Экспериментальный и математический анализ причин снижения пластичности трубных сталей при испытании падающим грузом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.05, кандидат технических наук Лукьянов, Алексей Александрович

• Лукьянов, Алексей Александрович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лукьянов, Алексей Александрович

Оглавление

Введение

Глава 1. Влияние факторов на пластичность и разрушение сталей при

испытаниях падающим грузом

1.1. Влияние химического состава

1.1.1. Влияние основных легирующих элементов

1.1.2. Влияние микролегирующих элементов

1.1.3. Влияние примесных элементов

1.2. Влияние режимов прокатки

1.2.1. Влияние термодеформационных режимов

1.2.2. Влияние ускоренного охлаждения на структуру и свойства

стали

1.3. Статистическая анализ химического состава и технологических

факторов на долю вязкой составляющей при ИПГ

Заключение по главе

Глава 2. Исследование влияния структурных факторов материала на пластичность и разрушение трубной стали при испытаниях падающим грузом

2.1. Технологии контролируемой прокатки толстого листа из трубных сталей

2.2. Отбор проб для исследования влияния структуры на пластичность и долю вязкой составляющей в изломе

2.3. Исследование особенностей микроструктуры образцов, деформированных и разрушенных при испытаниях падающим грузом с различной долей вязкой составляющей в изломе

2.4. Исследование влияния внутренних напряжений на пластичность и долю вязкой составляющей в изломе

Заключение по главе

Глава 3. Математическое моделирование пластической деформации и

разрушения сталей при испытаниях падающим грузом

3.1. Разработка математической модели пластической деформации образцов при испытаниях падающим грузом

3.2. Выбор критерия разрушения в математической модели ИПГ

3.3. Исследование зависимости предельных деформаций от скорости деформирования

3.4. Реализация математической модели испытания падающим грузом

3.5. Разработка метода оценки доли вязкой составляющей в изломе по результатам математического моделирования пластической деформации и разрушения при испытаниях образцов падающим грузом

3.6. Численное моделирование пластической деформации и разрушения при испытаниях падающим грузом однофазного материала

3.6.1. Влияние предела текучести на пластичность и долю вязкой составляющей в изломе

3.6.2. Влияние параметров упрочнения на пластичность и долю вязкой составляющей в изломе

3.6.3. Влияние предельных деформаций на пластичность и долю вязкой составляющей в изломе

3.7. Численное моделирование разрушения при испытании падающим грузом для двухфазного материала

3.7.1. О разрушении структурно-неоднородных сред

3.7.2. Влияние содержания и свойств отдельных структурных составляющих на пластичность и долю вязкой составляющей в

изломе при ИПГ

Заключение по главе

Глава 4. Численный анализ и структурные исследования элементов, способных вызвать резкое снижение пластичности и доли вязкой составляющей («слабого звена») в изломе образцов при ИПГ

4.1. Постановка задачи и численное моделирование пластической деформации и разрушения при ИПГ образцов, имеющих элементы с низкой предельной деформацией - исследование «слабого звена»

4.1.1. Численный анализ влияния «слабого звена», расположенного в плоскости листа

4.1.2. Численный анализ влияния пространственной ориентации «слабого звена» в объеме толстого листа на значение доли вязкой составляющей в изломе

4.1.3. Численный анализ влияния линейных размеров неблагоприятно ориентированного «слабого звена» на долю вязкой составляющей в изломе. Формулирование отличительных признаков структурных элементов, способных вызвать резкое снижение пластичности металла при ИПГ

4.2. Металлографический анализ структурных элементов, способных вызвать резкое снижение пластичности металла при ИПГ

4.2.1. Исследование структурных особенностей литого металла. Выявление «слабого звена»

4.2.2. Исследование влияния первичных границ на пластичность и характер разрушения литого металла

4.2.3. Исследование наследственного характера первичных границ в горячекатаном металле

4.2.3 Исследование влияния первичных границ на пластичность и

характер разрушения горячекатаного толстого листа

4.3. Исследование влияния горячей прокатки на форму первичных

зерен и положение первичных границ

Заключение по главе

Основные выводы по работе

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальный и математический анализ причин снижения пластичности трубных сталей при испытании падающим грузом»

Введение

Конец XX — начало XXI века характеризуется значительным увеличением экспорта энергоносителей, в первую очередь нефти и газа, из России в страны Европы и Юго-Восточной Азии. При этом за счет увеличения давления в газопроводах и увеличения диаметра труб растет производительность газопроводов. Часто магистральные трубопроводы эксплуатируются в условиях Крайнего Севера, в труднодоступных и сейсмоопасных районах. Запас внутренней упругой энергии магистрального газопровода возрастает с увеличением диаметра трубы и рабочего давления транспортируемого газа. В связи с этим вопросы надежности трубопроводов стоят особенно остро.

Чтобы обеспечить надежность трубопроводов при повышении рабочего давления, потребовалось увеличение толщины стенок трубы. После внедрения в 1970-х годах процесса термомеханической (контролируемой) прокатки и микролегирования сталей удалось повысить надежность трубопроводов за счет увеличения прочности стали. Это позволило значительно снизить толщину стенок труб при постоянном рабочем давлении [1]. Снижение массы на 1 погонный метр трубы делает сооружение трубопровода на дальние расстояния более экономичным и практически осуществимым. Преимущества использования высокопрочных сталей заключаются не только в снижении количества используемой стали, но также в последующем снижении стоимости изготовления трубопроводов и транспортировки энергоносителей.

Разработка месторождений нефти и газа в труднодоступных районах Крайнего Севера, Сибири и арктического шельфа вызвала ещё большее ужесточение требований, предъявляемых к сталям для трубопроводов. В связи с этим наблюдается тенденция к разработке технологий производства трубного штрипса более высоких категорий прочности. Так, если в середине 60-х годах XX века разрабатывались стали категории прочности ХА2, то в настоящее время идут разработки и освоение технологий производства сталей категории прочности Х\00-ьП20 {Х- обозначение стали повышенной прочности по классификации АР1 5Ь; цифрами обозначается минимальный предел текучести в единицах кряг).

В настоящее время к трубным сталям предъявляются требования по следующим характеристикам:

• временное сопротивление разрыву св;

• предел текучести стт;

• отношение предела текучести к временному сопротивлению ат /ств;

• относительное удлинение при разрыве 8 (%), причем в листе оно должно быть больше на 2ч-3%, чем задано для трубы;

• ударная вязкость образцов Шарпи с Р-образным и образцов Менаже [/-образным надрезами при температурах -60 °С, -40 °С и -20°С;

• доля вязкой составляющей в изломе при испытании образцов на разрушение падающим грузом (Г>]¥ТТ) при температуре эксплуатации (-5 -н -20 °С) с определением процента волокнистого излома;

• углеродный эквивалент;

• сплошность при ультразвуковом и рентгеновском контроле по всей поверхности листа;

• допуски на размеры листа;

• требование к микроструктуре.

Чтобы спрогнозировать, и соответственно, исключить появления хрупких разрушений магистральных трубопроводов, было разработано специальное ударное испытание В]¥ТТ — испытание падающим грузом, которое в настоящее время является стандартным в спецификации на газовые трубопроводы. Для испытаний падающим грузом используют вертикальные копры, в которых груз массой 800-^-1500 кг поднимают на высоту 4-^-5 м и сбрасывают вдоль вертикальных направляющих на образцы заданной формы и размеров. Потенциальная энергия падающего груза, оснащенного специальным бойком, может достигать 50^-60 кДж. Зачастую при ИПГ тестируют полнотолщинные образцы из трубных сталей. После испытаний на поверхностях разлома визуально (!) определяют долю вязкого и хрупкого разрушения (%). Испытания и оборудование для определения вязкости разрушения постоянно совершенствуется. В 2010 году фирма спроектировала и изготовила для одной из китайских

фирм-производителей трубных сталей инструментированный маятниковый копер для испытания полнотолщинных образцов, аналогичных образцам для ИПГ, с энергией до 50 кДж, рис. 1,6.

