Аналіз впливу деформаційного пророблення безперервнолитих заготовок на макроі мікроструктуру конструкційних сталей (огляд)

Abstract

UK: Мета дослідження − аналіз результатів існуючих досліджень щодо впливу гарячої деформації на показники якості та способів оцінювання деформаційного пророблення макро- та мікроструктури металопродукції з конструкційних сталей. Аналіз публікацій. Питаннями дослідження впливу режимів деформації на пророблення структури готових виробів займалося багато колективів учених, таких як О. П. Чекмарьов, І. Я. Тарновський, М. Я. Дзугутов, В. О. Тюрін і їх послідовники. Наразі опубліковано велику кількість праць, в яких наведено результати досліджень впливу ступеня деформації на структуру і механічні властивості прокату з безперервнолитих заготовок. Результати. За результатами аналізу встановлено, що сучасні технології виробництва безперервнолитих заготовок (БЛЗ)і гарячої прокатки дозволяють забезпечити відповідність якості поверхні, макро- і мікроструктури, механічних властивостей прокату при певному коефіцієнті загальної витяжки. Мінімальний коефіцієнт витяжки, необхідний для мінімізації дефектів макроструктури та стабілізації механічних властивостей, збільшується з ростом умісту вуглецю та легуючих елементів у сталі. Наукова новизна. Дано визначення деформаційної пророблюваності з позицій матеріалознавства як роздроблення дендритної структури литого металу в процесі деформації початкового злитка. На пророблюваність структури сталі під час гарячої деформації впливає розмір початкової безперервнолитої заготовки через її макроструктуру та схему напружено-деформованого стану: чим більший переріз БЛЗ, тим більш нерівномірна лита структура та несприятливий напружено-деформований стан у центральній зоні заготовки. Практична значимість. Розроблено методологічні основи для кількісної оцінки прямого впливу деформаційної дії на мікроструктуру конструкційних сталей з використанням коефіцієнта пророблюваності структури К. Це дозволяє виконати кількісне оцінювання інтенсивності та локалізації деформації в об’ємі заготовки та дає можливість аналізувати технологічні процеси обробки металів тиском зі свідомо високим ступенем нерівномірності деформації.

RU: Цель исследования − анализ результатов существующих исследований влияния горячей деформации на показатели качества и способов оценки деформационной проработки макро- и микроструктуры металлопродукции из конструкционных сталей. Анализ публикаций. Вопросами исследования влияния режимов деформации на проработку структуры готовых изделий занималось много ученых, таких как А. П. Чекмарев, И. Я. Тарновский, Н. Я. Дзугутов, В. А. Тюрин и их последователи. К настоящему времени опубликовано большое количество работ, в которых приведены результаты исследований влияния степени деформации на структуру и механические свойства проката из непрерывнолитой заготовки (НЛЗ). Результаты. По результатам анализа установлено, что современные технологии производства непрерывнолитых заготовок и горячей прокатки позволяют обеспечить соответствие качества поверхности, макро- и микроструктуры, механических свойств проката при определенном коэффициенте общей вытяжки. Минимальный коэффициент вытяжки, необходимый для минимизации дефектов макроструктуры и стабилизации механических свойств, увеличивается с ростом содержания углерода и легирующих элементов в стали. Научная новизна. Дано определение деформационной проработки с позиций материаловедения как раздробление дендритной структуры литого металла в процессе деформации начального слитка. На проработку структуры стали при горячей деформации влияет размер начальной непрерывнолитой заготовки из-за ее макроструктуры и схемы напряженно-деформированного состояния: чем больше сечение НЛЗ, тем более неравномерна литая структура и неблагоприятное напряженно-деформированное состояние в центральной зоне заготовки. Практическая значимость. Разработаны методологические основы для количественной оценки прямого влияния деформационного воздействия на микроструктуру конструкционных сталей с использованием коэффициента проработанности структуры К. Это позволяет выполнить количественную оценку интенсивности и локализации деформации в объеме заготовки и дает возможность анализировать технологические процессы обработки металлов давлением с заведомо высокой степенью неравномерности деформации.

EN: The purpose of the study is to analyze the results of existing studies of the effect of hot deformation on quality indicators and methods for assessing the deformation processing of the macro- and microstructure of metal products made of structural steels. Analysis of existing publications on the subject − matters of research of influence of deformation modes in the elaboration of the structure of the finished product takes a lot of teams of scientists, such as A.P. Chekmarev, I.Yu. Tarnowskyi, N.Yu. Dzugutov, V.A. Tyurin and their followers. Now, a large number of works have been published, which provide the results of studies of the effect of the degree of deformation on the structure and mechanical properties of rolled products from a continuously cast billet. Results. Based on the results of the analysis, it was found that modern technologies for the production of continuously cast billets and hot rolling make it possible to ensure compliance with the surface quality, macro- and microstructure, mechanical properties of rolled products at a certain coefficient of total stretch. The minimum coefficient of drawing required to minimize the macrostructure defects and mechanical properties of stabilization, increases with increasing carbon content and alloying elements in the steel. Scientific novelty. This definition of deformation processing from the standpoint of materials science, as fragmentation of the dendritic structure of cast metal in the process of deformation of the initial ingot. The design of the steel structure during hot deformation is influenced by the size of the initial continuously cast billet due to its macrostructure and the stress-strain state pattern: the larger the BLZ section, the more uneven the cast structure and unfavorable stress-strain state in the central zone of the billet. Practical significance. The developed methodological foundations for a quantitative assessment of the direct effect of deformation effect on the microstructure of structural steels using the structural development coefficient K. This allows for a quantitative assessment of the intensity and localization of deformation in the volume of the workpiece and makes it possible to analyze the technological processes of metal forming with a deliberately high degree of non-uniformity of deformation.