Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей
На примере малоуглеродистой стали, деформированной прокаткой со сдвигом, показано, что горячая интенсивная пластическая деформация (ИПД) приводит к формированию структур с мелким, однородным, изотропным, равноосным зерном с преимущественно большеугловыми границами и низкой плотностью дислокаций в те...
Saved in:
| Published in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69565 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей / Е.Г. Пашинская, A.В. Завдовеев // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 113-124. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859824552868052992 |
|---|---|
| author | Пашинская, Е.Г. Завдовеев, А.В. |
| author_facet | Пашинская, Е.Г. Завдовеев, А.В. |
| citation_txt | Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей / Е.Г. Пашинская, A.В. Завдовеев // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 113-124. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | На примере малоуглеродистой стали, деформированной прокаткой со сдвигом, показано, что горячая интенсивная пластическая деформация (ИПД) приводит к формированию структур с мелким, однородным, изотропным, равноосным зерном с преимущественно большеугловыми границами и низкой плотностью дислокаций в теле зерна. Особенности структуры наследуются при дальнейших деформационных воздействиях. Показано, что применение прокатки со сдвигом, совмещенной с холодным волочением, позволяет получить проволоку малых сечений без промежуточного отжига благодаря большому запасу пластичности.
На прикладі маловуглецевої сталі, деформованої прокаткою зі зсувом, показано, що гаряча інтенсивна пластична деформація (ІПД) призводить до формування структур з дрібним, однорідним, ізотропним, рівноосьовим зерном з переважно великокутовими межами й низькою щільністю дислокацій у тілі зерна. Особливості структури наслідуються при подальших деформаційних діях. Показано, що застосування прокатки зі зсувом, суміщеної з холодним волочінням, дозволяє отримати дріт малих перерізів без проміжного відпалу завдяки великому запасу пластичності.
By the example of low-carbon steel deformed by rolling with shear, it is shown that hot severe plastic deformation (SPD) results in formation of structures with fine homogeneous isotropic uniaxial grains, dominating high-angle boundaries and low density of dislocations in the bulk of the grain. The features of the structure are inherited after the succeeding deformations. It is shown that the use of rolling with shear combined with cold drawing allows obtaining of the wire of small cross-section without intermediate anneal due to high reserve of plasticity.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:27:56Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
© Е.Г. Пашинская, A.В. Завдовеев, 2012
PACS: 61.72.−у, 62.20.Fe, 81.40.Ef
Е.Г. Пашинская, A.В. Завдовеев
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОКАТКИ СО СДВИГОМ И ТРАДИЦИОННОГО
ВОЛОЧЕНИЯ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ
МАЛОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
Статья поступила в редакцию 25 июня 2012 года
На примере малоуглеродистой стали, деформированной прокаткой со сдвигом,
показано, что горячая интенсивная пластическая деформация (ИПД) приводит к
формированию структур с мелким, однородным, изотропным, равноосным зерном
с преимущественно большеугловыми границами и низкой плотностью дислокаций в
теле зерна. Особенности структуры наследуются при дальнейших деформацион-
ных воздействиях. Показано, что применение прокатки со сдвигом, совмещенной с
холодным волочением, позволяет получить проволоку малых сечений без промежу-
точного отжига благодаря большому запасу пластичности.
Ключевые слова: малоуглеродистая сталь, интенсивная пластическая деформация,
границы зерен, свойства, структура
Введение
Интенсивные пластические деформации металлов являются признанным ин-
струментом для формирования мелкодисперсных структур. Под ИПД понимает-
ся деформация в условиях действия нескольких сил или моментов сил. К таким
схемам деформации, активно развивающимся в последнее время, относится
ИПД с применением высокого давления и сдвига. Для различных классов мате-
риалов накопилось значительное количество данных о совместном влиянии
сдвиговых напряжений и давления на процессы структурообразования [1−7]. Со-
вокупность этих двух факторов дает возможность осуществить процесс холод-
ной пластической деформации с накоплением степени деформации [8,9]. Полу-
чены материалы с высоким уровнем прочности при сохранении пластичности,
однако известные схемы не позволяют изготавливать эти материалы в количест-
ве, достаточном для широкого применения в хозяйственной деятельности.