Высокоскоростные испытания образцов и соединений труб в настоящее время настолько актуальны, что основной потребитель труб большого диаметра для магистральных трубопроводов — ОАО «ГАЗПРОМ» осуществила инвестиции для создания специального полигона. На этом полигоне испытывают сопротивление трубопроводов большого диаметра распространению трещин, инициированных взрывным воздействием (рис. 2). Опробование проходят трубы всех мировых производителей. Испытания требуют больших затрат, на которые «ГАЗПРОМ» идет, что подчеркивает важность повышения сопротивле-

ния материала труб и собственно газопроводов ударным и взрывным воздействиям. Основным методом повышения сопротивления хрупкому разрушению является повышение вязкости разрушения, под которой понимается работа, затрачиваемая на процессы пластической деформации, образования и распространения трещины.

а) б)

Рис.1. Оборудование для испытаний падающим грузом: а - вертикальный копер; б - маятниковый копер

При возрастании категории прочности штрипса наряду с увеличением требований к прочностным характеристикам, повысились требования и к вязким характеристикам стали. Например, если для стали категории прочности Х56 величина вязкой составляющей в изломе должна быть не менее 70%, то для стали категории прочности ^90, требования по доле вязкой составляющей были подняты до 90% и имеется тенденция к повышению до 100%.

На сегодняшний день технологии выплавки и прокатки современных трубных сталей позволяют добиться стабильности прочностных и пластических свойств, а также достаточно стабильных и высоких значений ударной вязкости при пониженных температурах. Однако на практике наблюдаются случаи, когда прокат удовлетворяет требованиям по прочностным и пластическим характеристикам, по ударной вязкости, но не проходит по доле вязкой составляю-

щей. Случается, что при ударной вязкости, достигающей 400-ь420 Дж/см , доля вязкой составляющей (ДВСИ) снижается до 15-К20 %, что может привести к отбраковке металла. В этом случае выполняют повторное испытание падающим грузом, и если оно заканчивается неудачно, то металл бракуется. Отметим, что в пределах одной прокатанной полосы ДВСИ может значительно отличаться друг от друга, что указывает на существование случайного фактора, влияющего на ДВСИ.

Буферные трубы

Испытуемы» трубы Э шт

10 м

1ру4м иммцмеюр

уфериые трубы

датчики температуры, датчики давления, датчики движения трещины

ф

система сбора и обработки информации

датчики температуры, датчики давления датчики движения трещины

Ф

система сбора и обработки информации

Рис.2. Вид полигонных испытаний и схема натурных взрывных испытаний труб

большого диаметра

Далеко не всегда не удается понять и объяснить причины падения ДВСИ, особенно в тех случаях, когда по остальным характеристикам, таким как прочностные и пластические свойства, ударная вязкость, материалы труб удовлетворяют предъявляемым требованиям. Случается, что при одной и той же тех-

нологии прокатки, на одном профилеразмере, на одной и той же марке стали некоторые партии показывают провалы по доли вязкой составляющей при удовлетворительной структуре стали и высоких механических свойствах.

Отличие испытаний на ударную вязкость и падающим грузом состоят методике проведения - при определении ударной вязкости испытывают образцы толщиной до 10 мм, а при определении ДВСИ - в основном полнотолщинные образцы. Кроме того, характеристики ударной вязкости и ДВСИ различны - в первом случае это удельная работа разрушения (Дж/см2), во втором - вид разрушения (хрупкое или вязкое). Между тем, и ударная вязкость, и ДВСИ по сути определяются работой разрушения, которая пропорциональна площади под кривой g(s), где о и б - истинные напряжения и деформация, рис. 3, полученной, например из опытов на растяжение.

ст, МПа

1600

1400 1200 1000 800 600 400 200 0

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 е Рис.3. Зависимости истинных напряжений от истинных деформаций о(в), аппроксимированные степенной функцией ст = стт0 + авр с различными значениями коэффициентов упрочнения а и (3

Таким образом, доля вязкой составляющей в изломе при ИПГ должна возрастать с увеличением максимальных деформаций и напряжений при заданном пределе текучести и снижаться с увеличением предела текучести при постоянных предельных деформациях и напряжениях. Кроме того, при заданном от и постоянном значении предельной деформации 8пред работу разрушения определяют предельные напряжения опред, зависящие от коэффициентов упрочнения а и Р, см. рис.3. При этом изменение предельных деформаций и напряжений, т.е. пластичности и прочности металла должно в равной степени затрагивать как ударную вязкость, так и внешние признаки поверхности разрушения (ДВСИ), поскольку, чем большую степень деформации претерпел образец во время ис-

пытаний, тем в наиболее полной степени проявляются признаки вязкого разрушения - волокнистый излом.

Однако, как было указано ранее, на практике часто встречается несоответствие характеристик ударной вязкости (КСи или КСУ) и внешнего вида (характеристики) поверхности разрушения (ДВСИ). Можно полагать, что одной из причин несоответствия указанных характеристик вязкости разрушения является различное влияние факторов, определяющих предельные деформации и напряжения при испытаниях на ударную вязкость и падающим грузом. Возможно, что причиной этого является масштабный фактор образцов для испытаний, определяющий особенности механизма деформации и разрушения. Возможно также, что на особенностях пластической деформации при испытаниях падающим грузом сказывается влияние структурного фактора, определяющего предельные деформации и напряжения и момент разрушения образцов. Исследований, посвященных этому вопросу при испытаниях трубных сталей падающим грузом, выполнено явно недостаточно, что и формирует, очевидно, некоторую неопределенность в трактовке результатов испытаний.

В связи с этим целью работы является исследование процессов пластической деформации и характера разрушения образцов трубных сталей при испытаниях падающим грузом и разработка практических рекомендаций по корректировке технологии изготовления толстого листа со стабильно высокими вязкими характеристиками.

Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения ударных свойств толстого листа из трубных сталей за счет выяснения и возможного устранения причин снижения доли вязкой составляющей в изломе при испытаниях падающим грузом; знание особенностей пластической деформации и разрушения при испытаниях падающим грузом позволит сформулировать требования к металлургическим технологиям для снижения процента выбраковки толстого листа и более полного удовлетворения условий поставки труб большого диаметра для магистральных трубопроводов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследование структурных факторов, определяющих пластичность и вязкость разрушения при ИПГ образцов из трубной стали 10Г2ФБ, прокатанной по технологии контролируемой прокатки.

2. Разработка математической модели пластической деформации и разрушения, а также расчетного метода оценки доли вязкой составляющей при испытании падающим грузом для проведения масштабного численного

эксперимента по определению основных факторов, отвечающих за характер вязкого или хрупкого разрушения при ИПГ.

3. Определение возможных причин снижения доли вязкой составляющей в изломе образцов после ИПГ и разработка критериев для поиска элементов структуры, отвечающих за резкое снижение ДВСИ при удовлетворительных механических свойствах, при помощи разработанной модели испытаний на ударный изгиб.

4. Целенаправленный поиск структурных элементов, способных вызвать резкое снижение ДВСИ.

5. Разработка практических рекомендаций по корректировке технологии изготовления толстого листа для устранения или снижения его выбраковки по результатам испытания падающим грузом.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Разработаны математическая модель пластической деформации и разрушения металла при испытании падающим грузом, а также новая методика оценки доли вязкой составляющей с использованием результатов математического моделирования.

2. Установлено, что величина истинных деформаций в шейке образца из трубной стали при растяжении практически не зависит от скорости испытания в диапазоне скоростей КГ^Ю м/с, что позволяет использовать предельные деформации и напряжения, определенные при статических испытаниях, в качестве критерия разрушения в математической модели испытания падающим грузом.

3. Обоснованы критерии, которым должны удовлетворять структурные элементы, способные привести к резкому и непрогнозируемому снижению ДВСИ:

• находиться в очаге пластической деформации и разрушения образца при испытании падающим грузом;

• находиться в плоскости, поперечной плоскости листа, и быть ориентированы вдоль направления удара падающего груза;

• иметь низкие значения предельной деформации епред;

• общий линейный размер данного структурного элемента должен превышать КрИТИЧеСКИе ЗНаЧеНИЯ, ЗаВИСЯЩИе ОТ ВеЛИЧИНЫ £Пред-

4. Показано, что разработанным критериям в структуре трубных сталей удовлетворяют выделения несмачиваемых включений, например, оксид-

ной плены, расположенных на границах первичных зерен, формирующихся при кристаллизации из жидкого состояния.

