Исследование закономерностей деформационного старения и его влияния на механические свойства сталей типа 08Г2Б с ультрадисперсной структурой : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.16.09

ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 10
1.1 Химический состав и микроструктура современных строительных
сталей
1.2 Стадии деформации и разрушения при статическом растяжении 16
1.3 Деформационное старение низкоуглеродистой стали 21
1.4 Деформация Людерса 24
1.5 Кинетика образования аустенита 30
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 36
2.1 Материал исследования и режимы обработок 36
2.2 Методики структурных исследований 37
2.3 Дилатометрические исследования 38
2.4 Термический анализ 41
2.5 Терморентгенографические исследования 42
2.6 Испытания механических свойств 44
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННОГО СТАРЕНИЯ СТАЛИ 08Г2Б
МЕТОДОМ КОРРЕЛЯЦИИ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
3.1 Образец с одной полосой Чернова – Людерса 49
3.1.1 Формирование пластической и упругой волн деформации 49
3.1.2 Функционирование каналов течения и зон в них 60
3.2 Образцы с пересекающимися полосами Чернова – Людерса 71
3.3 Образец без деформационного старения 87
3.4 Параметры пластической деформации образцов с деформационным
старением
3.4.1 Коэффициент Пуассона и трещиностойкость 93
3.4.2 Размер очага деформации и активной зоны при сосредоточенной
деформации
3.4.3 Вязкость растяжения 107
3.4.4 Величина эффекта деформационного старения 110
Выводы по главе 3 114
4 ПРОЯВЛЕНИЕ ЭФФЕКТА ДЕФОРМАЦИОННОГО СТАРЕНИЯ ПРИ
РАСТЯЖЕНИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ
4.1 Вид диаграмм растяжения и механические свойства плоских и
цилиндрических образцов, испытавших одинаковую обработку
4.2 Оценка величины эффекта деформационного старения по
цилиндрическим образцам
4.3 Влияние вылеживания и нагрева на величину эффекта
деформационного старения
4.4 Соотношение между величиной эффекта деформационного старения и
уровнем ударной вязкости
Выводы по главе 4 127
5 КИНЕТИКА ОБРАЗОВАНИЯ АУСТЕНИТА, ФОРМИРОВАНИЕ
СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОСЛЕ НАГРЕВА В 129
МЕЖКРИТИЧЕСКИЙ ИНТЕРВАЛ ТЕМПЕРАТУР
5.1 Кинетика образования аустенита 129
5.1.1 Дилатометрические и калориметрические исследования 129
5.2 Терморентгенографические исследования 134
5.3 Микроструктурные исследования образцов стали 08Г2Б после
различных обработок
5.4 Механические свойства 149
5.5 Ступенчатая закалка 156
Выводы по главе 5 158
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 160
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 168

1.Пумпянский Д.А. Влияние скорости охлаждения на структуру
низкоуглеродистой трубной стали / Д.А. Пумпянский, М.Л. Смирнов, Л.Г.
Журавлев, И.Ю. Пышминцев // Вестник ЮУрГУ. – 2006. – №7. – С. 137-140.
2.APISpecification5LМагистральныетрубы.–Вашингтон:
Американский нефтяной институт, 2018. – 194 с.
3.Голованенко С.А. Двухфазные низколегированные стали / С.А.
Голованенко, Н.М. Фонштейн. – М.: Металлургия, 1986. – 207 с.
4.МатросовЮ.И.Использованиеускоренногоохлаждениядля
повышения механических и технологических свойств толстолистового проката
для изготовления газопроводных труб большого диаметра / Ю.И. Матросов, Л.И.
Эфрон, В.И. Ильинский, И.Ю. Северинец, Ю.И. Липунов, К.Ю. Эйсмондт //
Металлург. – 2005. –№ 6. – С. 49-54.
5.Эфрон Л.И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные
стали / Л.И. Эфрон – М.: Металлургиздат, 2012. – 696 с.
6.Пышминцев И.Ю. Упрочнение листовых сталей для холодного
формоизменения / И. Ю. Пышминцев – Екатеринбург: Изд-во АМБ, 2004. – 160 с.
7.Пышминцев, И.Ю. Особенности структуры и свойств опытных партий
труб категории прочности К65 (Х80), изготовленных для комплексных испытаний
/ И. Ю. Пышминцев [и др.] // Наука и техника в газовой промышленности. – 2009.
– №1. – С. 56-61.
8.Waterschoot T. Static strain aging phenomena in cold rolled dual-phase
steels / T. Waterschoot, A. De, S. Vandeputte, B. De Cooman // Metallurgical and
Materials Transactions А. – 2003. – V. 34. – P. 781-791.
