Стабілізація низькотемпературної ударної в’язкості товстих плит із конструкційних марок сталей коригуванням параметрів нормалізуючої прокатки

Анотація

Стаття присвячена вирішенню важливого технічного завдання, пов’язаного із забезпеченням стабільності механічних властивостей товстолистового конструкційного прокату (плит товщиною 51-100 мм), виготовленого за енергозбережною технологією нормалізуючої прокатки (НП). Хоча НП покликана замінити традиційну об’ємну нормалізацію шляхом подрібнення мікроструктури безпосередньо в процесі деформації, практичне застосування часто виявляє нестабільність показників низькотемпературної ударної в’язкості. Значна частина продукції не відповідає мінімальним вимогам щодо енергії поглинання (27 Дж при –20^оC), що зумовлює потребу в дороговартісних повторних випробуваннях або додатковій термічній обробці. У даному дослідженні вивчається складний взаємозв'язок між термомеханічними параметрами прокатки, еволюцією мікроструктури та хімічним складом для стабілізації якості сталей марки S355, мікролегованих Nb, V та Ti. Методологія дослідження ґрунтується на аналізі автоматизованих протоколів прокатки, які фіксують зусилля у кожному проході та інтервали охолодження, – у зіставленні з результатами випробувань на ударний згин за Шарпі та даними оптичної мікроскопії. Дослідженням встановлено, що визначальним фактором для досягнення високої в’язкості є ступінь деформаційної «проробки» структури на чистовій стадії прокатки. Експериментальні дані доводять, що для плит товщиною від 55 до 100 мм сумарний ступінь обтиснення на чистовій стадії має становити не менше 15-20% для забезпечення ефективної рекристалізації аустеніту та подрібнення феритного зерна. Зокрема, встановлено, що застосування максимальних зусиль прокатки в діапазоні від 29,4 МН до 34,3 МН (3000–3500 тс) під час перших чистових проходів при 850-870^оC сприяє формуванню стабільної дрібнозернистої структури «феррит+перліт» із номер зерна 8-10 згідно з ISO 643. Зниження зусилля прокатки до 13,2-16,2 МН (1350-1650 тс) призводить до утворення неоднорідної структури, що характеризується крупним зерном (№ 6-8) та наявністю бейнітних смуг поза осьової зони, через що енергія удару падає до критичних значень 3-12 Дж. Крім того, в статті кількісно оцінено вплив металургійної «чистоти» та хімічного складу на стабільність низькотемпературної ударної в’язкості. Встановлено, що «крихкі» зразки мали значно вищу кількість недеформівних силікатів (у середньому на 0,92 бала вище) порівняно із «в'язкими» зразками. Крім того виявлено взаємокомпенсуючий зв'язок між вмістом вуглецю та розміром зерна: зниження вмісту вуглецю в сталі зменшує частку перліту, тим самим підтримуючи високу енергію удару навіть за наявності укрупненого зерна фериту. За результатами дослідження розроблено вдосконалений технологічний регламент НП, виконання якого забезпечить зниження рівня браку, що гарантує якість продукції без додаткової термічної обробки