DOI: 10.52150/2522-9117-2026-40-004
С. І. Губенко1,2, д.т.н., проф., ORCID 0000-0001-6626-3979
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
1 Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України
2 Український державний університет науки і технологій, ННІ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури»
* Автор для листування: ferrosplav@ukr.net
ОСОБЛИВОСТІ ТРАНСФОРМАЦІЇ ГЕТЕРОФАЗНИХ НЕМЕТАЛЕВИХ ВКЛЮЧЕНЬ ЗА ГАРЯЧОЇ ТА ХОЛОДНОЇ ПРОКАТКИ СТАЛЕЙ. ЧАСТИНА 1
Анотація. Досліджено поведінку мікрокомпозитних гетерофазних включень «тугоплавка фаза, що оточена легкоплавкою оболонкою» та «фази поруч» за гарячої та холодної прокатки сталей. Показано, що їх поведінка під час деформування пов’язана зі складною взаємодією складових фаз включень, а також взаємодією у системі міжфазних границь включення-матриця та внутрішніх міжфазних границь у включеннях. Встановлено, що досліджені включення характеризуються своїми закономірностями розвитку деформаційних процесів, що визначаються їх хімічним та фазовим складом, структурою, деформаційною здатністю фаз включень, температурою деформації. Встановлено взаємний вплив фаз включень на їх спільну деформацію під час гарячої та холодної прокатки сталей. Показано, що формозміна включень «тугоплавка фаза, що оточена легкоплавкою оболонкою» за гарячої прокатки визначається рівнем пластичності фази-оболонки, а також складною взаємодією фаз внаслідок розвитку міжфазного тертя та проковзування. Укладання недеформованих включень оксидів, шпінелей, нітриду титану тощо у пластичну силікатну або сульфідну оболонку слід розглядати, як спосіб зниження крихкості неметалевих включень за гарячої прокатки. Формозміна включень «фази поруч» під час гарячої прокатки визначається рівнем пластичності фаз включення, а також складною взаємодією фаз внаслідок розвитку міжфазного тертя та проковзування (за наявності пластичної фази). Формозміна включень «тугоплавка фаза, що оточена легкоплавкою оболонкою» під час холодної прокатки визначається рівнем пластичності сульфідної фази-оболонки, а також складною взаємодією фаз внаслідок розвитку міжфазного тертя та холодного проковзування уздовж міжфазних границь у включеннях. Формозміна включень «фази поруч» під час холодної прокатки визначається рівнем пластичності сульфідної фази включення (за її наявності), а також складною взаємодією фаз внаслідок розвитку міжфазного тертя та холодного проковзування. Досліджена роль пластичних фаз у включеннях «тугоплавка фаза, що оточена легкоплавкою оболонкою» та «фази поруч». Показано, що пластичні фази, а також міжфазні границі відіграють суттєву роль у процесах формозміни гетерофазних включень «тугоплавка фаза, що оточена легкоплавкою оболонкою» та «фази поруч» під час гарячої та холодної прокатки сталей.
Ключові слова: сталь, гетерофазні неметалеві включення, тугоплавка фаза, легкоплавка оболонка, фази поруч, деформація, гаряча прокатка, холодна прокатка, пластичність, руйнування, міжфазні границі, міжфазне тертя.
Посилання для цитування: Особливості трансформації гетерофазних неметалевих включень за гарячої та холодної прокатки сталей. Частина 1 / С. І. Губенко, Е. В. Парусов, І. М. Чуйко, О. В. Парусов // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2026. Вип. 40. С. 56-78. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2026-40-004
Перелік посилань
1. Губенко С. И., Ошкадеров С. П. Неметаллические включения в стали. Киев : Наукова думка, 2016. 528 с.
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. Mater. Des. 2020. Vol. 193(2). 108801. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108801
3. Vasconcellos da Costa e Silva A. L.The effects of non-metallic inclusions on properties relevant to the performance of steel in structural and mechanical applications. J. Mater. Res. Technol. 2019. Vol. 8(2). Р. 2408–2422. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.01.009
4. Pindar S., Pande M. M. Formation of interfacial voids around silica inclusions in Si-deoxidized steels during cooling. Metall. Mater. Trans. B. 2025. Vol. 56. P. 1–9. https://doi.org/10.1007/s11663-024-03355-0
5. Zhang L., Ren Y. Non-metallic inclusions in the interstitial free steel. Handbook of Non-Metallic Inclusions in Steels. 2025. P. 687–721. https://doi.org/10.1007/978-981-97-9638-0_27
6. Yoshida S. Physical meaning of physical-mesomechanical formulation of deformation and fracture. AIP Conf. Proc. 2010. Vol. 1301. P. 146–155. https://doi.org/10.1063/1.3526608
7. Liu Y., Fan Q., Liu Y., Ning Y., Zhang J., Yu H., Zhu Z. Microstructural analysis of non-metallic inclusions in atmosphere melted and poured stainless steel investment castings-international. Int. J. Met. 2025. Vol. 19. P. 2443–2457. https://doi.org/10.1007/s40962-024-01467-6
8. Qayyum F., Umar M., Elagin V., Kirschner M., Hoffmann F., Guk S., Prahl U. Influence of non-metallic inclusions on local deformation and damage behavior of modified 16MnCrS5 steel. Crystals. 2022. Vol. 12(2). 281. https://doi.org/10.3390/cryst12020281
9. Бельченко Г. И., Губенко С. И. Неметаллические включения и качество стали. Киев : Техника, 1980. 168 с.