5. Установлено, что границы первичных зерен с расположенными на них оксидными пленами имеют наследственный характер и частично или полностью сохраняются в горячекатаном металле.

Практическая значимость работы состоит в разработке методики выявления границ первичных зерен для горячекатаной трубной стали, которая позволяет проследить их трансформацию во время прокатки и определить рациональную схему вытяжек для минимизации негативного влияния на пластичность стали при ИПГ.

Выявлена одна из основных причин непрогнозируемого снижения вязкости разрушения при ИПГ, которая состоит в возможности присутствия в очаге деформации (при ИПГ) дефекта в виде границы первичного зерна с расположенными на ней несмачиваемыми включениями, протяженность которых превышает критические значения.

Предложено повышение продольных вытяжек при горячей прокатке, которое может снизить вероятность выбросов по доле вязкой составляющей.

Помимо этого рекомендуется проводить дополнительные мероприятия по очистке металла от несмачиваемых включений, в т.ч. от оксидных плен, способные привести к повышению стабильности результатов испытаний падающим грузом и обеспечить высокие значения ДВСИ.

Объектом исследований является процесс пластической деформации и разрушения трубных сталей при испытаниях падающим грузом, структурные факторы, отвечающие за снижение доли вязкой составляющей.

Достоверность результатов, полученных в работе, обеспечивается использованием сертифицированных и аттестованных установок для тестирования механических свойств фирмы Zwick/Roell, современных методов шлифо-подготовки и анализа структуры исследованных сталей. Лабораторное оборудование, которое использовали при выполнении исследований, сертифицировано и проходит ежегодную поверку. Система анализа изображений Thixomet для количественной металлографии, установленная на микроскопах Leica и Carl Zeiss, сертифицирована и аттестована на территории РФ. Достоверность результатов расчетов доли вязкой составляющей в изломе при испытании падающим грузом оценивали в качественном и количественном сравнении с фактическими данными, полученными при испытании падающим грузом в условиях лаборатории механических испытаний ЛПЦ-3 ОАО «Северсталь». Механические свойства сталей тестировали как в производственных условиях ЛПЦ-3

ОАО «Северсталь», так и в лабораторных условиях СПбГПУ. Их выполняли на испытательных машинах одной фирмы Zwick/Roell, а обработку результатов тестирования - при помощи одинаковых программ, заложенных в компьютеры установок Zwick/Roell. Математическое моделирование пластической деформации и разрушения трубных сталей выполняли с использованием лицензионной программы ANSYS-LS/DYNA.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 150 наименований; изложена на 168 страницах машинописного текста, содержит 115 рисунков и 24 таблицы.

Первая глава представляет собой аналитический обзор, в котором рассмотрено современное состояние вопроса о влиянии факторов, в том числе химического состава и технологических параметров контролируемой прокатки на пластическую деформацию, разрушение, формирование структуры и свойств низколегированных трубных сталей при ударных испытаниях, обоснован выбор направления исследования.

Во второй главе диссертации исследовано влияние типа и характеристик структуры ферритно-перлитных сталей на характер пластической деформации и разрушения образцов при ИПГ. Для решения поставленных задач были отобраны образцы из листов с различным значением ДВСИ, изменяющимся в диапазоне от 15% до 100%. Исследованные образцы имели практически одинаковые механические свойства и близкие термомеханические параметры контролируемой прокатки. При исследовании образцов была предпринята попытка найти различия в таких параметрах, как тип структуры, размер зерна феррита, вытянутость его зерен и изрезанность границ, микротвердость, твердость и внутренние напряжения.

Было показано, что структура исследуемых образцов состоит из перлита и феррита. Численные характеристики структуры образцов, такие как размер зерна, вытянутость зерен и изрезанность границ, а также дисперсии их распределений для образцов с различной долей вязкой составляющей различаются незначительно. Следовательно, они не могли стать причиной существенного различия в процессах пластической деформации, разрушения образцов при испытаниях падающим грузом и, как следствие, не могли определить значительные отличия по доле вязкой составляющей.

В данной главе были сформулированы задачи, которые необходимо решить для дальнейшего поиска возможных причин резкого снижения доли вязкой составляющей, и было принято решение о создании математической модели пластической деформации и разрушения металла при испытаниях падаю-

щим грузом.

Третья глава посвящена разработке математической модели испытания падающим грузом и методики оценки доли вязкой составляющей по результатам моделирования. Было дано обоснование выбора критериев разрушения, а также показана независимость выбранного критерия разрушения от скорости деформирования в диапазоне скоростей деформирования от Ю-4 до 10 м/с. Для описания процессов пластической деформации использован лицензионный пакет компьютерных программ АМБУЗ/ЬБ-ВША. Для расчета доли вязкой составляющей по данным моделирования пластической деформации и разрушения при ИПГ предложен метод, в основе которого лежит определение плотности распределения конечных элементов, расположенных в поверхностном слое разрушенного образца, по степеням деформаций.

В расчетах использовали модель многофазного материала. Результаты выполненных численных экспериментов показали, что разработанная модель пластической деформации и разрушения адекватно отражает закономерности изменения пластичности и формирования вязкой составляющей при ИПГ, которая определяется работой пластической деформации, зарождения и развития разрушения. Работоспособность модели была проверена при анализе влияния свойств металла на характер изменения ДВСИ. Качественное сравнение полученных результатов с результатами статистического анализа, и данными, приведенными в литературных источниках, показало возможность использования математической модели ИПГ для дальнейших исследований.

Расчетные данные по влиянию свойств отдельных структурных составляющих показали, что доля вязкой составляющей зависит от количества второй фазы, например перлита или бейнита. В малоперлитных сталях, где количество перлита не превышает 10-^15%, доля вязкой составляющей в основном зависит от свойств феррита. Полученные зависимости хорошо согласуются с литературными данными.

В данной главе не удалось выявить факторов, которые могли бы внести негативное влияние на снижение пластичности и формирование ДВСИ при ИПГ, если прочностные и пластические свойства металла, а также его ударная вязкость удовлетворяют предъявляемым к металлу требованиям. Тогда было высказано предположение о присутствии в структуре стали неких структурных элементов, которые могут вызвать резкое снижение доли вязкой составляющей. Подобные элементы должны существенно отличаться по свойствам от остального металла и были интерпретированы как «слабое звено».

В четвертой главе выполнен поиск «слабого звена» в структуре сталей. В

отличие от основного металла для конечных элементов, представляющих «слабое звено», задавали существенно меньшее значение предельных деформаций

сз

£Пред. Подобным свойством могут, очевидно, обладать объемы металла, содержащие границы раздела с большой энергией, например, межфазные границы, в том числе «феррит-перлит», а также первичные границы с неметаллическими включениями и другими подобными структурными элементами.

Первоначально исследовали влияние дефектов структуры, расположенных в плоскости листа, таких как перлитная полосчатость и зональная ликвация. Результаты численного эксперимента по моделированию пластической деформации и разрушения металла при ИПГ показали, что все дефекты, находящиеся в плоскости листа, не должны оказывать существенного влияния на ДВСИ.