Именно поэтому особый интерес вызывают схемы непрерывной ИПД, кото-
рые дают возможность получить материалы с измененным соотношением
прочность−пластичность в объемах, пригодных для промышленного использо-
вания. Наиболее распространенными схемами горячей (теплой) ИПД являются
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
114
всесторонняя изотермическая ковка [10], используемая для промышленного
изготовления слитков из сплавов титана, и прокатка со сдвигом − для деформа-
ции слитков сталей [11]. Горячая ИПД позволяет сформировать мелкое, одно-
родное, изотропное, равноосное зерно с преимущественно большеугловыми
границами и низкой плотностью дислокаций в его теле (хотя размеры этого
зерна существенно больше, чем у полученного при холодной ИПД).
Следствием формирования такой структуры являются:
1) возможность получения сталей с высоким уровнем прочности и пла-
стичности одновременно. Так, в работе [12] на примере углеродистой стали
70 показана возможность изготовления такого материала;
2) формирование структуры без анизотропии по отношению к оси дефор-
мации [13]. Это дает возможность получить высокий уровень запаса пла-
стичности (σy/σb) в случае дальнейших холодных обработок [14,15].
Цель данной статьи − проведение анализа структуры и свойств малоуглеро-
дистой стали после горячей прокатки со сдвигом и традиционного холодного
волочения в сравнении со стандартной прокаткой и холодным волочением.
Методика эксперимента
В качестве исследуемого материала была выбрана малоуглеродистая конст-
рукционная сталь марки 08Г2С (табл. 1). Использовались такие деформационные
методы, как горячая традиционная прокатка (ТП) и горячая прокатка со сдвигом
(ПС) (обе в комбинации с холодным волочением). Для анализа свойств и струк-
туры применяли различные методики, такие как: испытания на растяжение и из-
гиб, определение микротвердости и плотности, рентгеноструктурный анализ,
трансмиссионная и сканирующая электронная микроскопия, оптическая микро-
скопия, фрактография, а также дифракция обратнорассеянных электронов (ДОЭ).
Таблица 1
Химический состав стали 08Г2С
C Mn Si S P Cr Ni Cu N2
0.08 1.87 0.82 0.020 0.022 0.02 0.02 0.02 0.007
Анализ текстуры образцов был выполнен с помощью метода ДОЭ. В от-
личие от традиционных рентгеновских методов, которые позволяют анали-
зировать большую площадь образца, применяя ДОЭ, можно исследовать ло-
кальные участки. Таким образом, ДОЭ позволяет проводить детальные из-
мерения текстуры в выбранных участках при различных обработках.
Реализуется схема горячей ПС со значительными разовыми обжатиями. Ее
особенностью является создание значительных сдвиговых деформаций в про-
цессе формоизменения в калибрах. При этом пластическую деформацию ме-
талла осуществляют не менее двух раз при температуре ниже температуры
нижней критической точки фазовых превращений, с частичным обжатием не
менее 0.10 в парах калибров, где первый в паре является пластовым, а второй −
ребровым простой формы. Следующее охлаждение проводят в любой из охла-
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
115
ждающих сред со скоростью не менее 1.5°С/min до температуры конца струк-
турных преобразований. Особенностью схемы является то, что прокатку в реб-
ровых калибрах осуществляют при смещении их ручьев относительно друг
друга вдоль оси валков (рис. 1) на расстоянии 0.05−0.20 ширины ручья [11].
а б
Рис. 1. Очаг деформации в сдвиговом калибре при прокатке со сдвигом: а − изо-
метрия (общий вид), б − схема очага
Для оценки деформации, накопленной при прокатке со сдвигом, восполь-
зуемся схемой, представленной на рис. 1,б. Так, при ПС деформацию можно
разложить на деформацию прокатки и деформацию сдвига. Для определения
степени деформации прокатки воспользуемся формулой e = ln(S/S0), что в
нашем случае даст e = 0.36.