10. Yang W., Peng K., Zhang L., Ren Q. Deformation and fracture of non-metallic inclusions in steel at different temperatures. J. Mater. Res. Technol. 2020. Vol. 9(6). P. 15016–15022. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.10.066
11. 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. Vol. 12(24). 4136. https://doi.org/10.3390/ma12244136
12. Sága M., Blatnická M., Blatnický M., Dižo J., Gerlici J. Research of the fatigue life of welded joints of high strength steel S960 QL created using laser and electron beams. Materials. 2020. Vol. 13(11). 2539. https://doi.org/10.3390/ma13112539
13. Rudnic S. J. Deformation of binary non-metallic inclusions. J. Iron Steel Res. 1962. Vol. 29(5). P. 177–180.
14. Lipiński T. Analysis of the distribution of non-metallic inclusions and its impact on the fatigue strength parameters of carbon steel melted in an electric furnace. Materials. 2024. Vol. 17(24). 6151. https://doi.org/10.3390/ma17246151
15. Kiessling R., Lange N. Non-metallic inclusions in steel. Metals Society, 1978. 465 p.
16. Wang Y., Yang Y., Dong Z., Park J. H., 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. Metall. Mater. Trans. B. 2022. Vol. 53. P. 2182–2197. https://doi.org/10.1007/s11663-022-02517-2
17. 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(2). P. 148–159.
18. Wei H., Gao X., Ren Q., Zhang L. Evolution of oxide and sulfide inclusions during the production of an Al-killed free-cutting steel. Metall. Res. Technol. 2022. Vol.119(6). 609. https://doi.org/10.1051/metal/2022093
19. Губенко С. І., Парусов Е. В., Парусов О. В. Формозміна і перерозподіл неметалевих включень в сталях за обробки тиском. Фундаментальні і прикладні проблеми чорної металургії. 2023. Вип. 37. С. 407–433. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-407-433
20. Gubenko S. I., Parusov E. V. Evolution of nonmetallic inclusions during hot rolling of steels. Mater. Sci. 2024. Vol. 60. P. 367–374. https://doi.org/10.1007/s11003-025-00895-x
21. Liu N., Cheng G., Zhang L.-F., Yang W., Ren Y., Wang G.-C., Liu X.-M. Composition evolution and deformation of different non-metallic inclusions in a bearing steel during hot rolling. J. Iron Steel Res. Int. 2022. Vol. 29. Р. 552–562. https://doi.org/10.1007/s42243-022-00761-z
22. Malkiewicz T., Rudnic S. J. Deformation of non-metallic inclusions. J. Iron and Steel Inst. 1963. Vol. 201(1). P. 33–38.
23. 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. 2004. Вып. 7. С. 217–220.
24. Zhang L., Ren Y. Deformation of non-metallic inclusions in typical steels during rolling and processing. Handbook of Non-Metallic Inclusions in Steels. 2025. P. 665–685. https://doi.org/10.1007/978-981-97-9638-0_26
25. Yang Y., Zhan D., Qiu G., Li X., Jiang Z., Zhang H. Inclusion evolution in solid steel during rolling deformation: a review. J. Mater. Res. Technol. 2022. Vol. 18. Р. 5103–5115. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.05.018
26. Weitao L., Fapu W., Guangfu Y., Huajun W., Kaimin W., Xingyu J., Haiyan T. Characteristics and evolution of non-metallic inclusions in metallurgical production of GCr15 bearing steel. Special Steel. 2025. Vol. 46(1). P. 79–86. https://doi.org/10.20057/j.1003-8620.2024-00196
27. Губенко С. И. Гетерофазные микрокомпозитные включения в сталях. Germany-Mauritius, Beau Bassin : Palmarium Academic Publishing, 2019. 330 с.
28. Ren Y., Yang W., Zhang L. Deformation of non-metallic inclusions in steel during rolling process: a review. ISIJ Int. 2022. Vol. 62(11). P. 2159–2171. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2022-235
29. Wang J., Yang W., Mei X., Li D., Tian H., Xiao A., Xue Z. Characteristics and precipitation behavior of (Ti,V)(CxN1-x)-CrC3-MoS2 complex inclusions in GCr15 steel for cylindrical rollers of shield machine main bearings. J. Mater. Res. Technol. 2025. Vol. 38. Р. 2181–2190. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.08.065
30. Bao D., Cheng G., Zhang J., Wang Z., Li W., Wang S. Composition characteristics and control methods of Al2O3 − CaO + (Mn,Ca)Scomplex inclusionsin D2 high-speed railway wheel steel. Metall. Mater. Trans. B. 2025. Vol. 56. P. 3428–3439. https://doi.org/10.1007/s11663-025-03565-0
31. Gubenko S. I. Plasticity origin of heterophase inclusions at steel forming. Steel Transl. 2020. Vol. 50(10). P. 730–739. https://doi.org/10.3103/S0967091220100046
32. Belchenko G. I., Gubenko S. I. Deformation of non-metallic inclusions during steel rolling. Metally. 1983. No 4. P. 80–84.
33. Губенко С. Межфазные границы включение-матрица в сталях. Межфазные границы неметаллическое включение-матрица и свойства сталей. Germany-Mauritius, Beau Bassin : Palmarium Academic Publishing, 2017. 506 с.
34. Gubenko S. Role of inclusion–matrix steel interphase boundaries in the development of relaxation processes near nonmetallic inclusions. Met. Sci. Heat Treat. 2020. Vol. 62(5). Р. 299–305.
35. Губенко С. І., Парусов Е. В. Про конкуруючі процеси на границях включення-матриця за прокатки сталей. Металознавство та термічна обробка металів. 2023. № 2(101). С. 39–46. https://doi.org/10.30838/j.pmhtm.2413.040723.39.982
Рукопис надійшов до редакції / Received 01.11.2025
Рекомендовано до друку / Accepted 28.05.2026
Опубліковано / Published 30.05.2026