Затем было высказано предположение, что структурные элементы, интерпретируемые как «слабое звено», могут располагаться в плоскости, ориентированной под произвольным углом к плоскости листа. Численные эксперименты показали, что «слабое звено», способное вызвать резкое снижение ДВСИ, должно располагаться поперек плоскости листа и быть вытянуто вдоль направления удара падающим грузом, которое соответствует направлению основной вытяжки при прокатке. Было показано, что критический размер «слабого звена», превышение которого приводит к неконтролируемому падению ДВСИ, со-

сз

ставляет около 4 мм при £пред = 0,02 . Были сформулированы признаки структурного элемента, способного при ИПГ привести к существенному снижению ДВСИ:

• искомый элемент должен находиться в очаге пластической деформации и разрушения образца при испытаниях падающим грузом;

• искомый элемент должен находиться в плоскости, поперечной плоскости листа и быть ориентирован вдоль направления удара падающего груза;

СЗ

• иметь низкие значения предельной деформации £пред;

• линейный размер данного структурного элемента должен превышать критические значения, зависящие от величины е^д. Например, при

сз

8преД = 0,02 критический линейный размер структурного элемента, наличие которого приводит к снижению ДВСИ до 10-^-15 %, составляет приблизительно 4-7-5 мм. Критический линейный размер может представлять собой непрерывное выделение, либо совокупность изолированных выделений.

Уровень снижения ДВСИ зависит от значений предельных деформаций

сз

ЕпрсД, которые, очевидно, определяются энергией и степенью загрязненности границ раздела «слабое звено» - основной металл. Известно, например, что граница раздела металла и несмачиваемых включений, например, оксидных плен, практически равна энергии свободной поверхности. Таким образом, не-смачиваемое включение в металле можно интерпретировать как трещину, заполненную инородным материалом, например, оксидом алюминия.

Поскольку в наиболее полной мере сформулированным признакам «слабого звена» удовлетворяют первичные границы, сформированные во время затвердевания металла, с расположенными на них выделениями неметаллических включений, в работе была разработана новая методика выявления первичной структуры литого и горячекатаного металла. Было показано, что первичные границы могут наследоваться металлом при пластической деформации за счет так называемого эффекта примесного торможения границ, которое резко снижает их диффузионную подвижность. Показано, что первичные границы с расположенными на них выделениями неметаллических включений сохраняются и в горячекатаном толстом листе.

Испытания на растяжение образцов из литого и горячекатаного толстого листа с выявленными первичными границами подтвердили высказанное предположение о негативном влиянии первичных границ с расположенными на них неметаллическими включениями, в первую очередь оксидных плен, на пластичность металла. Экспериментально установлено следующее:

• разрушение образца с низким значением ДВСИ происходит по первичной границе зерна аустенита;

• металл с низкой величиной ДВСИ, равной 15-^20% имеют значения предельных деформаций, близкие к ранее принятым при анализе влияния «слабого звена» на ДВСИ при математическом моделировании,

С и2%;

• при помощи метода микрорентгеноспектрального энергодисперсионного анализа показано, что разрушение инициируется в тех местах, где первичные границы ослаблены присутствием оксидной плены.

Было выполнено исследование влияния горячей прокатки на изменение протяженности и пространственной ориентации первичных границ. Исследования показали, что первичные зерна аустенита вытягиваются вдоль направления вытяжек металла, как в продольном, так и в поперечном направлениях. При этом их форма изменяется, а первичные границы преимущественно переориентируются в плоскость прокатки. Одновременно с первичными границами про-

16

исходит переориентация частиц включений оксидной плены, ослабляющей первичные границы: часть оксидных плен вместе с первичными границами переходит в плоскость листа и ослабляет свое негативное влияние на ДВСИ.

Некоторая доля оксидных плен, расположенных в плоскости, поперечной поверхности листа, сохраняет свою пространственную ориентацию и могут привести к снижению ДВСИ, если их размер превышает критический и они расположены вдоль направления удара падающим грузом. Однако, увеличение вытяжки при прокатке способствует увеличению расстояния между неблагоприятно расположенными оксидными пленами и приводит к снижению вероятности их попадания в зону разрушения образца, вырезанного из листа для проведения ИПГ.

Таким образом, чтобы снизить процент брака по вязкости разрушения, необходимо проведение дополнительных мероприятий по очистке металла от неметаллических включений (в первую очередь от окисной плены) и выполнять отсортировку металла с повышенным содержанием неметаллических включений. Для снижения вероятности попадания «слабого звена» в виде первичных границ с расположенными на них неметаллическими включениями в очаг деформации при ИПГ имеет смысл перераспределить вытяжки при прокатке таким образом, чтобы расстояние между оксидными пленами привести к максимальным значениям. Между тем следует заметить, что перераспределение вытяжек при прокатке не смогут полностью устранить присутствие «слабого звена».

По представленной работе на защиту выносятся следующие положения:

1. Математическая модель пластической деформации и разрушения многофазного материала при испытании падающим грузом и разработанная на её основе методика оценки доли вязкой составляющей в изломе.

2. Критерии, которым должны удовлетворять структурные элементы, способные вызвать резкое снижение вязкости разрушения.

3. Наследственный характер границ первичных зерен в деформированном металле.

Заключение диссертации по теме «Обработка металлов давлением», Лукьянов, Алексей Александрович

Основные выводы по работе

1. При помощи экспериментального и математического анализа установлена одна из основных причин резкого и непрогнозируемого снижения пластичности трубных сталей при испытании падающим грузом — наличие структурных элементов в виде несмачиваемых включений на границах первичных зерен. Разработаны технологические рекомендации для повышения стабильности вязких характеристик, полученных при испытании на ударный изгиб.

2. Разработаны конечно-элементная математическая модель пластической деформации и разрушения металла при испытании падающим грузом и метод оценки доли вязкой составляющей в изломе позволившие по результатам математического моделирования выявить закономерности изменения ДВСИ от предельных деформаций, предела текучести, параметров упрочнения, свойств отдельных структурных составляющих материала. Показано, что ДВСИ высокопрочных трубных сталей определяется свойствами основной (матричной) фазы.

3. Показано, что истинные деформации при испытаниях трубных сталей на растяжение не зависят от скорости деформирования в пределах от 10"4 до 10 м/с. Это позволяет использовать предельные деформации и напряжения, соответствующие моменту разрушения при статических испытаниях, в качестве критериев разрушения для математической модели испытаний падающим грузом.

4. Дефекты, расположенные в плоскости листа, не оказывают существенного влияния на вязкость разрушения при ИПГ. Резкое снижение доли вязкой составляющей может происходить в том случае, если в очаге деформации и разрушения при ИПГ присутствует структурный элемент («слабое звено»), который обладает следующими свойствами:

• располагается поперек плоскости листа и ориентирован вдоль направления удара падающего груза;

• общий размер вдоль направления удара превышает критические значения, зависящие от его предельных деформаций.

5. Сформулированным требованиям к «слабому звену» удовлетворяют границы первичных зерен с выделениями несмачиваемых включений, формирующиеся при кристаллизации металла из расплава. Эти границы обогащены легирующими и примесными элементами, неметаллическими

157 включениями и являются диффузионно неподвижными вследствие эффекта «примесного торможения»; они характеризуются пониженной пластичностью и обладают наследственным характером, сохраняясь при многократной рекристаллизации во время горячей прокатки и фазовых превращениях.

6. Горячая прокатка и увеличение суммарной вытяжки при производстве толстого листа приводят к изменению формы первичных зерен и увеличению протяженности первичных границ. При возрастании вытяжки расстояние между выделениями оксидной плены увеличивается, что снижает вероятность попадания «слабого звена» в зону деформации и разрушения образца при испытании падающим грузом. При изменении формы первичных зерен часть выделений оксидной плены - «слабого звена» переходит в плоскость листа и не оказывает влияния на снижение вязкости разрушения

7. Практическими методами борьбы с непрогнозируемым снижением доли вязкой составляющей в изломе могут быть

• дополнительные меры по очистке металла от несмачиваемых включений, в т.ч. от оксидных плен;

• перемешивание расплава для получения равномерного распределения химических элементов по объему металла с целью очистки исходных границ зерен от избытка легирующих и примесных элементов;

• модифицирование расплава для измельчения литой структуры, что должно обеспечить более благоприятное расположение первичных границ зерен и расположенных на них несмачиваемых включений;

• увеличение вытяжек при горячей прокатке, что увеличит расстояние между отдельными несмачиваемыми включениями и снизит вероятность их попадания в область деформации и разрушения образца при испытании падающим грузом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лукьянов, Алексей Александрович, 2013 год

Список литературы

1. Металловедение и термическая обработка стали.: Т.1.: Справочник. - 3-е изд./под ред. Бернштейна М.Л., Рахштадта А.Г. - М.¡Металлургия, 1983. -352 с.

