DOI: 10.52150/2522-9117-2025-39-12
Е. В. Олійник1, ORCID 0000-0002-3366-3746
Е. В. Парусов1, д.т.н., с.н.с., ORCID 0000-0002-4560-2043
І. М. Чуйко1,*, к.т.н., ст. досл., ORCID 0000-0002-4753-614X
О. В. Парусов1, к.т.н., с.н.с., ORCID 0000-0002-9879-6179
Т. М. Голубенко1, к.т.н., ORCID 0000-0002-3583-211X
1 Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України
* Автор для листування: ferrosplav@ukr.net
ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ ПРОКАТУ ЗІ СТАЛІ CrMoV1Si ПІД ЧАС МОДЕЛЮВАННЯ ПРОМИСЛОВИХ РЕЖИМІВ ПОВІТРЯНОГО ОХОЛОДЖЕННЯ
Анотація. Вивчено закономірності та особливості формування структури в низьковуглецевій легованій сталі CrMoV1Si зварювального призначення у процесі лабораторного відтворення промислових режимів безперервного регульованого повітряного охолодження. Під час визначення температурно-часових параметрів термічних циклів було враховано необхідність проведення квазіізотермічного витримування прокату в інтервалі дифузійного перетворення переохолодженого аустеніту, а також технологічні особливості діючих ліній охолодження типу Стелмор в потоці прокатних станів трьох заводів-виробників. Принциповою відмінністю змодельованих режимів є різна швидкість охолодження в інтервалі температур дифузійного γ → α перетворення, яка обумовлена фактичною довжиною ділянок повітряного охолодження прокату на лінії Стелмор, які обладнанні теплоізоляційними кришками, та мінімально дозволеною швидкістю рольгангів для транспортування металу. Запропоновано новий науково обґрунтований температурно-швидкісний регламент диференційованого безперервного повітряного охолодження досліджуваної сталі, який сприяє мінімізації кількості твердих фаз (мартенситу та бейніту), що утворюються в структурі металу: температура початку повітряного охолодження – 950 °С; прискорене охолодження в діапазоні температур 950-850 °С зі швидкістю ~ 10 °С/с; уповільнене охолодження в інтервалі температур 850-570 °С зі швидкістю ~ 0,4 °С/с; охолодження від 570 °С до кімнатної температури на спокійному повітрі. При цьому структура досліджуваної сталі складається з 60 % об. поліедричного фериту, 29 % об. перліту, 8 % об. бейніту і 3 % об. мартенситу у вигляді відносно рівномірно розподілених у площині шліфа окремих зерен з високою твердістю. Більш прискорене або більш уповільнене охолодження сталі в інтервалі γ → α перетворення, порівняно з розробленим режимом, провокує збільшення кількості утворюваних структур гартування. Встановлені особливості структуроутворення в сталі CrMoV1Si складають підґрунтя для створення і практичної реалізації технології знеміцнювального термомеханічного оброблення бунтового прокату з низьковуглецевих Cr-Mo-V сталей зварювального призначення в умовах металургійних підприємств.
Ключові слова: бунтовий прокат, мікроструктура, мартенсит, швидкість охолодження, моделювання.
Посилання для цитування: Дослідження закономірностей формування структури прокату зі сталі CrMoV1Si під час моделювання промислових режимів повітряного охолодження / Е. В. Олійник, Е. В. Парусов, І. М. Чуйко, О. В. Парусов, Т. М. Голубенко // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2025. Вип. 39. С. 210-225. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2025-39-12
Перелік посилань
1. Kerkhoff H. J. Iron and steel industry is close to limit of its opportunities. Chernye Metally. 2014. No. 11. P. 87–92.
2. Flick A. Picture of the future of metals – strategic visioning. Chernye Metally. 2014. No. 6. P. 81–84.
3. Парусов В. В., Парусов О. В., Сычков А. Б. Прокат из борсодержащих сталей для высокопрочных крепежных изделий. Днепропетровск : Арт-Пресс, 2010. 160 с.
4. Campbell P. C., Hawbolt E. B., Brimacombe J. K. Microstructural engineering applied to the controlled cooling of steel wire rod: Part I. Experimental design and heat transfer. Metal Trans A. 1991. Vol. 22. P. 2769–2778. https://doi.org/10.1007/BF02851371
5. Kazeminezhad M., Taheri A. K. The effect of controlled cooling after hot rolling on the mechanical properties of a commercial high carbon steel wire rod. Mater Des. 2003. Vol. 24. Iss. 6. P. 415–421. https://doi.org/10.1016/S0261-3069(03)00095-5
6. Hwang J.-K. Effect of air temperature on the thermal behavior and mechanical properties of wire rod steel during Stelmor cooling. ISIJ Int. 2022. Vol. 62(11). P. 2343–2354. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2022-047
7. Lee Y. Rod and bar rolling: theory and applications (1st ed.). Boca Raton, FL, USA : CRC Press, 2004. 300 p. https://doi.org/10.1201/9781482276695
8. Morales R. D., Lopéz A. G., Olivares I. M. Mathematical simulation of Stelmor process. Ironmak. Steelmak. 1991. Vol. 18. P. 128–138.