Деформацию сдвига рассчитаем по формуле, предназначенной для опреде-
ления деформации при РКУП, а именно ctgθ2
3
e = [16]. Ввиду неоднородности
очага деформации необходимо проинтегрировать данное выражение по всем
углам θ. Для упрощения расчетов возьмем 3 точки, как показано на схеме рис.
1,б, и, усреднив накопленную деформацию, получим оценку среднего значения
накопленной деформации в сдвигающем калибре e = 0.14. Таким образом, об-
щая накопленная деформация будет e = 0.36 + 0.14 = 0.5, что на 40% больше,
чем в случае прокатки без сдвига. Данные оценки удовлетворительно согласу-
ются с экспериментальными измерениями мощности, потребляемой двигате-
лями сдвигающих валков [13]. Как известно, мощность прямо пропорциональ-
но связана с давлением на рабочий инструмент и накопленной деформацией. В
работе [13] установленная экспериментально разница потребляемой мощности
составляет 30%, что на 10% меньше, чем изменение деформации в наших
оценках. Таким образом, оценка степени деформации, выполненная расчетным
путем, расходится на 10% с экспериментально установленной величиной, что
является вполне допустимым с учетом того, что для ее оценки использовалась
формула для расчета деформации при РКУП.
Результаты и их обсуждение
1. Влияние прокатки со сдвигом на свойства и структуру
малоуглеродистой стали
Эксперименты показали, что прочностные свойства металла при ПС и ТП
сопоставимы. В то же время пластические характеристики имеют особенно-
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
116
сти. Технологическая пластичность металла при ПС на 60% выше, чем в
случае применения традиционной прокатки (табл. 2).
Таблица 2
Свойства малоуглеродистой стали 08Г2С после прокатки
Вид обработки ρ, g/сm3 σb, MPa ψ
Традиционная прокатка 7.75 690 45
Прокатка со сдвигом 7.76 620 75
Такие отличия в пластических характеристиках можно объяснить, про-
анализировав структуру металла. При ПС средний диаметр перлитных коло-
ний в два раза меньше среднего диаметра колоний при ТП. Следует отме-
тить, что по данным оптической микроскопии и растровой электронной
микроскопии структура металла после прокатки со сдвигом характеризуется
изотропностью структуры в поперечном и продольном сечениях. Для ПС-
металла наблюдаются равноосность зерен и отсутствие разнозернистости
(рис. 2), в отличие от ТП-технологии.
К тому же материал, обработанный по схеме ПС, обладает относительно
чистым от дислокаций ферритным зерном (плотность дислокаций в теле зерна
а б
в г
Рис. 2. ДОЭ карты горячекатаной малоуглеродистой стали 08Г2С, полученной по раз-
ным технологиям (поперечное сечение): а, в – ТП; б, г − ПС; а, б – карты контрастов; в,
г − карты границ зерен (зеленые – малоугловые границы, черные − большеугловые)
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
117
на 3 порядка меньше, чем при ТП) и более утолщенными границами зерен
(рис. 3). Кроме того, видны следы стока дислокаций на границы зерен. Это
свидетельствует о том, что при деформации прокаткой со сдвигом происхо-
дят интенсификация движения дефектов и их активный сток на границы зе-
рен, вследствие чего последние утолщаются. Высокая подвижность дисло-
каций обусловлена тем, что при прокатке со сдвигом в материале преобла-
дают дислокации с винтовой компонентой, которые в процессе деформации
могут менять свою плоскость скольжения [13].
а б
На рис. 4 приведены данные по количеству большеугловых и малоугло-
вых границ в малоуглеродистой стали, полученной по разным технологиям.
Хорошо видно, что стандартная схема деформации формирует большое
(70%) количество малоугловых границ, а прокатка со сдвигом − в основном
(90%) большеугловые границы.
