Influence of cross-screw rolling modes on mechanical properties and fracture toughness of pipe steel

Abstract

В работе методами механических испытаний, оптической металлографии, электронной просвечивающей и растровой сканирующей микроскопии исследовано влияние трех режимов многопроходной поперечно-винтовой прокатки (ПВП) на микроструктуру, механические свойства и вязкость разрушения феррито-перлитной трубной стали 09Г2С. Показано, что после всех режимов ПВП наблюдается изменение параметров исходной зеренной структуры заготовки с формированием слоистости в распределении зерен по размерам – вблизи поверхности заготовки размер глобулярных зерен составляет 1 – 4 мкм, длина вытянутых зерен в центральной части заготовки варьируется от единиц до десятков мкм, ширина – от 1 до 8 мкм. Механические испытания на одноосное растяжение и ударную вязкость проводили на образцах, вырезанных из центральной части прутка. Установлено, что ПВП приводит к увеличению предела текучести и предела прочности стали после всех исследуемых режимов при незначительном понижении общей пластичности. Наибольшее увеличение ударной вязкости при Т = –70 °С наблюдается после контролируемой ПВП в интервале температур 850 – 500 °С. С помощью электронно-микроскопических исследований показано, что особенности механического поведения образцов после ПВП связаны со структурными превращениями, происходящими в стали при прокатке и охлаждении. Основным фактором упрочнения является измельчение ферритных зерен и формирование субзеренной структуры после ПВП. Повышение ударной вязкости связано с более однородной мелкодисперсной структурой проката, не содержащей пластин цементита и бейнита. Процессы разрушения исходных образцов стали и после ПВП в зависимости от температуры анализируются на основе записанных диаграмм ударного нагружения и структур в зонах долома образцов Шарпи.