Відновлювальні процеси у гарячедеформованому аустеніті: сутність явищ, моделі, застосування у промисловості

Е. В. Парусов, І. М. Чуйко, Е. В. Олійник, О. В. Парусов

Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, пл. Академіка Стародубова, 1, 49107 Дніпро, Україна

Отримано: 24.01.2025; остаточний варіант - 13.05.2025. Завантажити: PDF

Механічні властивості криць істотно залежать від таких структурних параметрів, як розмір зерен, густина дислокацій, типу меж зерен, наявности дисперсних виділень тощо. Найбільш ефективним промисловим способом одержання крицевого вальцювання різноманітного призначення є термомеханічне оброблення, яке полягає у поєднанні певної кількости пластичних деформацій за підвищених температур, міждеформаційних пауз і реґульованого охолодження у різних комбінаціях. Змінюючи параметри режиму термомеханічного оброблення, можна одержувати різні типи структур, які утворюються у результаті розвитку тих чи інших відновлювальних процесів у гарячедеформованому аустеніті, що уможливлює за рахунок мікроструктурного дизайну керувати властивостями криць у широких межах. Наразі природу відновлювальних процесів у гарячедеформованому аустеніті, які відповідальні за формування структури термомеханічно зміцнених криць, ретельно досліджено, а самі процеси успішно використовують на практиці для одержання високоміцних металовиробів. Однак раціональне застосування їх у контексті знеміцнювального термомеханічного оброблення крицевого вальцювання є недостатньо вивченим і багато в чому залишається незрозумілим. У даній роботі проведено огляд наявних науково-технічних публікацій, які стосуються деформаційного зміцнення, відновлення (повернення), міґрації меж зерен, зародкоутворення та зростання зерен, що пов’язані з динамічною, метадинамічною та статичною рекристалізацією криць, а також впливу розміру аустенітного зерна, температури та швидкости деформації на зазначені процеси під час високошвидкісного гарячого вальцювання крицевих виробів і післядеформаційного охолодження вальцювання у промислових умовах. Авторами розвинуто подальші уявлення щодо фундаментальних положень знеміцнювального термомеханічного оброблення крицевого вальцювання в потоці сучасних технологічних ліній і запропоновано концепцію для вирішення важливої науково-прикладної проблеми — пластифікації вальцювання з низьковуглецевих леґованих криць, зокрема зварювального призначення, які у подальшому піддаються холодній пластичній деформації з високими ступенями.

Ключові слова: аустеніт, гаряча деформація, рекристалізація, відновлення, термомеханічне оброблення, койлове вальцювання.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i09/0927.html