Анализ текстуры, выполненный с помощью ДОЭ, показал, что применяя
ПС-технологию, мы получаем материал с менее выраженной аксиальностью
текстуры, т.е. с меньшей анизотропностью структуры. При горячей прокатке
формируется характерная текстура прокатки (рис. 5,а, плоскости (110) – ха-
рактерные для ОЦК-материалов), в то время как с применением ПС-техно-
логии такого не наблюдается, и в целом полюсные фигуры имеют меньшую
остроту пиков (рис. 5,б).
Рис. 3. Тонкая структура
малоуглеродистой горя-
чекатаной стали 08Г2С
(поперечное сечение),
×20000: а – ТП, б − ПС
Рис. 4. Распределение раз-
ориентировок границ зерен
горячекатаной малоуглеро-
дистой стали 08Г2С, полу-
ченной по разным техноло-
гиям (поперечное сечение):
1 − ПС, 2 – ТП
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
118
а
б
в
г
Рис. 5. Прямые (а, б) и обратные (в, г) полюсные фигуры рекристаллизованных зе-
рен: а, в – исходные состояния; б, г – после ВЭ
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
119
Анализ обратных полюсных фигур может давать информацию не только о
наличии текстуры в образце, но и о механизмах, протекающих в процессе об-
работки (рис. 5,в,г). Как видно из рисунка, в плоскости, перпендикулярной
прокатке (Z0), имеются отличия. Так, для ТП полюсная плотность сосредото-
чена между направлениями 〈100〉 и 〈101〉, в то время как при ПС максимальная
полюсная плотность сосредоточена у направления 〈111〉. Ввиду того, что ос-
новной системой скольжения для ОЦК-материалов является {110}〈111〉, мож-
но говорить о том, что при ПС активно развито скольжение в направлении,
поперечном оси деформации. Такое поведение материала можно связать с ак-
тивным поперечным перетеканием стали в деформирующих калибрах.
2. Влияние комбинации прокатки со сдвигом и последующего волочения
на свойства и структуру малоуглеродистой стали
Анализируя изменения физико-механических характеристик малоуглероди-
стой стали при комбинации прокатки со сдвигом и последующим холодным
волочением (ПСВ) (рис. 6) в сравнении с традиционной технологией прокатки,
совмещенной с холодным волочением (ТПВ), можно сказать следующее:
1) в изменениях плотности и микротвердости ТПВ-материала (рис. 6,а)
проявляется классическое поведение. С увеличением степени деформации
микротвердость растет, а плотность падает. Некоторый рост плотности при
степени деформации е = 0.4 обусловлен применением смягчающего отжига
(Т = 600°С, τ = 1 h) ввиду невозможности дальнейшего деформирования.
Спад микротвердости на заключительном этапе обусловлен накоплением
пористости и микротрещинами;
2) при использовании ПСВ (рис. 6,а) меняется характер поведения плотно-
сти и микротвердости. Если для классического случая с ростом микротвердо-
сти плотность падает, то в данном случае наблюдается абсолютно иная кар-
тина. На первом этапе (е = 0−0.5) микротвердость и плотность уменьшаются,
а на втором этапе (е = 0.5−1.5) с ростом микротвердости повышается и плот-
ность. Данный эффект увеличения плотности стали с ростом деформации во-
лочением наблюдался также другими авторами [17] при волочении малоугле-
родистой стали, полученной предварительным деформированием РКУП.
