Сборник трудов конференции Павловские чтения 2010

Подождите немного. Документ загружается.

Секция 6. Формирование структуры и свойств металлопродукции.

550

Рис. 4. Внешний вид горячекатаных полос после пескоструйной обработки (числами указано содержание меди)

Секция 6. Формирование структуры и свойств металлопродукции.

551

нагрузка,

∆l

п.т.

∆l

равном.

удлинение,

∆

Рис. 5. Индикаторная диаграмма при испытании на растяжение низкоуглеродистой

стали, легированной медью (схема)

На рис. 6, 7 и 8 представлены зависимости прочностных и пластических свойств

сплава железо-медь от содержания меди. Добавка 0,2 % меди приводит к существенному

увеличению предела текучести σ

(более 40 %) и особенно временного сопротивления

разрыву σ

(около 50 %). При этом относительное удлинение δ, по данным протоколов

испытаний (рис. 7) практически не меняется, а рассчитанное по диаграмме (рис. 8) снижается

приблизительно на 10 %.

С увеличением содержания меди от 0,2 до 1 % не происходит существенного

изменения прочностных характеристик (σ

) при снижении δ на 18%. Легирование

чистого железа 2 % меди приводит к почти 2-х кратному увеличению прочностных

характеристик, сопровождающемуся снижением пластичности более чем на 40%.

Секция 6. Формирование структуры и свойств металлопродукции.

552

Таблица 4

Результаты испытаний на растяжение

образец

(% Cu-№)

до испытаний по протоколу по диаграмме

, мм

, Н/мм

δ, %

удлинение, мм относительное удлинение, мм

площ,

текуч.,

∆l

пт

равном.,

∆l

общее,

∆l

площ,

текуч.,

пт

равном.,

общее,

0-А 0,701 8,76 264,8 340,0 21,1 2,30 9,42 10,60 3,28 13,45 15,10

0-1 0,256 3,33 302,0 356,6 13,3 2,46 5,50 6,40 3,50 7,85 8,76

02-1 0,599 7,49 409,2 525,7 16,4 1,26 6,28 8,18 1,80 9,74 11,68

02-2 0,797 7,48 408,2 518,0 14,9 1,26 6,06 7,28 1,80 8,65 10,4

1-1 0,707 8,83 408,2 541,7 14,1 0,76 6,06 6,96 1,08 8,65 9,94

1-3 0,694 8.86 405,4 542,2 14,3 0,75 6,08 7,10 1,07 8,68 10,1

2-1 0,629 7,86 544,6 635,7 10,5 1,16 4,76 5,40 1,66 6,54 7,70

2-2 0,704 8,68 540,0 624,7 8,4 1,25 3,48 4,48 1,8 4,97 6,40

Секция 6. Формирование структуры и свойств металлопродукции.

553

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

0 0,5 1 1,5 2

Содержание меди, %

Прочностные характеристики, Н/мм2

Предел текучести

Временное сопротивление

Рис.6. Зависимость предела текучести и временного сопротивления разрыву от

содержания меди в железе

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Содержание меди, %

Относительное удлинение, %

Рис.7. Зависимость относительного удлинения от содержания меди

Секция 6. Формирование структуры и свойств металлопродукции.

554

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Содержание меди, %

Относительное удлинение, %

Относительное удлинение

соответствующее площадке

текучести

Относительно равномерное

удлинение

Относительное удиление

после разрыва

Рис.8. Влияние содержания меди на пластические свойства железа (по результатам

обсчёта индикаторных диаграмм)

Заключение

Установленное влияние меди на свойства чистого железа позволяет сделать вывод

о целесообразности дальнейших исследований по легированию медью

сверхнизкоуглеродистых и IF-сталей с целью повышения их прочностных характеристик

при приемлемом уровне пластичности. При выборе степени легирования следует

учитывать возможность возникновения такого нежелательного явления, как

красноломкость.

Литература

1. Morita, Masaya; Sato, Kaoru; Hosoya, Yoshihiro. Factors affecting texture

formation of Cu-precipitation hardening cold-rolled steel sheet// ISIJ International, v 34, n 1,

1994, p. 92-98.

2. Morita, Masaya; Sato, Kaoru; Hosoya, Yoshihiro. Effects of Cu and Ti-precipitates

on recrystallization texture of Cu-precipitation hardening ultra low carbon cold-rolled steel sheet

// NKK Corp, Fukuyama, Journal of the Iron and Steel Institute of Japan, v 80, n 1, 1994, p. 48-

53.

Секция 6. Формирование структуры и свойств металлопродукции.

555

ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СТУПЕНЧАТОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НА

ФОРМИРОВАНИЕ ДВУХФАЗНОЙ ФЕРРИТНО-МАРТЕНСИТНОЙ СТРУКТУРЫ

Шипунова М.В., Потемкин В.К.

