CC BY
11
УДК: 620.172.2
ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОРЯЧЕОЦИНКОВАННОГО ПРОКАТА С BH-ЭФФЕКТОМ В ТЕЧЕНИИ ГАРАНТИЙНОГО ПЕРИОДА Бахтин Алексей Сергеевич, инженер (e-mail: bahtin_as@nlmk.com) Панин Виталий Николаевич, рук. проектов (e-mail: panin_vn@nlmk.com) Белоусов Владислав Александрович, к.ф.-м.н., нач. отдела (e-mail: belousov_va@nlmk.com) Копылов Дмитрий Викторович, рук. группы (e-mail: kopylov dv@nlmk.com) ПАО «НЛМК», г.Липецк, Россия
Статья посвящена анализу изменения нормируемых прочностных характеристик горячеоцинкованного проката марки HX220BD по стандарту EN 10346:2015 в течение гарантийного периода. По результатам выполнения работы получены данные о необходимом уровне механических свойств на момент отгрузки проката, позволяющих обеспечить эксплуатационные свойства в течение трёх месяцев.
Ключевые слова: горячеоцинкованный прокат, механические свойства, естественное старение, стальная основа, термическое упрочнение.
В настоящий момент в автомобильной промышленности для одновременного обеспечения высокой штампуемости и при этом высокой прочности при изготовлении деталей кузова автомобилей применяется сталь с эффектом термического упрочнения (Bake Hardening). В изначальном состоянии сталь с BH-эффектом обладает высокой пластичностью, а при последующей сушке лакокрасочного покрытия, нанесённого на нее, упрочняется. Это происходит за счет способности атомов углерода активно закреплять подвижные дислокации в феррите при повышенной температуре. Именно это приводит к упрочнению штампованных деталей во время сушки лакокрасочного покрытия при температурах от 150 до 200 °С [1,2].
В ПАО «НЛМК» до последнего времени отсутствовал опыт производства проката с BH-эффектом. В связи с наличием требований рынка на обеспечение данным видом продукции была разработана технология производства горячеоцинкованного проката марки HX220BD по стандарту EN 10346:2015, подразумевающая выплавку в конверторе низкоуглеродистой стали (~0,02 % C масс.), горячую прокатку на толщины 2,8 - 4,2 мм, травление, холодную прокатку на конечную толщину 0,7 - 2,0 мм, отжиг и нанесение цинкового покрытия в агрегате непрерывного горячего цинкования (АНГЦ).
Как известно, одним из недостатков низкоуглеродистых сталей является склонность к естественному старению, из-за чего со временем происходит
изменение механических свойств готовой продукции в сторону упрочнения и снижения пластичности. Для производителей одним из главных требований является «гарантия сохранения механических свойств при хранении на складе». В связи с этим, в стандарте БК 10346:2015 для марки НХ220ВБ установлен гарантийный период - 3 месяца с даты отгрузки потребителю [3].
Для оценки естественного старения произведённого в ПАО «НЛМК» го-рячеоцинкованного проката был осуществлён отбор проб для испытаний нормируемых механических свойств (таблица 1).
Таблица - Нормируемые механические свойства [3]
Предел текучест и, 002, Н/мм2 Временное сопротивлени е разрыву, ов, Н/мм2 Относительное удлинение 64, % Коэффициент пластической анизотропии К-90 Показатель деформационного упрочнения п90 Индекс тер-моупрочне-ния ВН21
220 -280 320 - 400 > 32 > 1,2 > 0,15 > 30
1 Разность между условным пределом текучести пластически удлинённой на 2 % пробы и нижним пределом текучести или условным пределом текучести той же самой пробы после дополнительной термообработки при 170 °С с выдержкой 20 минут [4].
Испытания механических свойств производились в момент отбора проб (после обработки в АНГЦ или 0) и с интервалами 30, 60 и 90 дней. Результаты эксперимента представлены на рисунках 1-6.
Рис. 1. Изменение предела текучести (220 < о02 < 280 МПа)
Рис. 2. Изменение предела прочности (320 < ов < 400 МПа)
Рис. 3. Изменение относительного удлинения (64 > 32 %)
Распределение индекса термоупрочнения (ВН-эффекта) не представлено, т.к. данный показатель находится на одном уровне и в среднем составляет 50-60 МПа.
Исходя из представленных выше графиков, можно сделать вывод, что в момент производства опытного проката механические свойства во всем диапазоне толщин соответствовали марке НХ220ВБ по БК 10346:2015. Однако, с течением времени, за счет процессов естественного старения, наблюдается их существенное ухудшение, в том числе выход за границы требований, а именно:
- увеличение предела текучести на 22,8 МПа;
- увеличение предела прочности на 24,6 МПа;
- уменьшение относительного удлинения на 5,2 %;
- увеличение коэффициента пластической анизотропии на 0,16;
- уменьшение показателя деформационного упрочнения на 0,031.
Рис. 4. Изменение коэффициента пластической анизотропии (Я90 > 1,2)
Рис. 5. Распределение показателя деформационного упрочнения (п90 > 0,16)
На основе этих данных можно сделать вывод, что при производстве оцинкованного проката HX220BD по EN10346:2015 с низкоуглеродистой стальной основой и толщиной готовой продукции в диапазоне 0,7-2,0 мм необходимо получать следующие механические характеристики при аттестации данной продукции:
- 220 < оТ < 257 Мпа;
- 320 < оВ < 375 Мпа;
- §4 > 37,2 %;
- R90 > 1,36;
- П90 > 0,19;
При получении указанных механических свойств производимый оцинкованный прокат будет соответствовать стандарту EN 10346:2015 на весь гарантийный период (3 месяца).
Заключение
Проведение данной работы позволило выявить недостатки текущей технологии и определить изменение нормируемых прочностных характеристик. Также получены данные о необходимом уровне механических свойств на момент отгрузки проката, позволяющих обеспечить требуемые EN механические свойства в течении трех месяцев.
Список литературы
1. D. K. Matlock, B. J. Allen and J. G. Speer; Proc. Conf. On «Modern LC and ULC sheet steels for cold forming: processing and properties», (ed. W. Bleck), Institute of Ferrous Metallurgy, Aachen, Germany, 1998, pp. 265 - 276.
2. Das, S. Bake Hardening in Low and Medium Carbon Steels. Ph. D. Thesis; Indian Institute of Technology, Kharagpur, 2012.
3. EN 10346:2015. Прокат плоский стальной с непрерывным покрытием, нанесённым методом погружения в расплав, для холодной штамповки. Технические условия поставки.
4. EN 10325:2006. Сталь - определение повышения предела текучести при помощи термообработки (коэффициент вторичного упрочнения).
Bakhtin Alexey Sergeevich, graduate student Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia Panin Vitalii Nikolaevich, Projects Manager Technology Projects, JSM NLMK, Lipetsk, Russia
Belousov Vladislav Aleksandrovich, Cand. Physico-Mathematical Sci. JSM NLMK, Lipetsk, Russia
Kopylov Dmitry Viktorovich, Head of coating technologies group JSM NLMK, Lipetsk, Russia
EVALUATION OF CHANGES IN STRENGTH CHARACTERISTICS OF HOT-DIP GALVANIZED BH-STEEL DURING THE WARRANTY PERIOD Abstract. The paper is devoted to the analysis of changes in the specified strength characteristics of HX220BD hot-dip galvanized steel according to EN 10346:2015 during the warranty period. The study has yielded data on the required level of mechanical properties at the time of rolled product shipment ensuring operational properties for three months. Keywords: hot-dip galvanized steel, mechanical properties, natural aging, steel substrate, bake hardening.
