Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии

DOI: 10.52150/2522-9117-2023-37-407-433

Губенко Світлана Іванівна, д.т.н., проф., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, вул. Архітектора Олега Петрова, 24а, Дніпро, Україна, 49005. ORCID: 0000-0001-6626-3979. E-mail: sigubenko@gmail.com

Парусов Едуард Володимирович, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-4560-2043. E-mail: tometal@ukr.net

Парусов Олег Володимирович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-9879-6179

ФОРМОЗМІНА І ПЕРЕРОЗПОДІЛ НЕМЕТАЛЕВИХ ВКЛЮЧЕНЬ В СТАЛЯХ ЗА ОБРОБКИ ТИСКОМ

Анотація. Досліджені особливості формозміни та перерозподілу неметалевих включень різних типів за обробки сталей тиском (прокатка, ковка, волочіння). Уявлення про пластичну формозміну включень розглянуто з позицій фізичної мезомеханіки гетерофазних сплавів. Показано, що  неметалеві включення сприяють локалізації пластичної деформації, яка супроводжується взаємодією неметалевих включень і сталевої матриці, що визначає їх спільну пластичну формозміну та перерозподіл включень у сталевій матриці. Встановлено особливості цих процесів за різних видів та температурних режимів обробки тиском, що визначає характери напружень поблизу включень і пластичної течії сталевої матриці. Показано, що температурний режим обробки тиском визначає  можливість релаксаційних процесів у сталевій матриці поблизу включень і рівень пластичності самих включень і міжфазних границь включення-матриця.  Встановлено вплив температурного режиму гарячої деформації листових сталей та бунтового прокату на характер формозміни та деформівність пластичних включень та їх руйнування (крихке або в’язке), а також пластичність сталевої матриці, сили тертя на границях включення-матриця та пластичність останніх в процесі гарячої прокатки. Показано, що при розгляді пластичної поведінки неметалевих включень у пластичній сталевій матриці важливе значення має поведінка міжфазних границь включення-матриця за різних умов деформації. Вивчено особливості динамічного характеру спільної деформації системи включення-матриця, який пов’язаний з розвитком конкуруючих процесів на міжфазних границях включення-матриця: міжфазне тертя та просковзування. Обговорюються особливості  гарячого та холодного просковзування, що відбуваються за різних температур деформації. Показано, що механізми кожного із зазначених процесів залежать від температурного режиму деформації, рівня пластичності включень та сталевої матриці. Встановлено вплив способу холодної деформації (прокатка та волочіння) на формозміну пластичних включень та перерозподіл недеформівних включень у сталевій матриці. Розглянуто процеси, які визначають рівень пластичності неметалевих включень і границь включення-матриця і істотно впливають характер формозміни включень та їх перерозподілу в сталевий матриці в процесі обробки сталей тиском, що впливає на їх технологічну пластичність за різних температур та способів деформації.

Ключові слова: сталь, неметалеві включення, обробка тиском, прокатка, волочіння, пластична деформація, листовий прокат, бунтовий прокат, сталева матриця, міжфазні границі включення-матриця, міжфазне тертя, просковзування.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-407-433

Посилання для цитування: Губенко С. І., Парусов Е. В., Парусов О. В. Формозміна і перерозподіл неметалевих включень в сталях за обробки тиском. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2023. Вип. 37. С. 407-433. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-407-433