PACS: 61.72.Mm, 81.10.Jt, 81.30.Hd, 81.30.Kf, 81.40.Ef, 81.40.Gh, 81.40.Jj


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. K. Okuda, K. Yamamitsu, X. Xu, and G. Miyamoto, Tetsu Hagane, 109: 323 (2023).
  2. B. Zhao, F. Ai, Q. Yuan, H. Wu, J. Cheng, S. Wang, and D. Xie, J. Phys. Conf. Ser., 2463: 012011 (2023).
  3. S. Huang, C. Li, Z. Li, C. Zhuang, Z. Zeng, and J. Wang, Materials, 15: 3438 (2022).
  4. K. Isobe, Y. Kumagai, and T. Satou, ISIJ Int., 63: 919 (2023).
  5. M. Yan, J. Sun, H. Huang, L. Chen, K. Dong, and Z. Chen, J. Iron Steel Res. Int., 25: 1113 (2018).
  6. R. Kuziak, Z. Kania, V. Pidvysots, H. Roelofs, M. Pernach, and M. Pietrzyk, Mater. Sci. Forum, 892: 23 (2017).
  7. G. Liu, J. Liu, J. Zhang, M. Zhang, and Y. Feng, Materials, 14: 6900 (2021).
  8. X. Li., X. Zhou, Q. Jiang, and Z. Liu, JOM, 75: 2225 (2023).
  9. K. Ryttberg, M. K. Wedel, P. Dahlman, and L. Nyborg, J. Mater. Process. Technol., 209: 3325 (2009).
  10. T. Kozmel and S. Tin, Metall. Mater. Trans. A, 46: 3208 (2015).
  11. S. Benarrache, T. Benchatti, and H. Benhorma, Ann. Chim. Sci. Materiaux, 43: 11 (2019).
  12. S. G. Gautam and H. K. C. Kumar, J. Alloys Compd., 587: 380 (2014).
  13. T. Klein, S. Niknafs, R. Dippenaar, H. Clemens, and S. Mayer, Prakt. Metallogr., 52: 259 (2015).
  14. S. Y. P. Allain, S. Aoued, A. Quintin-Poulon, M. Gouné, F. Danoix, J.-C. Hell, M. Bouzat, M. Soler, and G. Geandier, Materials, 11, Iss. 7: 1087 (2018).
  15. S. Gaudez, J. Teixeira, S. Denis, G. Geandier, and S. Y. P. Allain, Mater. Charact., 185: 111740 (2022).
  16. S. I. Gubenko and V. V. Parusov, Deformatsiya Metallicheskikh Materialov [Deformation of Metallic Materials] (Dnepropetrovsk: ART-PRESS: 2006) (in Russian).
  17. S. Gubenko, Physical Nature of Plasticity and Strengthening of Metals During Deformation (Germany-Mauritius: Beau Bassin. LAP LAMBERT Academic publishing: 2020).
  18. H. J. McQueen and J. J. Jonas, J. Appl. Metalwork., 3: 410 (1985).
  19. J. Humphreys, G. S. Rohrer, and A. Rollett, Recrystallization and Related Annealing Phenomena (3rd Ed.) (Elsevier: 2017).
  20. T. Sakai, A. Belyakov, R. Kaibyshev, H. Miura, and J. J. Jonas, Prog. Mater. Sci., 60: 130 (2014).
  21. M. F. Ashby, R. W. Messler, R. Asthana, E. P. Furlani, R. E. Smallman, A. H. W. Ngan, R. J. Crawford, and N. Mills, Engineering Materials and Processes Desk Reference (1st Ed.) (USA: Elsevier: 2009).
  22. U. F. Kocks and H. Mecking, Prog. Mater. Sci., 48, Iss. 3: 171 (2003).
  23. E. Nes, Acta Metall. Mater., 43, Iss. 6: 2189 (1995).
  24. K. Huang, Towards the Modelling of Recrystallization Phenomena in Multipass Conditions: Application to 304L Steel (Ph.D. Thesis) (Paris: National School of Mines of Paris: 2012).
  25. P. A. Beck and P. R. Sperry, J. Appl. Phys., 21: 150 (1950).
  26. M. C. Theyssier and J. H. Driver, Mater. Sci. Eng. A, 272, Iss. 1: 73 (1999).
  27. W. B. Hutchinson, Acta Metall., 37, Iss. 4: 1047 (1989).
  28. P. A. Beck, J. Appl. Phys., 20: 633 (1949).
  29. R. W. Cahn, Proc. Phys. Soc., 63, Iss. 4: 323 (1950).
  30. P. R. Rios, F. Siciliano, H. R. Z. Sandim, R. L. Plaut, and A. F. Padilha, Mater. Res., 8, Iss. 3: 225 (2005).
  31. A. Belyakov, H. Miura, and T. Sakai, Mater. Sci. Eng. A, 255, Iss. 1−2: 139 (1998).
  32. E. Brünger, X. Wang, and G. Gottstein, Scr. Mater., 38, Iss. 12: 1843 (1998).
