ISSN (print) 1995-2732
ISSN (online) 2412-9003

 

скачать PDF

Аннотация

Актуальность: в статье рассмотрена актуальная научно-технологическая задача по особенностям образования структуры поверхностных слоев тонкой холоднодеформированной проволоки вследствие изменения характера деформации при изменении ее диаметра при помощи электронно-микроскопического исследования (ЭМИ). Цель. Проведение исследования особенностей формирования микроструктуры в поверхностных слоях катанки диаметром 5,5 мм, проволоки диаметром 4,2–0,933 мм и установление закономерностей этого формирования. Определение возможности управления процессом структурообразования по сечению проволоки для обеспечения наилучшего комплекса механических и потребительских свойств. Методы исследования: в качестве материала исследования применяли катанку диаметром 5,5 мм; проволоку диаметром 4,2 мм и тонкую латунированную проволоку диаметрами 1,75; 1,73; 1,574; 1,325; 1,113; 0,933 мм из стали марки 70 промышленного производства. Исследование проводилось с применением японских просвечивающего, растрового электронных микроскопов (ПЭМ и РЭМ) и микротвердомера. Результаты исследования: в результате выявлены приповерхностные локальные участки с наличием вероятно турбулентного характера образования структуры, связанной с наличием в этой зоне сдвиговых напряжений, формирующих наряду с основными сдвиговыми деформациями дополнительную ротационную моду деформации. Ориентировочно установлена глубина залегания от поверхности и протяженность по радиусу таких аномальных участков. Показано, что с увеличением степени холодной деформации возрастает степень как общего упрочнения металла, так и поверхностных участков. Это подтверждается динамикой изменения микротвердости в зависимости от степени деформации при волочении. Так, при малых степенях деформации распределение микротвердости по радиальному направлению от поверхности имеет нестабильный характер, с повышением степени деформации наблюдается отчетливый градиент поведения микротвердости с максимальным ее значением на поверхности в участках аномальной структуры, так как при волочении тонкой проволоки скорость деформации на поверхности выше, чем в объеме металла. С повышением степени деформации возрастает и интенсивность (скорость) роста твердости. Исследована динамика изменения дислокационной структуры металла при деформационном воздействии. Выявлены особенности формирования строения перлитных колоний высокоуглеродистой стали. Полученные знания можно использовать при определении предельной деформируемости катанки и проволоки при волочении с установлением комплекса структурных и качественных параметров тонкой проволоки.

Ключевые слова

Холодная деформация, проволока тонких диаметров, сдвиговая деформация, поверхностные турбулизированные участки, прочностные свойства, микротвердость, дислокационная структура, РЭМ, ПЭМ.

Сычков Александр Борисович – д-р техн. наук, доц., проф. кафедры ТМиЛП, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: http://orcid.org/0000-0002-0886-1601.

Столяров Алексей Юрьевич – канд. техн. наук, гл. технолог ООО «Специальные технологии», Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Камалова Гюзель Ягафаровна – аспирант кафедры ТМиЛП, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. E-mail:Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Ефимова Юлия Юрьевна – канд. техн. наук, доц. кафедры ТОМ, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2729-8156.

Егорова Лада Юрьевна – канд. техн. наук, ст. науч. сотр., Институт физики металлов УрО РАН, Екатеринбург, Россия. Email: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Гулин Александр Евгеньевич – канд. техн. наук, ст. преп. кафедры ТОМ, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7722-4112.

Степанова Ангелина Александровна – канд. техн. наук, ведущий инженер группы по развитию, НТЦ, ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат», Магнитогорск, Россия.

1. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. М.: Металлургия, 1971. 448 с.

2. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Ч. 2. М.: Машиностроение, 1974. 368 с.

3. Кулеша В.А. Производство микропроволоки. Магнитогорск: МГТУ, 1999. 114 с.

4. Терских С.А., Покачалов В.В., Терских Д.С. Особенности изготовления арматурной проволоки из сорбитизированной катанки с учётом проявления масштабного эффекта // Обработка сплошных и слоистых материалов: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. проф. М.В. Чукина. Магнитогорск: МГТУ, 2008. С. 68–73.

5. Kazuki Hosoda. Effect of die semi-angle and multi-pass drawing on additional shear layer / Kazuki Hosoda, Motoo Asakawa, Satoshi Kajino, Y. Maeda // Wire Journal. 2008. November. P. 68–73.