2. Термомеханическая обработка стали/М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский, JI.M. Капуткина. - М.:Металлургия, 1983. - 480 с.

3. Lips E.M.N., van Zailen H. Improved Hardening Technigne//Metal Progr. -1954. Y.66, №2. - P. 103-107.

4. Смирнов M.B., Соколков E.H., Садовский В.Д. Влияние пластической деформации в аустенитном состоянии на хрупкость при отпуске конструкционных легированных сталей//ДАН СССР. - 1955. Т. 103, №4. - с. 609-612.

5. Литвиненко Д.А., Морозов Ю.Л., Матросов Ю.М. и др.//Бюл. ин-та "Чер-метинформация". - 1986. № 5. - С. 44-46.

6. Матросов Ю.М.//Бюл. ин-та "Черметинформация". - 1981. № 11. - С. 1626.

7. Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Трещенко H.A., Курбан В.В., Корнилов

B.Л., Салганик В.М., Песин A.M. Основные структурные факторы упрочнения низкоуглеродистых низколегированных трубных сталей после контролируемой прокатки.//Металловедение и термическая обработка металлов. - 2009. №1. -

C. 41-45

8. Хлусова Е.И., Михайлов М.С., Орлов В.В. Особенности формирования структуры толстолистовой низкоуглеродистой стали при термомеханической обработке//Деформация и разрушение материалов, - 2007. №6. - С. 18-24.

9. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Умова В.М., Виноградова Н.И., Егорова Л.Ю., Семичева Т.Г., Круглова A.A., Хлусова Е.И., Высоцкий В.М. Структура и механические свойства листового проката из низкоуглеродистых низколегированных сталей после термомеханической обработ-ки//Деформация и разрушение материалов. - 2006. №10. - С5-12.

10. Baumgardt К, de Boer H, Heibterkamp F.//Schweitzer Maschinenmarkt, 9403 Goldach. - 1985. №11. P. 74-77.

11. Баумгардт X, Де Boep X, Мосген В., Шривер У .//Черные металлы. - 1985. № 15. - С. 13-19.

12. Накасуги X, Матсуда X, Тамехиро X. - В kh. Стали для газопроводных труб и фитингов: Труды конференции/ Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1985. С. 108-117.

13. Глебов А.Г., Арабей А.Б., Луценко А.Н., Пикунов М.В., Немтинов A.A. Роль кремния в формировании макро- и микроструктуры высокопрочных ста-лей//Черная металлургия. - 2010. №5. - С.8-17.

14. Металлургия стали/В.М. Явойский, Ю.В. Крячковский, В.П. Григорьев и др. - М.:Металлургия, 1983. - 584 с.

15. Специальные стали/М.И. Гольдштейн, C.B. Грачев, Ю.Г. Векслер. -

ML -.Металлургия, 1985. - 408c.

16. Круглова А.А., Орлов B.B., Хлусова Е.И. Влияние горячей пластической деформации в аустенитном интервале на формирование структуры в низкоуглеродистых малолегированных сталях//Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. №12. - С.8-12

17. Kim S., Lee S., Im Y-R., Lee H-C., Kim S-J., Hong J.H. Effects of Alloying Elements on Fracture Toughness in the Transition Temperature Region of Base Metals and Simulated Heat-Affected Zones of Mn-Mo-Ni Low-Alloy Steels//Metallurgical and materials transactions. - 2004. - V.35A. - №7. - P.2027-2037.

18. Nam W.J., Kim D.S., Ahn S.T. Effects of alloying elements on microstructural evolution and mechanical properties of induction quenched-and-tempered steels//Materials Science. - 2003. - V.38. - №17. - P3611-3617.

19. Han S.Y., Shin S.Y., Seo C.-H., Lee N., Bae J.-H., Kim K., Lee S., Kim N.J. Effects of Mo, Cr, and V Additions on Tensile and Charpy Impact Properties of API X80 Pipeline Steels/ZMetallurgical and Materials Transactions. - 2009. - V.40A. -№8. - P. 1851-1862.

20. Малышевский B.A., Семичева Т.Г., Хлусова Е.И. Влияние легирующих элементов и структуры на свойства малоуглеродистых термообработанных ста-лей//Металловедение и термическая обработка металлов. - 2001. №9. - С. 5-9.

21. Sen S.K., Ray A., Avtar R., Dhua S.K., Prasad M.S., Jha P., Sengupta P.P., and Jha S. Microstructure and Properties of Quenched-and-Aged Plates Produced from a Copper-Bearing HSLA Steel//Journal of Materials Engineering and Performance. -1998. - V. 7. - №4. - P. 504-510.

22. Hwang В., Lee C.G., Lee T.-H. Correlation of Microstructure and Mechanical Properties of Thermomechanically Processed Low-Carbon Steels Containing Boron and Copper/ZMetallurgical and Materials Transactions. - 2010. - V.41A. - №1. -P.85-96

23. Ghosh A., Mishra В., Das S., Chatterjee S. Microstructure, Properties, and Age Hardening Behavior of a Thermomechanically Processed Ultralow-Carbon Cu-Bearing High-Strength Steel//Metallurgical and Materials Transactions. - 2005. - V. 36A. — №13. - P. 703-713.

24. Матросов Ю.М. Механизмы влияния ванадия, ниобия и титана легирования на структуру и свойства низким перлита сталь//МиТОМ. 1984. № 11. С. 13 - 22.

25. Матросов Ю.М., Сорокин А.Н. Влияние ванадия на механические свойства, фазовый состав и структуру малоперлитных сталей//МиТОМ, 1981. № 5. С. 16-19.

26. Матросов Ю.М., Насибов А.Г., Голиков И.М. Свойства малоперлитных сталей с ванадием и ниобием после контролируемой прокатки//Металловедение и термическая обработка металлов. - 1974. №1. - С. 27-35.

27. Lamberigts М., Greday Т. - In: Hot deformation in austenite. Conference in London. 1977. P. 286-315.

28. Матросов Ю.М. Комплексное микролегирование малоперлитных сталей для контролируемой прокатки//Металловедение и термическая обработка металлов. -1986. №3.-С. 10-17.

29. Pereira L.C., De Bias J.G., Acselrad O., Bastian F.L., Filho F.G.A., Filho J.A.S., Cesar C., Mahtuk J.O., Silva A.L.F. Development of Controlled Rolled High Strength Nb and Nb-V Strip Steels for X70 ERW Pipes//Journal of Materials Engineering. -1991. - V.13. -№2. -P.103-112.

30. Kim Y.M., Shin S.Y., Lee H., Hwang В., Lee S., Kim N.J. Effects of molybdenum and vanadium addition on tensile and charpy impact properties of API X70 linepipe steeMmetallurgical and materials transactions. - 2007. - V.38A. - №8. - P.1731-1742.

31. Рыбин B.B., Малышевский В.А., Хлусова Е.И., Орлов В.В., Шахпазов Е.Х., Морозов Ю.Д., Настич С.Ю., Матросов М.Ю. Высокопрочные стали для магистральных трубопроводов/ТВопросы материаловедения. - 2009. №3. - С. 127-137.

32. Xiong Y., Yongchun J., Quanli W., Gongyan Z. Study no high Tensile heavy plate with V-N Microalloying technology.—In: International seminar on application technologies of vanadium in flat-rolled steels. 2005. P.64-68

33. Матросов М.Ю., Эфрон Л.И., Кичкина A.A., Лясотцкий И.В. Изучение микроструктуры трубных сталей микролегированных ниобием после различных режимов контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением

34. Wiskel J.B., Ivey D.G., Henein Н. The Effects of Finish Rolling Temperature and Cooling Interrupt Conditions on Precipitation in Microalloyed Steels Using Small Angle Neutron Scattering/ZMetallurgical and Materials Transactions. - 2008. -V.39B. - №1. - P. 116-124.