9.Wang H. Effect of overaging on solute distributions and bake hardening
phenomenon in bake hardening steels / H. Wang, W. Shi, Y. He, X. Lu, L. Li // Journal
of iron and steel research. – 2012. – V. 19. – P. 53-59.
10.ГольдштейнМ.И.Дисперсионноеупрочнениестали/М.И.
Гольдштейн, В.М. Фарбер. – М.: Металлургия, 1979. – 208 с.
11.Морозов Ю.Д. Высокопрочные трубные стали нового поколения с
феррито-бейнитной структурой / Ю.Д. Морозов, М.Ю. Матросов, С.Ю. Настич //
Металлург. – 2008. – №8. –С. 39-42.
12.Ишикава Н. Разработка высокопрочных труб для магистральных
трубопроводов,рассчитанныхнаэксплуатациювтяжелыхгеолого-
климатических условиях / Н. Ишикава, М. Окатцу, Д. Кондо // Наука и техника в
газовой промышленности. – 2009. – №1. – С. 92-101.
13.Лагнеборг Р. Роль ванадия в микролегированных сталях / Р.
Лагнеборг, Т. Сивецки, С. Заяц, Б. Хатчинсон. – Екатеринбург: Изд-во «Мария»,
2001. – 107 с.
14.Солнцев Ю.П. Хладостойкие стали и сплавы / Ю.П. Солнцев – Спб.:
ХИМИЗДАТ, 2005. – 480 с.
15.Матросов Ю.И. Сталь для магистральных трубопроводов / Ю.И.
Матросов, Д.А. Литвиненко, С.А. Голованенко. – М.: Металлургия, 1989. – 288 с.
16.Смирнов М.А. Деформационное старение низкоуглеродистой трубной
стали / М.А. Смирнов, И.Ю. Пышминцев, О.В. Варнак, А.О. Струин // Вестник
ЮУрГУ. – 2013. – №1. – С. 129-133.
17.Пумпянский Д.А. Методы упрочнения трубных сталей / Д.А.
Пумпянский, И.Ю. Пышминцев, В.М. Фарбер // Сталь. – №7. – 2005. – С. 67-74.
18.Столхейм Д.Д. Современные схемылегированияи практика
производства высокопрочных сталей для магистральных нефтепроводов. Часть I. /
Д.Д. Столхейм // Металлург. – 2013. – №11. – С. 53-66.
19.Фарбер В.М.Пути повышения конструктивной прочности труб /
В.М. Фарбер // Достижения в теории и практике трубного производства в сб.
научных трудов. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2004. – 390-394c.
20.Херцберг Р.В. Деформация и механика разрушения конструкционных
материалов: пер. с анг. / Под ред. А.М. Бернштейна, С.П. Ефименко.
– М.: Металлургия, 1989. – 576 с.
21.Ботвина Л.Р. Анализ процесса накопления повреждений на различных
масштабных уровнях / Л.Р. Ботвина, И.Б. Опарина, О.В. Новикова //
Металловедение и термическая обработка металлов. – 1994. – №4. – С. 17-22.
22.Терентьев В. Ф. Теория и практика повышения надежности и
работоспособности конструкционных металлических материалов: учеб. пособие /
В.Ф. Терентьев, А.Г. Колмаков, Ю.А. Курганова. – Ульяновск: УлГТУ, 2010. –
268 с.
23.Криштал М.М. Неустойчивость и мезоскопическая неоднородность
пластической деформации (аналитический обзор). Часть I. Феноменология зуба
текучести и прерывистой текучести // Физическая мезомеханика. – 2004. – Т.7. –
№5. – С. 5-29.
24.Han J. Innovative analysis of Luders band behavior in X80 pipeline steel /
J. Han, C. Lu, B. Wu, J. Li, H. Li, Y. Lu, Q. Gao // Material Science and Engineering:
A. – 2017. – № 683. – P. 123-128.
25.Фарбер В.М. Особенности упрочнения на площадке текучести / В.М.
Фарбер // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2007. – №3(621).
– С. 42-44.
26.Полянская И.Л. Изменение свойств трубных сталей в процессе
длительной эксплуатации. / И.Л. Полянская, Н.И. Красовская // Perspective
innovations in science, education, production and transport: Сб. науч. тр. SWorld г.
Одесса 17-26 декабря 2013. – Одесса: изд-во Куприенко СВ, 2013. – С. 24-26.
27.Гумеров А.Г. Трещиностойкость металла труб нефтепроводов / А.Г.
Гумеров, К.М. Ямалеев, Г.В. Журавлев, Ф.И. Бадиков. – М.: ООО «Недра-
Бизнесс-центр». – 2001. – 231 с.