0.0 0.5 1.0 1.5
7.70
7.75
7.80
e
D
en
si
ty
, g
/c
m
3
1.5
2.0
2.5
M
ic
ro
ha
rd
ne
ss
, 1
03 M
Pa
0.0 0.5 1.0 1.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
e
Y
el
d
st
re
ss
, 1
03 M
Pa
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
N
um
be
r o
f b
en
ds
а б
Рис. 6. Свойства образцов горячекатаной малоуглеродистой стали, полученной по
разным технологиям: - - - – ТПВ, ––– – ПСВ
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
120
Такое поведение материала может быть объяснено эффектом интенси-
фикации движения дефектов [13] при деформации со сдвигом. При ИПД в
материале аккумулируется большее количество энергии, которая диссипи-
рует за счет образования дислокаций с винтовыми компонентами и увели-
чения их подвижности. Поэтому при дальнейшей деформации дислокации
аннигилируют. Это может происходить вследствие двух процессов. Пер-
вый по механизму близок к эффекту Баушингера, так как меняется знак
приложения нагрузки и металл течет в направлении, перпендикулярном
последнему такту деформации. Второй процесс − это активный сток вакан-
сий и дислокаций на границы зерен вследствие интенсифицированного
движения дефектов;
3) при увеличении степени деформации имеются особенности в измене-
нии прочностных и пластических характеристик (рис. 6,б). Процесс упроч-
нения и потери пластичности при традиционной прокатке и последующем
волочении происходит более интенсивно. С предварительным применением
ПС-технологии упрочнение идет не так интенсивно, однако при предельной
степени деформации е = 1.5 значение σy = 1320 MPa (в отличие от обработки
ТПВ, для которой σy = 900 MPa). Значение технологической пластичности
при ПСВ на 25% больше, чем при ТПВ. Следует отметить, что при одинако-
вых показателях пластических характеристик ПС-технология обеспечивает
на 25% большее значение предела текучести.
Оптимальные значения прочности и пластичности при применении ПС-
технологии достигаются с минимумом показателя анизотропии микротвер-
дости (е = 0.6) (рис. 7). Для ТПВ на I этапe волочения до е = 0.38 наблюдает-
ся значительный рост анизотропии в отличие от схемы ПСВ, где на первых
этапах анизотропия микротвердости не растет, а убывает.
На II этапе волочения для схемы ТПВ происходит резкое снижение ани-
зотропии микротвердости вследствие отжига. На III этапе для ТПВ наблю-
дается дальнейшее снижение анизотропии микротвердости вследствие фор-
мирования пор и микротрещин. На начальных этапах волочения анизотро-
пия микротвердости определяется анизотропией зеренной структуры, т.е.
Рис. 7. Анизотропия микротвер-
дости образцов горячекатаной
малоуглеродистой стали, полу-
ченной по разным технологиям:
● – ТПВ, ■ – ПСВ. Римские циф-
ры обозначают этапы волочения
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
121
плотностью границ зерен и дислокаций в теле зерна, в то время как при раз-
витой деформации большее влияние на уровень микротвердости оказывают
объемные дефекты – поры и микротрещины. Это хорошо иллюстрирует рис. 7,
кривая для ПСВ, III этап. Таким образом, на III этапе деформации поведение
деформируемого материала совпадает для ТПВ и ПСВ и отличается прин-
ципиально для I и II этапов.
На III этапе деформации ПСВ происходит снижение анизотропии мик-
ротвердости по той же причине, что и при ТПВ, т.е. вследствие образова-
ния пор и микротрещин. Это подтверждается фрактограммами поверхно-
стей изломов, которые представлены на рис. 8. На них видно, что в горя-
чекатаном состоянии материал не содержит таких дефектов, как микро-
поры и микронесплошности, наблюдается картина хрупкого излома с об-
разованием фасеток разрушения большого размера. В случае же даль-
нейшего волочения излом меняет свой характер с фасеточного на пла-
стинчатый и остается хрупким, однако фиксируется незначительное ко-
личество микропор.