35. Рыбин В.В., Хлусова Е.И., Нестерова Е.В., Михайлов М.С. Формирование структуры и свойств низкоуглеродистой низколегированной стали при термомеханической обработке с ускоренным охлаждением//Вопрос материаловедения. - 2007. №4. - С. 329-340.

36. Meyer L, Heiterkamp F., Mueschenbom IV. - In: Micro .Alloying 75. History and Theory. New-York. 1977. P. 153 - 157.

37. Yan W., Shan Y.Y., Yang K. Effect of TiN Inclusions on the Impact Toughness of Low-Carbon Microalloyed Steels//Metallurgical and Materials Transactions. -

2006. - V. 37A. - №7. - P.2147-2158.

38. Yan W., Shan Y.Y., Yang K. Influence of TiN Inclusions on the Cleavage Fracture Behavior of Low-Carbon Microalloyed Steels//Metallurgical and Materials Transactions. - 2007. - V. 38A. - №6. - P. 1211-1222.

39. Лякишев Н.П., Голованенко С.А., Матросов Ю.И. и др./Сталь. - 1980. №4. - С.327-330

40. Лякишев Н.П., Литвиненко Д.А., Морозов Ю.Д./Сталь. - 1982. №3. - С.67-70

41. Emenike S. О. I. A study of multiple microalloyed pipeline steels//Journal of Materials Science Letters. - 1990. - V.9. - №4. - P.406-409.

42. Dehghan-Manshadi A. Dippenaar R.J. The Behavior of Precipitates during HotDeformation of Low-Manganese, Titanium-Added Pipeline Steels/ZMetallurgical and Materials Transactions. - 2010. - V.41A. - №13. - P. 3291-3296.

43. Хлусова Е.И., Круглова A.A., Орлов B.B. Влияние химического состава, термической и деформационной обработок на размер аустенитного зерна в низкоуглеродистой стали//Металловедение и термическая обработка металлов. —

2007. №12. - С.3-8.

44. Матросов Ю.И., Насибов А.Г., Карчевская ИМ. и др.//Изв. АН СССР; Металлы. - 1975. Т 3. - С.151-155.

45. Мейер Л.//Черные металлы. - 1981. № 7. - С.40-48.

46. Isasti N., Jorge-Badiola D., Taheri M.L., Lopez В., Uranga P. Effect of Composition and Deformation on Coarse-Grained Austenite Transformation in Nb-Mo Microalloyed Steels/ZMetallurgical and Materials Transactions. 2011. - V42A.

47. Lauprecht W., Imgrund H., Coldren P.//Stahl und Eisen. - 1973. - №93. - H. 22. P. 1041

48. Biswas D.K., Venkatraman M., Narendranath C.S., Chatterjee U.K. Influence of Sulfide Inclusion on Ductility and Fracture Behavior of Resulfurized HY-80 Steel//Metallurgical Transactions. - 1992. - V.23A. - №5. - P.1479-1492.

49. Гуляев А.П., Фонштейн H.M. Матросов Ю.И., Жукова Е.Н.//Известия АН СССР. Металлы. - 1978. №6. - С. 181-189.

50. Fuchs A. u.a. - Archiv fur das Eisenhutteawesen. 1976. С. 46. №2. S127-136.

51. Pickering F. - In: Micro Alloying 75 History and Theory. New York. 1977. P. 9-31.

52. Жукова E.H., Фонштейн Н.М.//Сталь. - 1981. № 5. - С. 66-70.

53. Голованенко С.А., Фонштейн Н.М., Жукова Е.Н., Пантелеева А.А.//Сталь. - 1979. №12. - С. 939-942.

54. Tomita Y. Fracture Toughness of Calcium-Modified Ultrahigh-Strength 4340 Steel//Metallurgical Transactions. - 1990. - V. 21 A. - №10. - P.2739-2746.

55. Weng Y. Ultra-Fine Grained Steels. - Berlin, 2009. - 539p.

56. Paul S.K., Ray A. Influence of Inclusion Characteristics on the Formability and Toughness Properties of a Hot-Rolled Deep-Drawing Quality Steel//Journal of Materials Engineering and Performance. — 1997. - V.6. — №1. - P.27-34.

57. Гуляев А.П. Чистая сталь. - M: Металлургия, 1975. - 183с.

58. Филиппов Г.А., Чевская О.Н., Марченко В.Н.//Вопросы металловедения и термической обработки металлов. - 1977. № 196. - С.76.

59. Эфрон Л.И. Формирование структуры и механических свойств конструкционных сталей при термомеханической обработке в потоке прокатного ста-на//Сталь. - 1995. №8. - С.57-64

60. Сталь для магистральных трубопроводов/ Ю.И. Матросов, Д.А. Литвинен-ко, С.А. Голованенко. - М: Металлургия, 1989. - 288с.

61. Dhua S.K., Mukerjee D., Sarma D.S. Influence of Thermomechanical Treatments on the Microstructure and Mechanical Properties of HSLA-100 Steel Plates/ZMetallurgical and Materials Transactions. - 2003. - V. 34A. - №2. - P. 241253.

62. Круглова A.A., Орлов B.B., Хлусова Е.И., Немтинов А.А. Влияние термомеханической обработки штрипсовой стали класса прочности К60 на ее харак-теристики//Металлург. -2007. №2. - С.60-63

63. Ефименко С.П., Бернштейн М.Л.//Сталь. - 1986. №4. - С.69-75

64. Прокатка толстых листов/П.И. Полунин, В.М. Клименко, В.П. Полухин и др. - М.: Металлургия, 1984. - 288 с.

65. Беняковский М.А., Богоявленский К.Н., Виткин A.M. и др. Технология прокатного производства: Справочник. В 2-х книгах. Кн. 2. -М.: Металлургия, 1991.-423 с.

66. Выбор режимов нагрева металла/В.В. Быков, И.В. Франценюк. — М.: Металлургия, 1980. - 246 с.

67. Потемкин В.К., Пешков В.А. Контролируемая прокатка. Термомеханическая обработка листов//Итоги науки и техники. Прокатное и волочильное производство. Т. 14.—М., 1986. С.3-55

68. Морозов Ю.Д. и др. Повышение хладостойкости стали 09Г2С//Сталь. -1994. № 12. - С. 54-59.

69. Погоржельский В.К., Чистяков Ю.И., Утевский Л.М. и др. Влияние температуры аустенитизации на структуру низколегированной стали после контролируемой прокатки//Изв. АН СССР. Металлы. - 1980. № 5. - С. 105-107.

70. Матросов Ю.И., Филимонов В.Н. Структура и свойства стали 09Г2ФБ после контролируемой прокатки/УИзвестия вузов. Черная металлургия. — 1981. №1. - С.92-96

71. Pastrnak Z. Rizene valcovani pasu pro velkoprumerove trubky se svaren ve sroubovici//Hutnik. - 1986. - V.36. - №1. - P.24-30

72. Tancika Т., Funcikoshi Т., Veda M. et. al. Microalloying'75. Proc. Int. Symp. Union Carbide Corp. New York. 1977. P. 399-408

73. Pastmak Z., Wozniak J. Rizene valcovni mikrolegovnych oceli /' moznosti aplikace v CS valcovani//Hutnicke aktuality. - 1984. - V. 25. - P.33.

74. Babu N.K., Suresh M.R., Sinha P.P., Sarma D.S. Effect of austenitizing temperature and cooling rate on the structure and properties of a ultrahigh strength low alloy steel//Materials science. - 2006. - V41. - №10. - P.2971-2980.

75. Массип А., Мейер Л. Толстый лист и горячекатаная полоса из бейнитных сталей с очень низким содержанием углерода//Черные металлы. - 1978. №19. -С.12-18.

76. Гуркалов П.И., Голованенко С.А., Павлов В.В., Морозов Ю.Д. Рациональная технология прокати и термической обработки штрипсов из стали 12ГСБ категории прочности К52 в условиях ОХМК//Сталь. - 1998. № 12. - С. 40-45

77. Матросов Ю.И. Влияние условий контролируемой прокатки на структурные превращения и свойства малоперлитных сталей//Сталь. — 1985. №2. — С. 68-72.

