyakova M. A., Dabalá M. TRIP steels: the features of chemical composition and structure, prospects of application (overview) // CIS Iron and Steel Review. 2022. Vol. 23. P. 67–75.
21. Polyakova M., Konstantinov D., Korchunov A., Dabala’ M. The use the concept of multiscale simulation to improve the topology of TRIP-steel parts operating under extreme loads // Proceedings of the 8^th International Conference on Industrial Engineering. 2022. P. 196–206.
22. Константинов Д. В., Корчунов А. Г., Ширяев О. П., Зайцева М. В., Кузнецова А. С. Мультимасштабное компьютерное моделирование волочения со статистической репрезентацией микроструктуры стали с TRIP-эффектом // Сталь. 2018. № 4. С. 55–60.
23. Константинов Д. В., Корчунов А. Г., Ширяев О. П., Кузнецова А. С., Емалеева Д. Г. Исследование макро- и микромеханики деформирования стали в ходе процесса волочения на основе мультимасштабного моделирования // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2017. Т. 17. № 4. С. 92–100.
24. Константинов Д. В., Бзовски К., Корчунов А. Г., Кужиак Р. и др. Мультимасштабное моделирование структурно-фазовых превращений в стали при волочении // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2016. Т. 14. № 3. С. 90–98.