6. Столяров А.Ю., Харитонов В.А. Определение глубины слоя дополнительной сдвиговой деформации при волочении тонкой проволоки // Сталь. 2012. №12. С. 45–47.

7. Griffiths B.J. Mechanisms of White Layer Generation With Reference to Machining and Deformation Processes / B.J. Griffiths // Transactions of the ASME. 1987. 530/Vol. 109. Р. 525–530.

8. Износ в парах трения как задача физической мезомеханики / Панин В.Е., А.В. Колубаев, А.И. Слосман и др. // Физическая мезомеханика. Т. 3. № 1. 2000. С. 67–74.

9. Тарасов С.Ю., Рубцов В.Е. Сдвиговая неустойчивость в подповерхностном слое материала при трении // Физика твёрдого тела. Т. 53. Вып. 2. 2011. С. 336–340.

10. Scale-dependent subsurface deformation of metallic materials in sliding / A. Kolubaev, S. Tarasov, O. Sizova, E. Kolubaev // Tribology International. Vol. 43. 2010. Р. 695–699.

11. Гольдштейн Р.В., Александров С.Е. Подход к предсказанию формирования микроструктуры материала вблизи поверхностей трения при развитых пластических деформациях // Физическая мезомеханика. Т. 17. №5. 2014. С. 15–20.

12. Alexandrov S., Mustafa Y. Singular solutions in viscoplasticity under plane strain conditions // Meccanica. 2013. Vol. 48. P. 2203–2208.

13. Generation of a Fine Grain Layer in the Vicinity of Frictional Interfaces in Direct Extrusion of AZ31 Alloy / Sergei Alexandrov, Yeau-Ren Jeng, Yeong-Maw Hwang // Transactions of the ASME. 2015. Vol. 137 (Oct). P. 121003-1-9.

14. A numerical method for determining the strain rate intensity factor under plane strain conditions / Sergei Alexandrov, S.Y. Kuo, Y.R. Jeng // Continuum Mech. Thermodyn. 2016. 28. P. 977–992.

15. Microstructure Evolution of Friction Boundary Layer During Extrusion of AA 6060 / V. Sanabria, S. Mueller, W. Reimers // Procedia Eng. 81. 2014. Р. 586–591.

16. Разработка технологии производства чистой по неметаллическим включениям стали в комплексе «дуговая печь - установка ковш-печь – сортовая МНЛЗ» / Р.В. Старов, В.В. Парусов, А.М. Нестеренко, А.Б. Сычков, И.В. Деревянченко, А.В. Кутаков // МНТК. Производство стали в XXI веке. Прогноз, процессы, технология, экология. Киев; Днепродзержинск, 2000. С. 167–168.

17. Изменение химического состава неметаллических включений на всех этапах производства стали / Р.В. Старов, И.В. Деревянченко, В.В. Парусов, А.Б. Сычков, С.Ю. Жукова, Д.Н. Тогобицкая // Сталь. 2005. № 1. С. 79-82.

18. Губенко С.И. Трансформация НВ в стали. М.: Металлургия, 1991. 225 с.

19. Губенко С.И. Физика разрушения сталей вблизи неметаллических включений. Днепропетровск: НМетАУ: ИЦ «Системные технологии», 2014. 301 с.

20. Структурообразование в поверхностном слое деформированных металлов / А.Б. Сычков, А.Ю. Столяров, С.О. Малашкин, Г.Я. Камалова // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 74 МНТК. Т. 1. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2016. С. 109–112.

21. Особенности структурообразования в тонкой проволоке / А.Б. Сычков, А.Ю. Столяров, Г.Я. Камалова, Ю.Ю. Ефимова, А.Е. Гулин, В.Н. Селиванов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2017. Т. 15. № 2. С. 75-84. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2017-15-2-75-84.

22. Парусов В.В., Сычков А.Б., Парусов Э.В. Теоретические и технологические основы производства высокоэффек-тивных видов катанки. Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС, 2012. 376 с.

23. Металлургические и металловедческие аспекты производства высокоуглеродистой катанки / А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, А.Ю. Столяров, М.А. Шекшеев, С.Ю. Жукова, С.О. Малашкин. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. 257 с.

24. ISO 14577. Материалы металлические. Определение твердости и других параметров материалов инструментальным методом вдавливания.

25. Тушинский Л.И., Батаев А.А., Тихомирова Л.Б. Структура перлита и конструктивная прочность стали. Новосибирск: ВО «Наука»: Сибирская издательская фирма, 1993. 280 с.