78. Петч Н.Дж. Переход из вязкого состояния в хрупкое в а-железе. В кн.: Атомный механизм разрушения. - М. Металлургиздат, 1968. - С.69-83.

79. Sung Н.К., Shin S.Y., Hwang В., Lee C.G., Kim N.J., Lee S. Effects of Rolling and Cooling Conditions on Microstructure and Tensile and Charpy Impact Properties of Ultra-Low-Carbon High-Strength Bainitic Steels//Metallurgical and Materials Transactions. -2011. -V. 42. -№7. - P.1827-1835.

80. Cizek P., Wynne B.P., Davies C.H.J., Muddle B.C., Hodgson P.D. Effect of Composition and Austenite Deformation on the Transformation Characteristics of Low-Carbon and Ultralow-Carbon Microalloyed Steels//Metallurgical and Materials Transactions. - 2002. - V. 33A. - №5. - P.1331-1349.

81. Каспар Р., Пайхль JI., Павельский 0.//Черные металлы. - 1981. №12. - С. 37.

82. Irvine K.J., Pickering F.B., Gladman J.J. Controlled Rolling o: Structural Steel//JISI. - 1970. - V. 208. - № 8. - P. 717-726.

83. Tanaka Т., Tabata N„ Hatomura Т., Shiga C. Three Stages of Controlled Rolling Process. Microalloying'75. Proc. Int. Symp, Union Carbide Corp. New York. 1977. P. 88-99.

84. Счастливцев B.M., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Егорова Л.Ю., Гер-васьева И.В., Круглова А.А., Хлусова Е.И., Орлов В.В. Влияние термомеханической обработки на хладостойкость низкоуглеродистой низколегированной свариваемой стали//Физика металлов и металловедение. - 2010. Том 109, №3. -С.314-325.

85. Amano К., Tanigava О., Shiga С., Okumara Т., Development of controlled-

2 2

rolled 70 kgf/mm and 80 kgf/mm class high tensile strength steel plates for welded structures//Kawasaki steel technical report. - 1989. - №20. - P. 88-95.

86. Dabkovski D.S., Konkol P.J., Baldy M.F. Splitting-Type Fracture in High-Strength Line Pipe Steels//Met. Eng. Qart. - 1976. - V. 16. - №1. - P22-28.

87. Shin S.Y., Hong S., Bae J.-H., Kim K., Lee S. Separation Phenomenon Occurring during the Charpy Impact Test of API X80 Pipeline Steels/ZMetallurgical and Materials Transactions. - 2009. - V.40A. - №10. - P.2333-2349.

88. Hwang В., Kim Y.M., Lee S., Kim N.J., Ahn S.S. Correlation of Microstructure and Fracture Properties of API X70 Pipeline Steels//Metallurgical and Materials Transactions. - 2005. - V.38A. - №3. - P.725-739.

89. Bramfltt B.L., Marder A.R. A Study of the Delamination behavior of a Very Low Carbon Steel//Met.Trans. - 1977. - V.8A. - P. 1263-1275.

90. Матросов Ю.И., Филимонов B.H., Бородкина M.M., Григорьева Т.М.//Изв. АН СССР, Металлы. - 1980. №5. - С.99.

91. Shin S.Y., Woo К.J., Hwang В., Kim S., Lee S. Fracture-Toughness Analysis in Transition-Temperature Region of Three American Petroleum Institute X70 and X80 Pipeline Steels/ZMetallurgical and Materials Transactions. - 2009. - V.40A. - №4. -P.867-876

92. Горынин И.В., Рыбин B.B., Малышевский B.A., Хлусова Е.И., Нестерова Е.В., Орлова В.В., Калинин Г.Ю. Экономнолегированные стали с наномодифи-цированной структурой для эксплуатации в экстремальных условиях/ЛЗопросы материаловедения. - 2008. №2. - С.7-19.

93. Коджаспиров Г.Е., Сулягин Р.В. Исследование влияния температуры, дробности деформации и скорости охлаждения на структуру и свойства стали 09ГНБ//Металловедение и термическая обработка металлов. - 2005. №2. - С. 710

94. Матросов Ю.И., Филимонов В.Н., Голованенко С.А.//Черная металлургия. Бюл. Ин-та «Черметинформация». - 1979. №14. - С.39-41.

95. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Егорова Л.Ю., Ватутин К.А., Круглова А.А., Орлов В.В., Хлусова Е.И. Исследование структуры и свойств низколегированной хладостойкой стали 10ГНБ, произведенной по различным технологическим схемам//Вопрос материаловедения. - 2008. №1. -

164

С. 7-20.

96. Dhua S.K., Mukerjee D., Sarma D.S. Effect of Cooling Rate on the As-Quenched Microstructure and Mechanical Properties of HSLA-100 Steel Plates/ZMetallurgical and Materials Transactions. - 2003. - V.34A. - №11. -P.2493-2504.

97. Bhattacharjee D., Knott J.F., Davis C.L. Charpy-Impact-Toughness Prediction using an "Effective" Grain Size for Thermomechanically Controlled Rolled Microalloyed Steels//Metallurgical and Materials Transactions. - 2004. - V.35A. — №1. -P.121-130.

98. De Ardo A.J. Proceeding of the Int. Symp. on Accelerated Cooling of Rolled Steel. Winnipeg. Canada. 1988. P.3-27.

99. Ouchi C., Tanaka J., Kozasu I., Tsukada K. Micon'78. ASTM. Philadelphia (PA), 1979. P. 105-125.

100. Johnson D.R., Becker W.T. Toughness of tempered upper and lower bainitic microstructures in a 4150 Steel//Journal of materials engineering and performance. — 1993. - V.2. - №2. - P.255-263.

101. Han S.Y., Shin S.Y., Lee S., Kim N.K., Bae J.-H., Kim K. Effects of Cooling Conditions on Tensile and Charpy Impact Properties of API X80 Linepipe Steels/ZMetallurgical and Materials Transactions. - 2010. - V.41A. - №2. - P.329-340.

102. Mayer S., Scheu С., Leitner H., Clemens Н., Siller I. Influence of the Cooling Rate on the Mechanical Properties of a Hot-work Tool Steel//BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte. - 2007. - V.152. - №5. - P 132-136

103. Tariq F., Naz N., Baloch R.A., Ali A. Evolution of microstructure and mechanical properties during quenching and tempering of ultrahigh strength 0.3C Si-Mn-Cr-Mo low alloy steel//Materials science. - 2010. - V.45. - №6. - P. 1695-1708.

104. Pejavar S.R., Aswath P.B. Reheat Response and Accelerated Cooling of a Microalloyed Steel with an Air/Water Atomizer: Effect on Microstructure and Mechanical Properties//Journal of Materials Engineering and Performance. - 1994. — V.3.-№2.-P.234-247.

105. Abd-Allah N.M., El-Fadaly M.S., Megahed M.M., Eleiche A.M. Fracture Toughness Properties of High-Strength Martensitic Steel within a Wide Hardness Range//Journal of Materials Engineering and Performance. - 2001. - V.10. - №5. — P. 576-585.

106. Bag A., Ray K.K., Dwarakadasa E.S. Influence of Martensite Content and Morphology on Tensile and Impact Properties of High-Martensite Dual-Phase Steels/ZMetallurgical and Materials Transactions. - 1999. - V.30A. - №5. - P.l 1931202.

107. Литвиненко Д.А., Эфрон Л.И.//Сталь. - 1994. №1. - С.53-58.

108. Коваленко Л.В., Легейда Н.Ф., Козлов С.В. и др.//Сталь. - 1975. №7. -С.644-647.

109. Хлусова Е.И., Орлов В.В., Мотовилина Г.Д., Корчагин A.M., Матросов М.Ю. Влияние обработки на изменение структуры и и свойств высокопрочных штрипсовых сталей категории прочности Х90-Х100 после термомеханической обработки//Металлург. - 2010. №11. - С.68-73.

165

110. Голованенко С.А., Чевская О.Н.//Сталь. - 1984. №12. - С.51-56.