28.Ефименко Л.А. Склонность к деформационному старению и
водородному охрупчиванию высокопрочной стали Х80 для магистральных
трубопроводов / Л.А. Ефименко, В.Ю. Илюхин, В.М. Горицкий, Г.Р. Шнейдеров,
А.М. Кулемин // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2008. – № 9. – С.
43-45.
29.Ильин С.И. Свойства трубной стали, подвергнутой длительным
выдержкам под постоянной нагрузкой / С.И. Ильин, М.А. Смирнов, Ю.И. Пашков
// Вестник ЮУрГУ. – 2013. – №1. – С. 134-137.
30.Ефименко Л.А. Анализ склонности трубных сталей различной
категории прочности к термодеформационному старению / Л.А. Ефименко, В.Ю.
Илюхин, О.Е. Капустин // Сварочное производство. – 2008. – №1. – С. 10-12.
31.ВарнакО.В.Деформационноестарениетрубнойсталис
ферритобейнитной структурой. / О.В. Варнак, С.И. Ильин, И.Ю. Пышминцев,
М.А. Смирнов, С.Н. Тетеркин // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. – 2014. – №3. –
С. 43-47.
32.Ефименко Л.А. Влияние деформационного старения высокопрочных
трубных сталей на их свариваемость / Л.А. Ефименко, О.Ю. Елагина, А.А.
Шкапенко // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2011. – №5.
– С. 44-47.
33.Бернштейн М.Л. Механические свойства металлов / М. Л. Бернштейн,
В. А. Займовский. – М.: Металлургия, 1979. – 495 с.
34.Бабич В.К. Деформационное старение стали / В.К. Бабич, Ю.П. Гуль,
И.Е. Долженков. – М.: Металлургия, 1972. – 320 с.
35.Пышминцев И.Ю. Освоение производства труб большого диаметра с
повышенной деформационной способностью / И.Ю. Пышминцев, А.О. Струин,
А.М. Гервасьев, Е.Р. Струина, А.О. Худяков и др. // Вестник ЮУрГУ. – 2016. –
Т.16. – №1. – С. 82-90.
36.Гольдштейн М.И. Металлофизика высокопрочных сплавов / М.И.
Гольдштейн, В.С. Литвинов, Б.М. Бронфин. – М.: Металлургия, 1986. – 312 с.
37.Мак Лин Д. Механические свойства металлов. – М.: Металлургия,
1965. – 431 с.
38.Мак Лин Д. Границы зерен в металлах. – М.: Металлургия, 1960.
– 295с.
39.НечаевЮ.С.Актуальныепроблемыстарения,водородного
охрупчивания и стресс-коррозионного поражения сталей и эффективные пути их
решения / Ю.С. Нечаев // Альтернативная энергетика и экология. – 2007. – №11. –
С. 108-118.
40.Штремель М. А. Прочность сплавов. Деформация. – М.: МИСиС,
1999. – Ч. 2. – 384 с.
41.ЦигенбайнА.Исследованиемезоуровнядеформациипри
формировании полос Людерса в монокристаллах концентрированных сплавов на
основе меди / А. Цигенбайн, Й. Плессинг, Х. Нойхойзер // Физическая
мезомеханика. – 1998. – №2. – С. 5-20.
42.Siethoff H. Luders bands in heavily doped silicon single crystals / H.
Siethoff // Acta Met. – 1973. – V. 25. – P. 1523-1531.
43.Муравьев Т.В. Особенности акустической эмиссии при развитии
полосы Чернова-Людерса в образцах из низкоуглеродистой стали / Т.В. Муравьев,
Л.Б. Зуев // Журнал технической физики. – 2008. – Т. 78. – №8. – С. 135-139.
44.Экспериментально-теоретическое обоснование модели зарождения и
развитиялокализованнойпластичностииразрушениятвердыхтелс
мультимасштабной структурой с учетом вкладов кристаллической решетки, ее
дефектов и внешних факторов: отчет о НИР / Ин-т физики прочности и
материаловедения Сибир. отд. РАН (ИФПМ СО РАН); Руководитель Л.Б. Зуев; №
23.1.1. – Томск, 2016. – 63 с.
45.Зуев Л.Б. Физика макролокализации пластического течения / Л.Б.
Зуев, В.И. Данилов, С.А. Баранникова. – Новосибирск: Наука, 2008. – 328 с.
46.Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. – М.: Мир, 1972. –
408 с.
47.Золоторевский В. С. Механические свойства металлов. – М.: МИСИС,
1998. – 400 с.
48.Zhang Y. Ultrafine also can be ductile: On the essence of Luders band
elongation in ultrafine-grained medium manganese steel / Y. Zhang, H. Ding // Material
Science and Engineering A. – 2018. – V. 733. – P. 220-223.
49.Макклинток Ф. Деформация и разрушение материалов / Ф.
