CC BY
98
ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2011 р. Серія: Технічні науки Вип. 22
УДК 621.78:669.018.29
Рябикина М. А.1, Ткаченко Ф.К.2, Иванова Т.Ю.3, Ставровская В.Е.4
ВЫБОР РЕЖИМА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ПОЛУЧЕНИЕ СТАБИЛЬНОГО УРОВНЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
СТАЛИ КАТЕГОРИИ S355J2
В статье выполнен компьютерный анализ механических свойств конструкционной стали S355J2 после различных вариантов обработки. Для получения стабильного комплекса механических свойств согласно EN10025 предложена нормализация. Ключевые слова: механические свойства, нормализующая прокатка, структура.
Рябікіна М.А., Ткаченко Ф.К., Іванова Т.Ю., Ставровська В.Є. Вибір режиму термічної обробки, що забезпечує отримання стабільного рівня механічних властивостей сталі S355J2. У статті виконаний комп'ютерний аналіз механічних властивостей конструкційної сталi S355J2 після різних варіантів обробки.
Для здобуття стабільного рівня комплексу механічних властивостей відповідно EN10025 запропонована нормалізація.
Ключові слова:механічні властивості, нормалізуючи прокатка, структура.
M.A. Ryabikina, F.K. Tkachenko, T.Y. Ivanova, V.E Stavrovskaya. Choice Heat Treatment, Provides a Stable Level Mechanical Properties of Steel Category S355J2. In
the article made a computer analysis of the mechanical properties of steel S355J2 after different treatment options. To obtain a stable complex of mechanical properties according to EN 10025 proposed normalization.
Keywords: mechanical properties, normalizing rolling, structure.
Постановка проблемы. В практике совершенствования технологий получения листового проката широкое распространение имеют зависимости типа «химический состав - технологические факторы - структура - механические свойства» [1-3]. В связи с этим применение и дальнейшее развитие математико-статистических методов в управлении качеством продукции является одной из насущных задач в черной металлургии.
Анализ последних исследований и публикаций. Теоретические и прикладные аспекты применения компьютерного моделирования для анализа и прогнозирования свойств металлопродукции массового назначения рассмотрены во многих работах известных ученых различных стран. Весомый вклад в решение этой проблемы внесли: В.Л. Пилюшенко, H. Bhadeshia, J. Kusiak и др.
Цель статьи - Прогнозирование требуемого качества листового проката конструкционной стали S355 на основе анализа результатов механических испытаний в горячекатаном состоянии и после упрочнения по различным режимам.
Изложение основного материала. В работе исследованы структура и механические свойства конструкционной стали S355J2 в горячекатаном состоянии, после нормализующей прокатки и нормализации. Химический состав стали, %: Cmax=0,27; Mnmax=1,70; Simax=0,60; Pmax=0,045; Smax=0,045; Сэкв.тах=0,45. Требования стандарта EN 10025 к механическим свойствам листов толщиной 16-40 мм: о02 >345 МПа, оВ=470-630 МПа, 5>22 %, KV-20>27 Дж. Термическая обработка проката - по усмотрению изготовителя. В условиях ЛПЦ 3600 ОАО «МК «Азовсталь» листовую сталь S355J2 подвергают нормализующей прокатке или нормализации.
На основании анализа массива данных для стали S355J2 толщиной 10-30 мм в состояниях после горячей, нормализующей прокатки и нормализации вычислили следующие статистические показатели механических свойств: среднее арифметическое, мода, медиана, размах вариации, дисперсия, стандартное отклонение, асимметрия и эксцесс. Уровень надежности соответствует Р=95%. Результаты анализа в виде гистограмм средних значений характеристик механических свойств приведены на рис. 1.
1канд. техн. наук, доцент, ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь 2д-р техн. наук, профессор, ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь 3начальник термического сектора прокатной лаборатории ИТЦ ТУ ОАО «МК «Азовсталь»
4инженер термического сектора прокатной лаборатории ИТЦ ТУ ОАО «МК «Азовсталь»
121
ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2011 р. Серія: Технічні науки Вип. 22
а)
б)
в)
Рис. 1 - Сравнение уровней характеристик механических свойств стали S355J2 в различных состояниях: а - прочностные свойства, МПа; б - относительное удлинение, %; в - работа удара, Дж
Объем выборки для каждого варианта обработки составил —1500-3000 плавок. Звездочкой отмечены «провалы» механических свойств. Так, например, в горячекатаном состоянии o0,2mm =284 МПа, что не удовлетворяет требованиям стандарта DIN EN 10025, при этом o0,2max = 580 МПа. aBmm= 470 МПа, oBmax= 695 МПа, оба крайних значения удовлетворяют требованиям стандарта. Среднее значение работы удара КУ_20 =50 Дж, при этом наблюдается значительный разброс значений КУ_20 от 14 до 165 Дж. KVmin = 14 Дж, что также не соответствует требованиям стандарта (27 Дж).
После нормализующей прокатки получены следующие средние значения: о02=423 МПа, оВ=565 МПа, 5=28 %, KV-20= 93Дж. Прочностные характеристики и относительное удлинение в состоянии после обычной и нормализующей прокатки примерно одинаковы, в то время как энергия удара увеличилась на —40 Дж. Следует отметить, что после нормализующей прокатки наблюдаются значения o02mm =303 МПа, 5mm=22% и KVmm=23 Дж, что также не удовлетворяет требованиям стандарта EN 10025.