  33. X. Wang, E. Brünger, and G. Gottstein, Scr. Mater., 46, Iss. 12: 875 (2002).
  34. H. Beladi, P. Cizek, and P. D. Hodgson, Metall. Mater. Trans. A, 40: 1175 (2009).
  35. H. J. McQueen and J. J. Jonas, Treatise Mater. Sci. Technol., 6: 393 (1975).
  36. D. Hardwick and W. J. McG. Tegart, J. Inst. Met., 90: 17 (1961).
  37. J. J. Jonas, C. M. Sellars, and W. J. McG. Tegart, Met. Rev., 14, Iss. 1: 1 (1969).
  38. A. N. Belyakov and R. O. Kaibyshev, Phys. Met. Metallogr., 78: 240 (1994).
  39. C. Rossard and P. Blain, Mem. Sci. Rev. Metall., 56: 285 (1959).
  40. C. M. Sellars, Phylos. Trans. Roy. Soc. Lond. A, 288: 147 (1978).
  41. M. J. Luton and C. M. Sellars, Acta Metall., 17, Iss. 8: 1033 (1969).
  42. R. A. Petkovic, M. J. Luton, and J. J. Jonas, Can. Metall. Quart., 14, Iss. 2: 137 (1975).
  43. T. Sakai and J. J. Jonas, Acta Metall., 32, Iss. 2: 189 (1984).
  44. T. Sakai and J. J. Jonas, Encyclopaedia of Materials: Science and Technology (2nd Ed.): 7079 (2001).
  45. I. Weiss and J. J. Jonas, Metall. Trans. A, 10, Iss. 7: 831 (1979).
  46. R. A. P. Djaic and J. J. Jonas, Metall. Trans., 4: 621 (1973).
  47. R. W. Cahn, Physical Metallurgy (Amsterdam: North Holland Publishing Company: 1965).
  48. R. A. P. Djaic and J. J. Jonas, J. Iron and Steel Inst., 210: 256 (1972).
  49. R. A. Petkovic, M. J. Luton, and J. J. Jonas, Acta Metall., 27, Iss. 10: 1633 (1979).
  50. P. D. Hodgson and R. K. Gibbs, ISIJ Int., 32, Iss. 12: 1329 (1992).
  51. C. Roucoules, P. D. Hodgson, S. Yue, and J. J. Jonas, Metall. Mater. Trans. A, 25: 389 (1994).
  52. C. Roucoules and P. D. Hodgson, Mater. Sci. Tech., 11, Iss. 6: 548 (1995).
  53. H. Beladi, P. Cizek, and P. D. Hodgson, Scr. Mater., 62, Iss. 4: 191 (2010).
  54. H. Beladi, P. Cizek, and P. D. Hodgson, Acta Mater., 59, Iss. 4: 1482 (2011).
  55. Dierk Raabe, 23 - Recovery and Recrystallization: Phenomena, Physics, Models, Simulation. Physical Metallurgy (Fifth Edition) (Eds. David E. Laughlin and Kazuhiro Hono) (Elsevier: 2014), pp. 2291–2397.
  56. I. I. Novikov, Teoriya Termicheskoy Obrabotki Metallov [Theory of Thermal Processing of Metals] (Moskva: Metallurgiya: 1978) (in Russian).
  57. J. W. Bowden, F. H. Samuel, and J. J. Jonas, Metall. Trans. A, 22: 2947 (1991).
  58. P. R. Cetlin, S. Yue, J. J. Jonas, and T. M. Maccagno, Metall. Trans. A, 24: 1543 (1993).
  59. J. J. Jonas, Mater. Sci. Forum, 284−286: 3 (1998).
  60. J. J. Jonas, Steel Res. Int., 76, Iss. 5: 392 (2005).
  61. E. V. Oliinyk, E. V. Parusov, and I. M. Chuiko, Mater. of the Int. Sci. and Tech. Conf. Information Тechnologies in Metallurgy and Machine Building – ITMM’2024 (April 10–11, 2024, Dnipro) (Dnipro: Ukrainian State University of Science and Technologies: 2024), p. 57–64 (in Ukrainian).
  62. E. V. Parusov, O. B. Sychkov, S. I. Gubenko, S. O. Malashkin, and L. V. Sahura, Scientific Works of VNTU, 3: 1 (2017) (in Ukrainian).
  63. V. V. Parusov, A. B. Sychkov, V. A. Lutsenko, and E. V. Parusov, Metallurgical and Mining Industry, 6: 54 (2003) (in Russian).
  64. V. V. Parusov, I. N. Chuyko, O. V. Parusov, A. B. Sychkov, V. I. Suhomlin, Metallurgical and Mining Industry, 6: 61 (2013).
  65. V. V. Parusov, O. V. Parusov, I. N. Chuyko, A. B. Sychkov, Metallurgical and Mining Industry, 2, No. 2: 137 (2010).