Макклинток, А. Аргон. – М.: Мир, 1970. – 443 с.
50.Мерсон Д.Л. Применение метода акустической эмиссии в физическом
материаловедении. Глава в кн. Перспективные материалы: Структура и методы
исследования: Учеб. пособие / Под. ред. Д.Л. Мерсона. – Тольятти, М.: Изд-во
ТГУ, МИСиС, 2006. – С.417-456.
51.Панин А.В. Масштабные уровни деформации в поверхностных слоях
нагруженных твердых тел и тонких пленках: автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук:
01.04.07 / Панин Алексей Викторович. – Томск, 2006. – 37 с.
52.Johnson D.H. Microstructural effects on the magnitude of Luders strain in
a low alloy steel / D.H. Johnson, M.R. Edwards, P. Chard-Turkey // Materials Science
and Engineering: A. – 2015. – V.625. – P. 36-45.
53.Nagarajan S. Study on local zones constituting to band growth associated
with inhomogeneous plastic deformation / S. Nagarajan, R. Narayanaswamy, V.
Balasubramaniam // Materials Letters. – 2013. – V. 105. – P. 209-212.
54.Sutton M.A. Image correlation for shape, motion and deformation
measurements / M.A. Sutton, J.J. Orteu, H.W. Schreier. – N. Y.: Springer, 2009.
– 332 p.
55.ТретьяковаТ.В.Закономерностиисхематизацияпроцессов
локализациипластическоготеченияприиспытанииплоскихобразцов
алюминиево-магниевого сплава / Т. В. Третьякова, В. Э. Вильдеман // Физическая
мезомеханика. – 2017. – Т. 20. – № 2. – С. 71-78.
56.Зуев Л.Б. Автоволновая модель пластического течения / Л.Б. Зуев //
Физическая мезомеханика. – 2011. – Т. 14. – № 3. – С. 85-94.
57.Дьяченко С.С. Образование аустенита в железоуглеродистых сплавах.
– М: Металлургия, 1982. – 182 с.
58.ЗельдовичВ.И.Образованиеаустенитавнизкоуглеродистых
железоникелевых сплавах / В.И. Зельдович, И.В. Хомская, О.С. Финкевич //
Физика металлов и металловедение. – 1992. – №3. – С. 5-28.
59.Гладштейн Л.И. Дилатометрический анализ кинетики полиморфного
превращения при нагреве стали / Л.И. Гладштейн, Т.Н. Риваненок, А.В. Христов //
Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2008. – №6. – С. 36-39.
60.Li N. Experimental characterization of the effect of thermal conditions on
austenite formation for hot stamping of boron steel / N. Li, J. Lin, D.S. Balint, T.A.
Dean // Journal of Material Processing Technology. – 2016. – V. 231. – P. 254-264.
61.Oliveira F.L.G. Kinetics of austenite formation during continuous heating
in a low carbon steel / F.L.G. Oliveira, M.S. Andrade, A.B. Cota // Materials
Characterization. – 2007. – V.58. – P. 256-261.
62.Liu G. Dilatometric study of the recrystallization behavior of cold-rolled
steel with different heating rates / G. Liu, J. Li, S. Zhang, J. Wang, Q. Meng // Journal
of Alloys and Compounds. – 2016. – V. 666. – P. 309-316.
63.ЗаяцЛ.Ц.Особенностипроцессовобразованияаустенитав
межкритическом интервале температур в исходно закаленных низкоуглеродистых
сталях разных систем легирования / Л.Ц. Заяц, Д.О. Панов, Ю.Н. Симонов, А.Н.
Балахнин, А.И. Смирнов, И.Л. Яковлева // Физика металлов и металловедение. –
2011. – Т.112. – №5. – С. 505-513.
64.Селиванова О.В. Современные методы исследования полиморфных
превращений в сталях: Учебное пособие / О.В. Селиванова [и др.]. –
Екатеринбург: Изд-во Урал. – 2017. – 60 с.
65.Фарбер В.М. Кинетика образования аустенита и влияние нагрева в
межкритическом интервале температур на структуру стали 08Г2Б / В.М. Фарбер,
В.А. Хотинов, О.В. Селиванова, О.Н. Полухина, А.С. Юровских, Д.О. Панов //
Металловедение и термическая обработка металлов. – 2016. – №11(737).
– С. 11-16.
66.Журавлев Л.Г. Физические методы исследования металлов и сплавов:
Учебное пособие для студентов металлургических специальностей / Л.Г.
Журавлев, В.И. Филатов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. – 157 с.
67.ТретьяковаТ.В.Особенностииспользованияпрограммного
обеспечения VIC-3D, реализующего метод корреляции цифровых изображений, в