Средние характеристики механических свойств после нормализации при 930 °С состави-
122
ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2011 р. Серія: Технічні науки Вип. 22
ли: а02=360 МПа, аВ,=552 МПа, 5=29% , KV-20= 110 Дж, что соответствует требованиям DIN EN 10025. Анализ показал, что средние значения прочностных свойств уменьшаются при переходе от горячей прокатки к нормализующей прокатке и нормализации, а работа удара возрастает в обратном порядке. Одновременно средние значения работы удара KV-20 в ~4 раза превышают требуемый уровень. Более низкие средние показатели прочности после нормализации, возможно, обусловлены уменьшением вариации этих характеристик. Так, например, R=xmax—xmin для а02 составляет 296, 247 и 72 МПа соответственно. Для работы удара характерен значительный разброс значений для всех вариантов обработки, но только после нормализации KVmin=48 Дж, что выше требований стандарта на ~20 Дж. Для всех случаев хср~Мо~Ме. Закономерностей в изменении As и Ex от варианта обработки не обнаружено.
горячекатаное состояние
нормализующая прокатка
нормализация
Рис. 2 - Микроструктура стали после различных вариантов обработки
После нормализующей прокатки в структуре стали S355J2 сохраняется полосчатость, однако размер структурных составляющих становится заметно меньше, по сравнению с обычной горячей прокаткой (см. рис. 2).
Микроструктура нормализованного металла - феррито-перлитная, мелкозернистая, зерно № 9-8. Отсутствие полосчатости в расположении структурных составляющих и мелкозернистая феррито-перлитная структура обусловливают стабильность механических свойств и высоких значений работы удара листовой стали S355J2 после нормализации.
Выводы
1. Компьютерный анализ результатов механических испытаний листовой стали S355J2 толщиной 10-30 мм в горячекатаном состоянии, а также после нормализующей прокатки показал, что значения а0,2 и KV-20 в отдельных случаях (<1% базы данных) не соответствуют требованиям DIN EN10025.
123
ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2011 р. Серія: Технічні науки Вип. 22
2. Нормализующая прокатка позволяет получить средние значения механических свойств: о0,2=423 МПа, оВ=565 МПа, 5=28 %, KV-20= 93Дж непосредственно в технологическом потоке; однако она требует строгого соблюдения режима прокатки и последующего охлаждения.
3. Нормализация стали S355 от 930 оС обеспечивает получение стабильного уровня механических свойств: о0,2=360 МПа, оВ=552 МПа, 5=29% , KV-20= 110 Дж.
4. Изменение технологии обработки путем перехода от горячей прокатки к нормализующей прокатке и нормализации положительно влияет на микроструктуру стали, снижая полосчатость и увеличивая при этом степень дисперсности структуры.
Список использованных источников:
1. Z. Guo, W. Sha. Modelling the correlation between processing parameters and properties of marag-ing steels using artificial neural network // Computational Materials Science. - 2004. - 29 - P. 12-28
2. C. Galasso & E. Cosenza. Statistical analysis of reinforcing steel properties for seismic design of RC structures // Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Universita degli Studi di Napoli Federico II, Naples, Italy. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: // www. wpage.unina/it.
3. L.A. Dobrzanski, R. Honysz. Application of artificial neural networks in modeling of normalized structural steels mechanical properties // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. - 2009. - 32 - P. 37-45
Рецензент: А. М. Скребцов
д-р тех. наук, проф., ГВУЗ «ПГТУ» Статья поступила 5.12.2010
УДК 537.533.3
Соляник Н.Х. 1, Гаркуша Г.Г.2, Жерлицина О.В.3
ПРЕПАРИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОЙ
МИКРОСКОПИИ
Рассмотрены методики подготовки объектов для исследования сплавов на просвечивающем электронном микроскопе, реактивы и режимы препарирования объектов исследования для электронной микроскопии.
Ключевые слова: препарирование, электронная микроскопия, образец, реактив, реплика.
Соляник М.Х., Гаркуша Г.Г., Жерліцина О.В. Препарування об'єктів дослідження для електронної мікроскопії. Розглянуті методики підготовки об'єктів для дослідження сплавів на електронному мікроскопі, що просвічує, реактиви і режими препарування об'єктів дослідження для електронної мікроскопії.
Ключові слова: препарування, електронна мікроскопія, зразок, реактив, репліка.
N.Kh. Solyanik, G. G. Garkusha, O. V. Zherlitcina. Preparing standard of study for an electronic microscopy. The methods of preparation of objects are considered for research of alloys on a translucent electronic microscope, reagents and modes ofpreparing of research objects for an electronic microscopy.
Keywords: preparing, electronic microscopy, standard, reagent, remark.
Постановка проблемы. В отличие от световой микроскопии, где исследование микроструктуры металлических материалов проводится на микрошлифах массивных образцов на отражение, в просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) используются специальные пре-
1 доцент, Азовский морской институт Одесской национальной морской академии, г. Мариуполь
2 канд. техн. наук, профессор, Азовский морской институт Одесской национальной морской академии, г Мариуполь
3 ст. преподаватель, Азовский морской институт Одесской национальной морской академии, г. Мариуполь
124