а б
в г
Рис. 8. Фрактограммы поверхностей излома: а – ПС (e = 2.7), б – ПСВ (e = 3.5), в –
ТП (e = 2.7), г – ТПВ (e = 3.5)
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
122
На фрактограммах образцов после ПСВ пор существенно меньше, чем в
ТПВ-материале, а поверхность разрушения имеет более развитый рельеф,
характеризующийся большим количеством бороздок и значительно мень-
шим размером участков хрупкого разрушения, что свидетельствует о немо-
нотонном характере развития трещины. Эти же особенности характерны и
для поверхностей разрушения образцов в состоянии после волочения. Из
рис. 8,г видно, что высота рельефа бороздок на поверхности разрушения
увеличивается, отдельные фасетки разрушения имеют различную простран-
ственную ориентацию, а сама поверхность фасеток имеет волнистую мор-
фологию. Это означает, что материал имеет повышенное сопротивление
хрупкому разрушению, что подтверждается и на макроуровне. При волочении
материала ПСВ достигается предельная степень деформации е = 1.53, тогда
как для материала ТПВ значение степени деформации составляет 0.82.
Выводы
Путем сравнительного анализа показано, что применение прокатки со
сдвигом, совмещенной с холодным волочением, позволяет получить проволо-
ку малых сечений без промежуточного отжига благодаря большому запасу
пластичности. Последний обеспечивается формированием специфической
структуры с мелким, однородным, изотропным, равноосным зерном с пре-
имущественно большеугловыми границами и низкой плотностью дислокаций
в теле зерна. Достичь данных результатов позволило применение сдвиговых
деформаций, которые привели к формированию структуры материала, отлич-
ной от сформированной стандартными методами. Это обусловливает повы-
шение как физико-механических, так и эксплуатационных характеристик ма-
лоуглеродистой стали, обработанной методами деформации на основе горя-
чей ИПД, совмещенной с традиционным холодным волочением.
Авторы статьи выражают глубокую благодарность к.т.н. А.А. Толпе за
предоставленный материал для исследований; д.ф.-м.н., проф. М.М. Мыш-
ляеву − за плодотворное обсуждение результатов и к.т.н. В.В. Бурховецкому −
за помощь в проведении ДОЭ-анализа образцов.
1. Н.И. Носкова, А.В. Корзников, С.Р. Идрисова, ФММ 89, № 4, 103 (2000).
2. В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, С.В. Добаткин, С.Г. Сынков, В.М. Ткаченко,
А.В. Решетов, ФТВД 12, № 4, 53 (2002).
3. Т.И. Чащухина, М.В. Дегтярев, Л.М. Воронова, Л.С. Давыдова, В.П. Пилюгин,
ФММ 91, № 5, 75 (2001).
4. С.И. Каверина, Э.П. Печковский, Г.Ф. Саржан, С.А. Фирстов, Металлофиз. но-
вейшие технол. 24, 251 (2002).
5. C.M. Sellars, G.J. Davies, The Metals Society № 5, 3 (1980).
6. B. Donnay, U. Lotter, ECSC final report contract No. 7210-EC/205-304-106(92-
D3.02a-b-c).
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
123
7. В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Л.С. Метлов, А.Ф. Морозов, А.С. Домарева,
С.Г. Сынков, В.Г. Сынков, Т.П. Заика, ФТВД 12, № 1, 29 (2002).
8. Р.З. Валиев, И.В. Александров, Наноструктурные материалы, полученные интен-
сивной пластической деформацией, Логос, Москва (2000).
9. Ф.З. Утяшев, Ф.У. Еникеев, В.В. Латыш, Металлы № 4, 72 (1998).
10. С.В. Жеребцов, P.M. Галеев, О.Р. Валиахметов, С.П. Малышева, Г.А. Салищев,
М.М. Мышляев, КШП № 7, 17 (1999).
11. О.Г. Пашинська, Д.П. Кукуй, О.Г. Маншилін, А.В. Феофілактов, Спосіб
отримання сортового прокату, Деклараційний патент України UA 13768, Бюл.
№ 4 (2006).
12. Е.Г. Пашинская, А.А. Толпа, Металлы № 5, 85 (2004).
13. Е.Г. Пашинская, Физико-механические основы измельчения структуры при
комбинированной пластической деформации, Вебер, Донецк (2009).