111. Shin S.Y., Gong G., Kim S., Lee S. Analysis of Fracture Toughness in the Transition Temperature Region of API X70 Pipeline Steels Rolled in Two-Phase Re-gion//Metallurgical and Materials Transactions. - 2007. - Y.38A. - №5. - P. 10121021

112. Счастливцев B.M., Табатчиков Т.И., Яковлева И.JI., Умова В.М., Виноградова Н.И., Егорова Л.Ю., Семичева Т.Г., Круглова А.А., Хлусова Е.И., Высоцкий В.М. Влияние режимов термомеханической обработки на структуру и механические свойства листового проката из низкоуглеродистых низколегированных сталей//Вопросы материаловедения. - 2005. №3. - С. 13-23.

113. Ниобийсодержащие низколегированные стали/Ф. Хайстеркамп, К. Хулка, Ю.И. Матросов и др. - М.: Интермет Инжиниринг, 1999. - 94с.

114. Hoh В. Brief Introduction into Metallurgy and Process Technology of Accelerated Coolibg of Plate, Processing of New Steels for Thick Plate for Oil and Gas Transmission Pipe ana other Heavy Duty Application. Int. Conference, Mariupo, Ukraine. 2002. P.3-14

115. Hwang В., Lee S., Kim Y.K., N.J., Yoo J.Y. Correlation of Rolling Condition, Microstructure, and Low-Temperature Toughness of X70 Pipeline Steels//Metallurgical and Materials Transactions. - 2005. - V.36A. - №7. - P. 17931805.

116. Hwang В., Kim Y.G., KimN.J., Yoo J.Y. Effects of Microstructure on Inverse Fracture Occurring during Drop-Weight Tear Testing of High-Toughness X70 Pipeline Steels//Metallurgical and Materials Transactions. - 2005. - V36A. - №2. -P.371-387.

117. Немтинов A.A., Корчагин A.M., Попков А.Г., Хлусова Е.И., Орлов В.В. Освоение производства штрипса К70 для труб большого диаметра на стане 5000//Металлург. - 2008. №52. - С. 11-12.

118. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Круглова А.А., Хлусова Е.И., Орлов В.В. Особенности структуры бейнита в низкоуглеродистых свариваемых сталях после термомеханической обработки//Вопросы материаловедения. - 2009. №3. - С.26-38.

119. Казаков А.А., Киселев Д.В., Казакова Е.И., Курочкина О.В., Хлусова Е.И., Орлов В.В. Влияние структурной анизотропии в ферритно-бейнитных штрип-совых сталях после термомеханической обработки на уровень их механических свойств//Черные металлы. - 2010. №6. - С. 7-14.

120. Наумов А.А. Разработка технологий горячей прокатки листа из трубных и автомобильных сталей с использованием методов физического и математического моделирования: дисс. канд. тех. наук. С.-Петербург. 2010.

121. Лунев В.А. Математическое моделирование и планирование эксперимента. Учеб. пособие. - СПб, 2006. - 164с.

122. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия/Я.С. Уман-ский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, Л.Н. Расторгуев. - М.: Металлургия, 1982. -632с.

123. Рудской А.И., Колбасников Н.Г., Зотов О.Г., Лукьянов A.A. Компьютерное моделирование испытаний на ударную вязкость: температурная зависи-мость//Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2010. №4. - С.271-278

124. Рудской А.И., Колбасников Н.Г., Боровков А.И., Немов A.C., Зотов О.Г., Лукьянов A.A. Компьютерное моделирование ударной вязкости структурно-неоднородных металлов//Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2011. №1.

- С.226-234

125. Колбасников Н.Г., Зотов О.Г., Лукьянов A.A., Соколов Д.Ф., Адигамов P.P. Регрессионная модель ударной вязкости//Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2011. №1. - С.262-268

126. Кольский Г. Волны напряжения в твёрдых телах. -М.: ИИЛ, 1955. - 192с.

127. Боровков А.И., Немов A.C., Колбасников Н.Г., Золотов A.M. Конечно-элементное моделирование и исследование двухопорного ударного изгиба с целью определения ударной вязкости//Научно-технические ведомости СПбГПУ. -2007. №3.-С.53-60

128. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. - М.: Металлургия, 1984.-280с.

129. Гуляев А.П. Вязкие и хрупкое разрушение//Металловедение и термическая обработка металлов. - 1977. №7. - С.63-64.

130. Механические свойства металлов./М.Л. Бершнтейн, В.А. Займовский. -М.: Металлургия, 1979.-495с.

131. Колбасников Н.Г. Теория обработки металлов давлением. Сопротивление деформации и пластичность металлов. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2000. - 320с.

132. Энтропия. Структура. Фазовые превращения и свойства металлов/Н.Г. Колбасников, С.Ю. Кондратьев. - СПб.: Наука, 2006. - 360с.

133. Григорьев А.К. Структурообразование при пластической деформации металлов. - СПб: Изд-во СПбГУ, 1992. - 241с.

134. Металлография/Бунин К.П., Баранов A.A. -М.: Металлургия, 1970.-465 с.

135. Колбасников Н.Г. Влияние больших деформаций в горячем состоянии на структуру и свойства низкоуглеродистой стали//Металлообработка. - 2009. №4.

- С.25-31.

136. Горынин В.И. Сопротивление хрупкому разрушению марганцево-кремнистых низкоуглеродистых сталей со слоисто-полосчатой структу-рой//Металловедение и термическая обработка металлов. - 2009. №3. - С.33-37.

137. Хлусова Е.И., Орлов В.В. Термомеханическая обработка толстолистовых сталей для арктических конструкций и магистральных трубопрово-дов//Современные металлические материалы и технологии (СММТ2009): Труды международной научно-технической конференции. - СПб, 2009. - С.541.

138. Хворинов Н.И. Кристаллизация и неоднородность стали. - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1958.-392с.

139. Цветков Д.С. Повышение стабильности свойств и качества продукции стана 5000 ОАО «Северсталь» за счет улучшения структуры толстолистового штрипса из высокопрочных низколегированных сталей: дисс. канд. тех. наук. С.-Петербург. 2011.

140. Рыбин B.B. Большие пластические деформации и разрушение металлов. -М.: Металлургия, 1986. - 224с.

141. Физические основы и ресурсосберегающие технологии изготовления изделий пластическим деформированием/Г.Е. Коджаспиров, А.И. Рудской, В.В. Рыбин. - СПб.: Наука, 2006. - 349с.

142. Финкель В.М. Физика разрушения. - М.: Металлургия, 1970. - 376с.

143. Термодинамика и кинетика границ зерен/Б.С. Бокштейн, Ч.В. Копецкий, J1.C. Швиндлерман. - М.: Металлургия, 1986. - 224 с.

144. Атомная структура межзеренных границ / Новости физики твердого тела. Вып. 8. М.: Мир, 1978. 292 с.

145. Wilson Е.А. The у—>а transformation in low carbon steels//ISIJ International. -1994. - V.34. - №2. - P. 615-630.

146. Виноград В.М. Включения в стали и ее свойства. - М.: Металлургиз-дат,1963. — 252с.

147. Теория непрерывной разливки/В.С. Рутес, В.И. Аскольдов, Д.П. Евтеев,

B.Я. Генкин, М.Г. Чигринов, А.И. Манохин - М.: Металлургия, 1971. - 296с.

148. Качество листов/В.Д. Дурнев, В.А. Иводитов, A.A. Казаков, В.В. Кузнецов, В.В. Паромов, В.И. Славов, В.А. Титов, А.И. Трайно - М.: Наука и технологии, 2008. - 336с.

149. Основы металлографии и пластической деформации стали/Г.И. Бельченко,

C.И. Губенко. - Донецк-Киев, - 1987. - 237с.

150. Казаков A.A., Ковалев П.В., Рябошук C.B., Малахов Н.В., Милейковский А.Б., Зинченко С.Б., Немтинов A.A. Металлургическая экспертиза как основа определения природы дефектов металлопродукции//Черные металлы, июль-август 2007, с.17-23.