Основные принципы управления структурой и механическими свойствами холоднокатаной низкоуглеродистой стали с различным типом и содержанием примесей

• Автор: Мишнев, Петр Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Динамика требований к свойствам холоднокатаного проката из 8 высокоштампуемой низкоуглеродистой стали и к ее химическому составу. Принципы выбора химического состава низкоуглеродистой стали для получения холоднокатаного проката с высокими показателями штампуемости
1.2 Влияние параметров сквозной технологии производства холоднокатаного 16 проката из низкоуглеродистой стали на формирование структуры и свойств
1.3 Основные тенденции в изменении содержания и форм присутствия 26 примесей в низкоуглеродистой стали. Механизмы их влияния на свойства холоднокатаного проката
1.3.1 Классификация примесей в низкоуглеродистой стали
1.3.2 Влияние примесных элементов, присутствующих в твердом 29 растворе, на свойства низкоуглеродистой стали
1.3.3 Влияние на свойства низкоуглеродистой стали примесных
элементов, входящих в состав избыточных фаз
1.4 Постановка цели и задач работы
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материал для исследования
2.2 Методики исследования
2.2.1 Методика оценки влияния вклада твердорастворного упрочнения 48 на уровень механических свойств
2.2.2 Термодинамический анализ областей существования фаз в сталях 48 типа 08Ю
2.2.3 Методика металлографического исследования микроструктуры
2.2.4 Электронномикроскопическое исследование микроструктуры
2.2.5 Просвечивающая электронная микроскопия
2.2.6 Методика проведения механических испытаний
2.2.7 Методика лабораторного моделирования режимов 51 рекристаллизационного отжига
2.2.8 Методики статистического анализа
3 РАСЧЕТНЫЕ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА 57 ХОЛОДНОКАТАНОГО ПРОКАТА ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

3.1 Оценка влияния примесей на степень твердорастворного упрочнения низкоуглеродистых сталей
3.2 Термодинамический анализ возможности образования избыточных фаз с участием примесных элементов
ГЛАВА 4 СТАТЕСТИЧЕСКИЙ АНАЗИЗ ВЛИЯНИЯ ПРИМЕСЕЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 08Ю, ПРОИЗВЕДЕННОЙ В 2007-2011 ГГ. ПО БАЗОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ
4.1 Механические свойства холоднокатаного проката, произведенного в 2007 г.
4.2 Механические свойства холоднокатаного проката из стали 08Ю, произведенного в 2010 г. по базовой технологии
4.3 Разработка предварительных рекомендаций по технологическим параметрам, обеспечивающим высокий комплекс свойств проката из стали с повышенным содержанием примесей
ГЛАВА 5 УТОЧНЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ОТЖИГА ДЛЯ СТАЛИ 08Ю РАЗЛИЧНОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЛАБОРАТОРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
5.1 Химический состав, параметры горячей и холодной прокатки партий, выбранных для лабораторного моделирования отжига по различным режимам
5.2 Исследование влияния температуры промежуточной выдержки при отжиге на структуру и свойства
5.3 Исследование влияния максимальной температуры отжига (температуры второй ступени) на структуру и свойства при двухступенчатом отжиге
5.4 Исследование влияния одноступенчатых режимов отжига на структуру и свойства
ГЛАВА 6 ОПРОБОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОПТИМАЛЬНЫМ РЕЖИМАМ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННОГО ОТЖИГА В КОЛПАКОВЫХ ПЕЧАХ ХОЛОДНОКАТАНОГО ПРОКАТА ИЗ СТАЛИ 08Ю С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ПРИМЕСЕЙ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение
Актуальность проблемы. Увеличение объемов производства сталей для автомобилестроения, как высокопрочных, так и высокоштампуемых, связано с ростом общего количества автомобилей, появлением новых автомобильных производств на территории России, заинтересованностью мировых и
отечественных автопроизводителей в переходе на потребление российского автолиста. Это сопровождается повышением требований к качеству
металлопродукции, в частности, к показателям штампуемости холоднокатаного проката. В то же время особенностью современного этапа развития металлургии является изменение состава шихты, используемой при выплавке стали, увеличение доли металлолома, загрязненного примесями, многие из которых, попадая в сталь, оказывают отрицательное влияние на ее свойства, в частности, на показатели штампуемости. Поэтому актуальным является проведение работ, направленных на определение допустимого содержания различных примесей в низкоуглеродистых автолистовых сталях, не
приводящего к снижению уровня свойств при существующей технологии, а также на разработку новых технологий, обеспечивающих высокий комплекс свойств при повышенном содержании примесей путем управления структурообразованием в стали, в частности, при рекристаллизационном отжиге в колпаковых печах.
Целью—настоящей работы являлось установление закономерностей формирования структуры и свойств холоднокатаного проката из низкоуглеродистых автолистовых сталей в зависимости от содержания
примесей, оптимизация технологических параметров производства для обеспечения наиболее высокого комплекса свойств проката с различным содержанием примесей.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи;