14. Е.Г. Пашинская, А.А. Толпа, М.М. Мышляев, А.В. Завдовеев, В.В. Гришаев, Ме-
таллы № 6, 25 (2011).
15. E. Pashinska, V. Varyukhin, A. Zavdoveev, V. Stolyarov, Emerging Materials Re-
search 1, № 3, 121 (2012).
16. Г.И. Рааб, Автореф. … дис. д-ра техн. наук, УГАТУ, Уфа (2009).
17. Yu.Yu. Efimova, Formation of structure and properties of carbon steels at ECAP and
further drawing, PhD Thesis, Magnitogorsk, Russia (2009).
О.Г. Пашинська, А.В. Завдовєєв
ЗАСТОСУВАННЯ ПРОКАТКИ ЗІ ЗСУВОМ І ТРАДИЦІЙНОГО
ВОЛОЧІННЯ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ Й ВЛАСТИВОСТЕЙ
МАЛОВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ
На прикладі маловуглецевої сталі, деформованої прокаткою зі зсувом, показано, що
гаряча інтенсивна пластична деформація (ІПД) призводить до формування структур
з дрібним, однорідним, ізотропним, рівноосьовим зерном з переважно великокуто-
вими межами й низькою щільністю дислокацій у тілі зерна. Особливості структури
наслідуються при подальших деформаційних діях. Показано, що застосування про-
катки зі зсувом, суміщеної з холодним волочінням, дозволяє отримати дріт малих
перерізів без проміжного відпалу завдяки великому запасу пластичності.
Ключові слова: маловуглецева сталь, інтенсивна пластична деформація, межі зе-
рен, властивості, структура
E.G. Pashinskaya, A.V. Zavdoveev
USE OF ROLLING WITH SHEAR AND TRADITIONAL DRAWING
FOR FORMATION OF STRUCTURE AND PROPERTIES
OF LOW-CARBON STEELS
By the example of low-carbon steel deformed by rolling with shear, it is shown that hot
severe plastic deformation (SPD) results in formation of structures with fine homogene-
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
124
ous isotropic uniaxial grains, dominating high-angle boundaries and low density of dislo-
cations in the bulk of the grain. The features of the structure are inherited after the suc-
ceeding deformations. It is shown that the use of rolling with shear combined with cold
drawing allows obtaining of the wire of small cross-section without intermediate anneal
due to high reserve of plasticity.
Keywords: low-carbon steel, severe plastic deformation, grain boundaries, properties,
structure
Fig. 1. Deformation region in shear pass in the course of rolling with shear: a − isometric
projection (overall view), б − the scheme of the region
Fig. 2. EBSD maps of the hot-rolled low-carbon steel 08Г2С obtained by different tech-
nologies (cross-section): a, в − traditional rolling (TR); б, г − rolling with shear (RS); а, б −
contrast maps; в, г − grain boundary maps (small-angle boundaries are colored in green,
high-angle boundaries are black)
Fig. 3. Fine structure of the low-carbon hot-rolled steel 08Г2С (cross-section), magnifi-
cation ×20000: а – TR, б − RS
Fig. 4. Distribution of misorientations of grain boundaries of the hot-rolled low-carbon
steel 08Г2С obtained by different technologies (cross-section): 1 − RS, 2 − TR
Fig. 5. Direct (а, б) and inverse (в, г) polar figures of re-crystallized grains; а, в − the ini-
tial state, б, г − after twist extrusion
Fig. 6. Properties of the samples of hot-rolled low-carbon steel obtained by different
technologies: - - - − traditional rolling with cold drawing (TRD), ––– − rolling with shear
and succeeding cold drawing (RSD)
Fig. 7. Anisotropy of` microhardness of samples of hot-rolled low-carbon steel obtained
by different technologies: ● − TRD, ■ − RSD. Stages of drawing are labeled by Roman
figures
Fig. 8. Fractography of fracture surface: а – RS (e = 2.7), б – RSD (e = 3.5), в – TR (e =
= 2.7), г – TRD (e = 3.5)
