Дослідження процесів старіння холоднокатаного прокату з киплячих марок сталі

Анотація

У роботі проведено комплексне дослідження нестабільності механічних властивостей холоднокатаних сталей марок 08кп та DC01, виготовлених в умовах мартенівського виробництва ПАТ «Запоріжсталь». Проблема стабільності структури та властивостей металевих матеріалів протягом тривалого часу є однією з центральних у сучасній металургії та матеріалознавстві. Актуальність дослідження обумовлена високою чутливістю киплячих сталей до процесів деформаційного старіння через відсутність у їхньому складі алюмінію та наявність вільного азоту. Мартенівська сталь характеризується специфічним вмістом газів та неметалевих включень, що робить її більш чутливою до нестабільності властивостей у часі порівняно зі спокійними марками сталі. Об’єктом дослідження є механічні властивості низьковуглецевих сталей, які змінюються внаслідок старіння металу та обумовлюють основні якісні характеристики прокату. Дослідження проведені на відпаленому та потім продресированому з обтисненням 1% холоднокатаному прокаті. Зразки зберігалися при кімнатній температурі, а випробування на розрив проводилися щотижня протягом пів року. На основі отриманих даних за допомогою середовища Microsoft Excel були побудовані регресійні криві зміни механічних властивостей сталей у часі. Встановлено, що протягом шести місяців природного старіння найбільш суттєвих змін зазнає межа плинності, яка зростає в середньому на 10% (20–35 МПа). Значне зростання межі плинності спостерігається після 30 діб зберігання. Показники межі міцності та відносного подовження демонструють вищу стабільність і змінюються не суттєво. Фізична природа цього явища в досліджуваних сталях пов’язана з міграцією вільних атомів вуглецю та азоту до дислокацій з утворенням «атмосфер Коттрелла», які блокують рух дислокацій при початковій стадії пластичної деформації. Оскільки сталь мартенівської виплавки не містить алюмінію, який міг би зв’язати азот у стабільні нітриди, процеси старіння розвиваються інтенсивніше, ніж у спокійних конвертерних сталях. Виявлено, що додатковий розкид властивостей пов’язаний з природною ліквацією хімічних елементів (C, Mn, S, P) по довжині та ширині рулону, про що свідчить низький коефіцієнт детермінації R² кривих старіння. Отримані результати дозволяють уточнити гарантійні терміни зберігання прокату та надати рекомендації споживачам щодо термінів його переробки для запобігання зниженню штампованості металу