Перелік посилань

  1. Wang J., Shen Y., Liu Y., Wang, F., Jia, N. Tailoring Strength and Ductility of a Cr-Containing High Carbon Steel by Cold-Working and Annealing. Materials. 2019. № 12, 4136. https://doi.org/10.3390/ma12244136.
  2. Kusche C. F., Gibson J. S.-L., Wollenweber M. A., Korte-Kerzel, S. On the mechanical properties and deformation mechanisms of manganese sulphide inclusions. Material & Design. 2020. Vol. 193. Iss. 2. P. 108801. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108801.
  3. Новокщенова С. М., Свешникова Г. А., Юнакова И. В., Гулей Г. Г. Влияние неметаллических включений на горячую технологическую пластичность стали и сплавов. В книге “Сталь и неметаллические включения“. Москва : Металлургия, 1978. С. 84–94.
  4. Qayyum F., Umar M., Elagin V., Kirschner M, Hoffman F. Influence of Non-Metallic Inclusions on Local Deformation and Damage Behavior of Modified 16MnCrS5 Steel Crystals. 2022. № 12. Р. 281–288. https://doi.org/10.3390/cryst12020281.
  5. Liu N., Cheng G., Zhang L., Yang W. Composition evolution and deformation of different non-metallic inclusions in a bearing steel during hot rolling. Journal of Iron and Steel Research International. 2022. № 4. Р. 345–352. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2022-235.
  6. Виноград М. И., Громова Г. П. Включения в легированных сталях и сплавах. Москва : Металлургия, 1972. 216 с.
  7. Губенко С. И., Галкин А. М. К вопросу о природе красноломкости стали.  Металловедение и термическая обработка металлов. 1984. № 10. С.11–15.
  8. Gubenko S. I., Parusov E. V. Influence of Eutectic-Type Inclusions on the Red Brittleness of Steels. Materials Science. 2003. Vol. 58. №. 6. Р. 731–739. https://doi.org/10.1007/s11003-023-00723-0.
  9. Панин В. Е., Лихачев В. А., Гриняев Ю. В. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск : Наука, 1985. 229 с.
  10. Губенко С. И. Неметаллические включения и пластичность сталей. Физические основы пластичности сталей. Saarbrücken : LAP LAMBERT. Palmarium academic publishing, 2016. 549 с.
  11. Губенко С. И., Ошкадеров С. П. Неметаллические включения в стали. Киев : Наукова думка, 2016. 528 с.
  12. Губенко С. И., Коджаспиров Г. Е. Поведение неметаллических включений при обработке стали давлением. Металлы. 1994. № 1. С. 75–83.  
  13. Belchenko G. I., Gubenko S. I. Deformation of non-metallic inclusions during steel rolling. Metally. 1983. № 4. P. 80–84.
  14. Pickering F. B. J., Met A. Some influence of mechanical working on the deformation of non-metallic inclusions. J. Iron and Steel Inst. 1958. Vol. 189. № 3. P. 148–159.
  15. Шпис Х.-И. Поведение неметаллических включений в стали при кристаллизации и деформации. Москва : Металлургия, 1971. 125 с.
  16. Rudnic S. J. Deformation of binary non-metallic inclusions. Journal Iron and Steel Institute. 1962. Vol. 29. № 5. P. 177–180.
  17. Malkiewicz T, Rudnic S. J. Deformation of non-metallic inclusions. Journal Iron and Steel Institute. 1963. Vol. 201. P. 33–38.
  18. André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva. The effects of non-metallic inclusions on properties relevant to the performance of steel in structural and mechanical applications. Journal of Materials Research and Technology. 2019. № 8. Р. 2408–2422. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.01.009.
  19. Qayyum F., Tseng Shao-Chen, Guk S., Ulrich Prahl Examining the Effect of MnS Particles on the Local Deformation Behavior of 8MnCrS4-4-13 Steel by In Situ Tensile Testing and Digital Image Correlation. Journal Composite Scienсe. 2023. № 7 (7), 294. https://doi.org/10.3390/jcs7070294.
  20. Wang Y., Liu C. Evolution and Deformability of Inclusions in Steel Containing Rare-Earth Element Under Different Deoxidation Conditions. Steel Research International. 2022. https://doi.org/10.1002/srin.202200027.
  21. Wang Y., Yang Y., Dong Z., Park Jh., Mi Z., Mao X., Mu W. Inclusion Engineering in Medium Mn Steels: Effect of Hot-Rolling Process on the Deformation Behaviors of Oxide and Sulfide Inclusions. Metallurgical and Materials Transactions. 2022. Vol. 53. Р. 2182–2197. https://doi.org/10.1007/s11663-022-02517-2.