РФ, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»,

mvshipunova@mail.ru, potemkinvk@rambler.ru

Современные тенденции в производстве наземного транспорта выражаются в

стремлении к снижению его массы, повышению эффективности антикоррозионной

защиты, улучшению поведения автомобиля при столкновении, к уменьшению шумового

загрязнения среды, не теряя при этом за годы эксплуатации свой привлекательный вид и

т.п.[1]

К основным используемым в настоящее время сталям повышенной прочности

относятся стали с BH - эффектом, высокопрочные IF – стали, микролегированные

высокопрочные стали (HSLA), двухфазные (DP), комплексные (СP) и мартенситные стали

(Mart),

стали с остаточным аустенитом (TRIP).

Среди них наибольшее использование находят двухфазные ферритно-

мартенситные стали (ДФМС), применяемые для изготовления кузова, дисков колес,

диагональных рычагов подвески и других профилей автомобиля.[2]

Микроструктура двухфазных сталей (ДФМС) состоит из двух основных фаз:

ферритной мягкой и пластичной, которая определяет относительно невысокий предел

текучести, и мартенситной, твердой, придающей этой стали необходимую прочность.

Ступенчатое охлаждение на отводящем рольганге широкополосных станов,

позволяет эффективно регулировать соотношение ферритной и мартенситной фаз.[3]

Целью работы является исследование возможности управления соотношением

ферритной и мартенситной фаз горячекатаных двухфазных сталей путем изменения

параметров ступенчатого охлаждения на отводящем рольганге. В работе поставлены

следующие задачи: изучение влияния на соотношение фаз в ДФМС температуры конца

прокатки, температуры смотки, температуры начала ускоренного охлаждения и

длительности этапа ускоренного охлаждения.

Для исследования использовали экономнолегированную (не содержащая молибдена)

марку стали 06ХГСЮ. Химический состав этой стали приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав исследуемой стали, %

Марка

стали

С Si Mn Cr A1 N S P

06ХГСЮ

0,08 0,42 1,1 0,33 0,04 0,005 0,015 0,015

Моделировали прокатку горячекатаной полосы толщиной 2,5 мм и шириной 1610

мм из указанной марки стали на НШПС 2000 Череповецкого металлургического

комбината.

Исследование проводили с использованием математической модели

прогнозирования структуры и механических свойств листовой стали при горячей прокатке,

разработанной ранее в НИТУ «МИСиС».

Математическая модель позволяет рассчитывать:

Секция 6. Формирование структуры и свойств металлопродукции.

556

процессы статической рекристаллизации аустенита и роста зерна в межклетевых

промежутках;

- кинетику выпадения дисперсных частиц;

кинетику распада аустенита при непрерывном охлаждении и количество образовавшихся

продуктов его распада (феррита, перлита, бейнита, мартенсита);

- размер ферритного зерна и межпластинчатого расстояния в перлите, величину и

количество дисперсных частиц, выделяющихся в процессе распада аустенита;

- механические свойства по рассчитанным параметрам микроструктуры и химическому

составу.

Для оценки влияния температуры конца прокатки на соотношение фаз в ДФМС

полосу охлаждали на первом участке ламинарной установки и сматывали на первую

группу моталок Температуру конца прокатки (Т

КП

) варьировали в пределах от 780 до 880

°С при неизменных остальных параметров.

Результаты расчетов механических свойств и характеристик структуры стали

ХГСЮ, охлаждаемой по такому режиму приведены в таблице 2. Влияние Т

кп

на

соотношение структурных составляющих показано на рисунке 1. Режим охлаждения

стали при исследовании влияния Т

кп

представлен на рисунке 2.

Таблица 2 – Результаты расчетов механических свойств и характеристик структуры стали

при варьировании температуры конца прокатки полосы

КП

°С

НУО,

°С

КУО

, °С

СМ

, °С

δ, %

0,2

МПа

Ф, %

Игол.

срт.,

0,2

/ σ

Секции

вод.

охл.

780 770

485 460

38 900 1034 47,5 51,9 0,87 5-29

800 790 39 963 1093 42,7 56,7 0,88 5-29

820 810 39 988 1124 39,6 59,4 0,88 5-29

840 830 39 1009 1157 37,2 62,2 0,87 5-29

860 850 39 1024 1177 35,1 64,2 0,87 5-29

880 870 39 1037 1197 33,2 66,1 0,86 5-29

Примечание: δ –пластичность стали (относительное удлинение), %; σ

0,2

– предел

текучести стали, МПа; σ

– предел прочности стали, МПа; Ф – объемная доля феррита

в структуре стали, %; Б – объемная доля бейнита в структуре стали.