динамической рекристаллизации горячекатаного проката. В горячекатаных высокопрочных низколегированных сталях, получаемых контролируемой прокаткой, роль основных частиц, влияющих на размер зерна, сводится к следующему. Частицы нитрида титана сдерживают рост зерна аустенита при нагреве под прокатку (а также в зоне термического влияния при сварке), субмикронные (0,1-0,3 мкм) частицы карбонитрида ниобия (с разным содержанием углерода и азота) обеспечивают измельчение зерна в горячекатаном прокате путем подавления рекристаллизационных процессов, а также путем формирования большего количества зародышей новых зерен в процессе фазового (у-а) превращения [25, 86, 87]. В холоднокатаных высокопрочных микролегированных сталях к измельчению зеренной структуры приводит присутствие в стали различных типов субмикронных частиц (0,1-0,3 мкм), в том числе частиц карбонитрида ниобия (с разным содержанием углерода и азота), сульфида марганца, нитрида алюминия и др. Такие частицы являются центрами зарождения новых зерен при рекристшишзационном отжиге холоднокатаного проката [21, 86]. Для стали 08Ю основные частицы, влияющие на измельчение зерна по указанному механизму - это нитрид алюминия и сульфид марганца, в значительно меньшей степени - нитрид титана и карбонитрид ниобия (из-за малого содержания указанных элементов по сравнению с микролегированными сталями). В то же время карбонитриды ниобия и ванадия могут выделяться в процессе рекристалшзационного отжига на начальных стадиях рекристаллизации, тормозя рост формирующихся рекристаллизованных зерен. Влияние таких частиц на размер и форму зерна будет зависеть от температур их образования. Однако в литературе отсутствуют данные об условиях формирования таких частиц при низком содержании карбонитридообразующих элементов, соответствующем их содержанию в качестве примесей в низкоуглеродистой стали.
Размер зерна холоднокатаного проката возможно также существенно повлиять путем оптимизации степени обжатия при холодной прокатке, а также режима последующего рекристаллизационного отжига [79].
Рассматриваемые примеси, которые могут входить в состав избыточных фаз, в первую очередь, карбонитридных, могут влиять на свойства и по механизму дисперсионного твердения. Явление дисперсионного твердения или упрочнения дисперсными (наноразмерными) частицами ведет к значительному повышению прочности, но при этом может снижаться пластичность [80-83]. Очевидно, что для высокоштампуемой стали 08Ю следует избегать появления в стали наноразмерных частиц, вызывающих дисперсионное твердение.
Рассматриваемые частицы повышают прочность либо непосредственно путем блокировки дислокаций, либо путем регулирования роста зерен при рекристаллизации. Чем меньше размер частиц, тем больше их блокирующая способность при взаимодействии с дислокациями и тем выше прочность. Движущиеся дислокации взаимодействуют с