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69565 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:27:56Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пашинская, Е.Г. Завдовеев, А.В. 2014-10-16T17:21:27Z 2014-10-16T17:21:27Z 2012 Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей / Е.Г. Пашинская, A.В. Завдовеев // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 113-124. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 61.72.−у, 62.20.Fe, 81.40.Ef https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69565 На примере малоуглеродистой стали, деформированной прокаткой со сдвигом, показано, что горячая интенсивная пластическая деформация (ИПД) приводит к формированию структур с мелким, однородным, изотропным, равноосным зерном с преимущественно большеугловыми границами и низкой плотностью дислокаций в теле зерна. Особенности структуры наследуются при дальнейших деформационных воздействиях. Показано, что применение прокатки со сдвигом, совмещенной с холодным волочением, позволяет получить проволоку малых сечений без промежуточного отжига благодаря большому запасу пластичности. На прикладі маловуглецевої сталі, деформованої прокаткою зі зсувом, показано, що гаряча інтенсивна пластична деформація (ІПД) призводить до формування структур з дрібним, однорідним, ізотропним, рівноосьовим зерном з переважно великокутовими межами й низькою щільністю дислокацій у тілі зерна. Особливості структури наслідуються при подальших деформаційних діях. Показано, що застосування прокатки зі зсувом, суміщеної з холодним волочінням, дозволяє отримати дріт малих перерізів без проміжного відпалу завдяки великому запасу пластичності. By the example of low-carbon steel deformed by rolling with shear, it is shown that hot severe plastic deformation (SPD) results in formation of structures with fine homogeneous isotropic uniaxial grains, dominating high-angle boundaries and low density of dislocations in the bulk of the grain. The features of the structure are inherited after the succeeding deformations. It is shown that the use of rolling with shear combined with cold drawing allows obtaining of the wire of small cross-section without intermediate anneal due to high reserve of plasticity. Авторы статьи выражают глубокую благодарность к.т.н. А.А. Толпе за предоставленный материал для исследований; д.ф.-м.н., проф. М.М. Мышляеву − за плодотворное обсуждение результатов и к.т.н. В.В. Бурховецкому − за помощь в проведении ДОЭ-анализа образцов. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей Застосування прокатки зі зсувом і традиційного волочіння для формування структури й властивостей маловуглецевих сталей Use of rolling with shear and traditional drawing for formation of structure and properties of low-carbon steels Article published earlier |
| spellingShingle | Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей Пашинская, Е.Г. Завдовеев, А.В. |
| title | Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей |
| title_alt | Застосування прокатки зі зсувом і традиційного волочіння для формування структури й властивостей маловуглецевих сталей Use of rolling with shear and traditional drawing for formation of structure and properties of low-carbon steels |
| title_full | Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей |
| title_fullStr | Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей |
| title_full_unstemmed | Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей |
| title_short | Применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей |
| title_sort | применение прокатки со сдвигом и традиционного волочения для формирования структуры и свойств малоуглеродистых сталей |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69565 |
| work_keys_str_mv | AT pašinskaâeg primenenieprokatkisosdvigomitradicionnogovoločeniâdlâformirovaniâstrukturyisvoistvmalouglerodistyhstalei AT zavdoveevav primenenieprokatkisosdvigomitradicionnogovoločeniâdlâformirovaniâstrukturyisvoistvmalouglerodistyhstalei AT pašinskaâeg zastosuvannâprokatkizízsuvomítradicíinogovoločínnâdlâformuvannâstrukturiivlastivosteimalovuglecevihstalei AT zavdoveevav zastosuvannâprokatkizízsuvomítradicíinogovoločínnâdlâformuvannâstrukturiivlastivosteimalovuglecevihstalei AT pašinskaâeg useofrollingwithshearandtraditionaldrawingforformationofstructureandpropertiesoflowcarbonsteels AT zavdoveevav useofrollingwithshearandtraditionaldrawingforformationofstructureandpropertiesoflowcarbonsteels |