  22. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. Москва : Мир, 1972. 408 с.
  23. Бельченко Г. И., Губенко С. И. Неметаллические включения и качество стали. Киев : Техника, 1980. 168 с.
  24. Губенко С. И. Природа пластичности гетерофазных включений при обработке сталей давлением. Сталь. 2020. № 10. С. 54–63.
  25. Gubenko S. I. Plasticity Origin of Heterophase Inclusions at Steel Forming. Steel in Translation. 2020. Vol. 50. № 10. Р. 730–739.
  26. Губенко С. И. Гетерофазныке микрокомпозитные включения в сталях. Germany-Mauritius, Beau Bassin : Palmarium academic publishing, 2019. 330 с.
  27. Губенко С. И., Парусов В. В., Деревянченко И. В. Неметаллические включения в стали. Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2005. 536 с.
  28. Парусов В. В., Сычков А. Б., Парусов Э. В. Теоретические и технологические основы производства высокоэффективных видов катанки. Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2012. 376 с.
  29. Парусов Э. В., Нестеренко А. М., Луценко В. А., Сычков А. Б. Критериальная оценка влияния неметаллических включений на обрывность при волочении кордовой проволоки из стали 70. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии : сб. научн. тр. ИЧМ, Днепропетровск : изд. ИЧМ НАНУ, 2004. Вып. 7. С. 216–219.
  30. Парусов Э. В., Губенко С. И., Сычков А. Б., Сагура Л. В., Чуйко И. Н. О поведении неметаллических включений на разных стадиях деформации при производстве высокопрочной проволоки. Проблемы трибологии. 2017. № 3. С. 6–15.
  31. Губенко С. И. Межфазные границы включение-матрица в сталях. Межфазные границы неметаллическое включение-матрица и свойства сталей. Germany-Mauritius, Beau Bassin : Palmarium academic publishing, 2017. 506 с.
  32. Губенко С. И., Иськов М. В. Структура и сопротивление разрушению межфазных границ неметаллическое включение-матрица стали. Теория и практика металлургии. 2004. № 5. С. 30–38.
  33. Губенко С. И. К вопросу о строении межфазных границ неметаллическое включение-матрица в стали. Металлы. 1994. № 6.  С. 105–112.
  34. Губенко С. И. Локальные пики параметров и процессов на границах неметаллическое включение-матрица стали. Сталь. 1999. № 8. С. 64–67.
  35. Губенко С. И. Природа всплесков микронеоднородной деформации в стали с неметаллическими включениями. Физико-химическая механика материалов. 1999. № 2. С. 53–59.
  36. Губенко С. И. Роль межфазных границ включение-матрица стали в развитии релаксационных процессов вблизи неметаллических включений. Металловедение и термическая обработка металлов. 2020. № 5. С. 3–10. 
  37. Gubenko S. Role of Inclusion–Matrix Steel Interphase Boundaries in the Development of Relaxation Processes near Nonmetallic Inclusions. Metal Science and Heat Treatment. 2020. Vol. 62. P. 299–305. https://doi.org/10.1007/s11041-020-00558-5.
  38. Губенко С. И. Релаксационные процессы вблизи включений и на межфазных границах включение-матрицастали. Металлы. 2021. № 3. С. 49–60.
  39. Gubenko S. I. Relaxation Processes near Inclusions and at Inclusion/Matrix Interfaces. Metally. 2021. № 5. P. 611–620. https://doi.org/10.1134/
    S0036029521050074
  40. Губенко С. И. Влияние проскальзывания вдоль границ неметаллическое включение-матрица на распределение локальной микронеоднородной деформации в армко-железе и стали. Физика металлов и металловедение. 1996. Т. 82. Вып. 3.  С. 167–175.
  41. Самсонов Г. В., Прядко И. Ф., Прядко Л. Ф. Конфигурационная модель вещества. Киев : Наукова думка, 1971. 230 с.
  42. Губенко С. И., Парусов Э. В. Пластичность сплавов с различной структурой. Учебное пособие по физическим основам пластичности. Germany-Mauritius, Beau Bassin : Palmarium academic publishing, 2017. 185 с.
  43. Губенко С. Физическая природа пластичности и упрочнения металлов при деформации. Germany-Mauritius, Beau Bassin,: LAP LAMBERT Academic publishing, 2020. 341 с.

No widgets added. You can disable footer widget area in theme options - footer options

Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Logo