9. Парусов Е. В., Чуйко І. М., Олійник Е. В., Парусов О. В. Аналіз тенденцій та проблем виробництва прокату і дроту з низьковуглецевих Cr-Mo-V сталей зварювального призначення. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2024. Вип. 38. С. 431–454. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-431-454
10. Anokhov A. E. On some features of repair welding without heat treatment of power-generating equipment made of pearlite steels. Power Technol Eng. 2021. Vol. 55. P. 613–619. http://doi.org/10.1007/s10749-021-01406-z
11. Hilkes J., Gross V. Welding CrMo steels for power generation and petrochemical applications – Past, present and future. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa. 2013. No. 2. P. 11–22.
12. Venkata Rao R., Kalyankar V. D. Experimental investigation on submerged arc welding of Cr-Mo-V steel. Int Jour Adv Manuf Tech. 2013. Vol. 69(1–4). http://doi.org/10.1007/s00170-013-5007-9
13. Vlasov I. V., Gordienko A. I., Eremin A. V., Semenchuk V. M., Kuznetsova A. E. Structure and mechanical behavior of heat-resistant steel manufactured by multilayer arc deposition. Metals. 2023. Vol. 13(8). Р. 1375. http://doi.org/10.3390/met13081375
14. Das S., Talukdar S., Kumar A., Mukhopadhyay G. Metallurgical investigation of welding wire rod grade during processing. Engineering Failure Analysis. 2020. Vol. 118. 104884. http://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.104884
15. Asati B., Shajan N., Arora K. S. Development of high strength welding consumable for arc welding carbon steels. Materials Today: Proceedings. 2023. http://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.07.007
16. Zhao H., Wang S., Gao J., Qi J., Su R., Zhang H., Chen H., Tian Z., Bai L. Cause analysis of V-shaped crack pairs on drawn welding wire surface of ER70S-6 steel. Metall Res Technol. 2022. Vol. 119(5). 510. http://doi.org/10.1051/metal/2022070
17. Олійник Е. В., Парусов Е. В., Чуйко І. М. Теоретичні та технологічні засади знеміцнюючого термомеханічного оброблення сталевого прокату зварювального призначення. Інформаційні технології в металургії та машинобудуванні – ІТММ’2024 : матер. міжнар. наук.-техн. конф., м. Дніпро, 10-11 квітня 2024 р. Дніпро : УДУНТ, 2024. С. 57–64. http://doi.org/10.34185/1991-7848.itmm.2024.01.010
18. Парусов Е. В., Чуйко І. М., Губенко С. І., Олійник Е. В., Парусов О. В. Вплив температурно-деформаційних параметрів термомеханічної обробки на структуру та механічні властивості низьковуглецевої легованої сталі. Фізико-хімічна механіка матеріалів. 2025. Том 61. № 1. С. 44–51. https://doi.org/10.15407/pcmm2025.01.044
19. Нестеренко А. М., Сычков А. Б., Сухомлин В. И., Жукова С. Ю., Мороз А. Н. Особенности структуры катанки из стали Св-08ХГ2СМФ. Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. № 8(650). С. 10–12.
20. Нестеренко А. М., Сычков А. Б., Сухомлин В. И., Жукова С. Ю. Исследование микроструктуры катанки из стали Св-08ХГ2СМФ. Сталь. 2009. № 5. С. 64–66.
21. Парусов Э. В., Сычков А. Б., Губенко С. И., Чуйко И. Н. Перспективы использования экологически чистого способа подготовки поверхности бунтового проката к волочению. Проблемы трибологии. 2016. № 2 (80). С. 74–82.
22. Парусов Е. В., Луценко В. А., Парусов О. В., Чуйко І. М., Голубенко Т. М., Сівак Г. І. Розробка універсального способу визначення питомої маси або товщини шару окалини на поверхні бунтового прокату після безперервного охолодження. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2019. № 1 (249–250). С. 33–40. https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.260319.33.403
23. Chunming W., Xingfang W., Jie L., Ningan X. Transmission electron microscopy of martensite/austenite islands in pipeline steel X70. Mater Sci Eng A. 2006. Vol. 438–440. P. 267–271. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.02.118
24. Nakagaito T., Matsuda H., Nagataki Y., Seto K. Effects of partitioning of manganese and silicon during intercritical annealing on transformation behavior and mechanical properties of low alloyed TRIP-assisted steel sheets. ISIJ Int. 2017. Vol. 57(2). P. 380–387. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2016-288
25. Matsuda F., Ikeuchi K., Fukada Y., Horii Y., Okada H., Shiwaku T., Shiga C., Suzuki S. Review of mechanical and metallurgical investigations of M-A constituent in welded joint in Japan. Trans JWRI. 1995. Vol. 24(1). P. 1–24.
26. Lan L., Qui C., Zhao D., Gao X., Du L. Analysis of martensite austenite constituent and its effect on toughness in submerged arc welded joint of low carbon bainitic steel. Mater Sci. 2012. Vol. 47. P. 4732–4742. https://doi.org/10.1007/s10853-012-6346-x
Рукопис надійшов до редакції 03.08.2025
Рекомендовано до друку 21.10.2025
Опубліковано онлайн 01.12.2025