Рисунок 1 – Влияние температуры конца прокатки на соотношение структурных

составляющих

Секция 6. Формирование структуры и свойств металлопродукции.

557

Рисунок 2 - Режим охлаждения стали при исследовании влияния температуры конца

прокатки

Для оценки влияния температуры смотки полосы на соотношение фаз в ДФМС

полосу охлаждали на первом участке ламинарной установки и сматывали на первую

группу моталок. Температуру смотки (Т

СМ

) варьировали в пределах от 460 до 500 °С

при неизменных остальных параметров.

Результаты расчетов механических свойств и характеристик структуры стали,

охлаждаемой по такому режиму приведены в таблице 3. Влияние Т

см

на соотношение

структурных составляющих показано на рисунке 3. Режим охлаждения стали при

исследовании влияния Т

см

представлен на рисунке 4.

Таблица 3 – Результаты расчетов механических свойств и характеристик структуры стали

при варьировании температуры смотки полосы

КП

НУО,

°С

КЗО

СМ

δ,

0,2

МПа

Ф, %

Игол.

стр.,

0,2

/ σ

Секции

вод.

охл.

840 830

485 460 39 1009 1157 37,2 62,2 0,87 5-29

510 480 39 968 1100 42,0 57,4 0,88 5-29

530 500 39 895 1009 49,9 49,3 0,89 5-29

Рисунок 3 – Влияние температуры смотки на соотношение структурных составляющих

Секция 6. Формирование структуры и свойств металлопродукции.

558

Рисунок 4 - Режим охлаждения стали при исследовании влияния температуры смотки

Для оценки влияния начала этапа ускоренного охлаждения полосы на соотношение

фаз в ДФМС полосу охлаждали на первом участке ламинарной установки и сматывали на

первую группу моталок. Координату отводящего рольганга, в которой начинается этап

ускоренного охлаждения полосы водой варьировали в пределах от 8,4 до 49,8 м при

неизменных остальных параметров.

Результаты расчетов механических свойств и характеристик структуры стали,

охлаждаемой по такому режиму приведены в таблице 4. Влияние Т

нуо

на соотношение

структурных составляющих показано на рисунке 5. Режим охлаждения стали при

исследовании влияния начала этапа ускоренного охлаждения полосы представлен на

рисунке 6.

Таблица 4 – Результаты расчетов механических свойств и характеристик структуры стали

при варьировании начала ускоренного охлаждения полосы

КП

°С

НУО,

°С

КУО

°С

СМ

°С

δ,

0,2

МПа

Ф,

Игол.

стр., %

0,2

/ σ

Секции

вод.

охл.

840

830

(8,4; 1,1)

485 460

39 1009 1157 37,2 62,2 0,87

5-29

820

(16,7; 2,2)

39 1043 1197 33,5 65,8 0,87

8-29

810

(25,0; 3,3)

1078 1243 29,5 69,8 0,87

11-29

805

(33,2; 4,4)

1119 1295 25,0 74,2 0,86

14-29

795

(41,52; 5,5)

1165 1350 20,4 78,8 0,86

17-29

785

(49,8; 6,6)

1212 1405 15,9 83,3 0,86

20-29

Примечание: в скобках указаны t

НЗО

(с) и l

НЗО

(м).

Секция 6. Формирование структуры и свойств металлопродукции.

559

Рисунок 5 – Влияние температуры начала ускоренного охлаждения на соотношение

структурных составляющих

Рисунок 6 - Режим охлаждения стали при исследовании влияния начала этапа

ускоренного охлаждения

Для оценки влияния длительности этапа ускоренного охлаждения полосы на

соотношение фаз в ДФМС полосу охлаждали на первом участке ламинарной установки и

сматывали на первую группу моталок. Координату отводящего рольганга, в которой

заканчивается этап ускоренного охлаждения полосы водой варьировали в пределах от 33,2

до 77,4 м при неизменных остальных параметров.

Результаты расчетов механических свойств и характеристик структуры стали,

охлаждаемой по такому режиму приведены в таблице 5. Влияние Т

куо

на соотношение

структурных составляющих показано на рисунке 7. Режим охлаждения стали при

исследовании влияния длительности этапа ускоренного охлаждения полосы представлен

на рисунке 8.

Таблица 5 – Результаты расчетов механических свойств и характеристик структуры стали

при варьировании длительности этапа ускоренного охлаждения полосы

КП

, °С

НУО,

°С

КУО

, °С

СМ

°С

δ,

0,2

МПа

Ф,

Игол.

стр., %

0,2

/ σ

Секции

вод.

охл.

840 8,4

485

(77,4; 10,3)

460

39 1009 1157 37,2 62,2 0,87

5-29

495

(66,4; 8,8)

39 1052 1218 31,5 67,7 0,86

5-25