Разработка процесса прокатки многослойных стальных листов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.09, кандидат наук Шинкарев, Александр Сергеевич

• Шинкарев, Александр Сергеевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Шинкарев, Александр Сергеевич

Содержание

Стр.

Введение

Глава 1. Анализ особенностей и технологических проблем измельчения структуры при получении металлических конструкционных материалов

1.1. Состояние проблемы получения конструкционных материалов с ультрамелкозернистой структурой

1.2. Измельчение структуры металлических материалов методами прокатки

1.3. Обоснование целесообразности применения метода накопительной прокатки для получения ультрамелкозернистого конструкционного материала на основе железных сплавов

1.4. Выводы к главе 1

Глава 2. Материалы, методы и оборудование исследования

2.1. Выбор исследуемых материалов и их свойства

2.2. Теоретические методы исследования процесса многослойной прокатки

2.3. Выводы к главе 2

Глава 3.Результаты исследований и обсуждение

3.1. Условия сохранения слоистой структуры

3.2. Силовые параметры многослойной прокатки

3.3. Результаты механических испытаний и свойства многослойных материалов

3.4. Выводы к главе 3

Глава 4. Рекомендации для промышленного освоения технологии производства многослойных нанокристаллических материалов

4.1. Технологические расчеты

4.2. Комплекс оборудования

4.3. Применение исследованных материалов

Стр.

4.4. Расчет себестоимости малотоннажного производства

многослойного стального листа

Основные выводы

Литература

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка процесса прокатки многослойных стальных листов»

Введение

Для создания новых типов машин, повышения их надежности, увеличения ресурса работы, снижения металлоемкости изделий требуется улучшение механических, физических, а также специальных свойств конструкционных материалов, применяемых в машиностроении.

В настоящее время интенсивные научные исследования и разработки ведутся в направлении создания материалов с ультрамелкозернистой структурой (размеры зерен, в кристаллической решетке которых составляют менее 1 мкм в одном из измерений). Практические успехи отмечены в таких отраслях как наноэлектроника (полупроводниковые гетероструктуры); приборостроение и микроэлектромеханика (сканирующие зондовые микроскопы, системы управления световыми потоками); медицина (биосовместимые стоматологические и ортопедические имплантаты) и др. Однако материалы, применяемые в указанных отраслях, предназначены для работы в приборных устройствах при щадящих условиях эксплуатации.

Наряду с этим возникает проблема формирования совокупности механических, эксплуатационных и специальных свойств деталей из массивных заготовок. Стабильное ультрамелкозернистое состояние конструкционных материалов, работающих в условиях повышенных температур, ударных, знакопеременных нагрузок и пр., позволяет значительно улучшить технические характеристики изделий новой техники.

Изучением теоретических и технологических аспектов создания таких материалов занимались Н. П. Лякишев, Герберт Глейтер, Карл Кох, М. И. Алымов, Р. А. Андриевский, Ю. А. Быков, В. М. Сегал, Р. 3. Валиев, Я. Е. Бейгельзимер, В. П. Майборода, В. С. Копань, А. В. Лысенко, A.M. Глезер, М. И. Карпов, В. С. Крапошин, А. Г. Колесников, А. И. Плохих, Л. И. Гречихин, А. И. Рудской [1-25].

Для производства машиностроительных заготовок требуется разработка дешевых и производительных технологических процессов. Среди них особое место занимает листовая прокатка - наиболее производительный процесс, обладающий высочайшей степенью автоматизации и позволяющий получать точные и дешевые изделия. Данная работа посвящена разработке технологии получения заготовок со стабильной ультрамелкозернистой структурой методом прокатки многослойных листов.

Промышленностью освоено производство многих видов слоистого проката. Число слоев в таких материалах обычно не превышает 10, при этом толщина слоев, как правило, колеблется от десятков миллиметров до нескольких микрометров, что существенно выше ультрамелкозернистого диапазона. В связи с этим, возникает интерес к созданию супермногослойных листовых заготовок, в которых толщина слоя сопоставима с характерным размером ультрадисперсного зерна. Уменьшение толщины слоя достигается в ходе пластической деформации супермногослойной листовой заготовки. Эксперименты по созданию наноструктурированных композиций методом горячей вакуумной прокатки проводились в разное время на основе слоев из таких разнородных, не смешиваемых друг с другом металлов, как сталь, медь и алюминий [14,15]. Дальнейшим развитием этих работ явились исследования прокатки композиций меди и ниобия, ниобия и молибдена и др. [16].

В МГТУ имени Н.Э. Баумана предложен и обоснован метод получения супермногослойного листа со стабильной ультрамелкозернистой структурой из чередующихся сплавов на основе одного металла [26, 27]. Проведенные исследования показали, что получение стабильной субмикро- и наноразмерной структуры в материале, созданном на основе одного металла, возхможно в том случае, если в исходной композиции участвуют сплавы, имеющие различное кристаллическое строение (решетки ОЦК и ГЦК) [23]. Однако до настоящего времени недостаточно сведений о технологических

режимах обработки и закономерностях формирования свойств в материалах такого рода, полученных листовой прокаткой.

В связи с этим работы направленные на создание технологического процесса производства многослойных стальных материалов со стабильной ультрамелкозернистой структурой являются актуальными.

Технология производства супермногослойных стальных материалов со стабильной ультрамелкозернистой структурой предусматривает две основные стадии: черновую прокатку многослойной капсулированной заготовки и чистовую прокатку «компактированной» заготовки. В процессе чистовой многократной прокатки в заготовке формируются разного уровня физико-механические свойства. Такими свойствами являются: ударная вязкость, модуль упругости, предел прочности и предел текучести материала, оказывающие влияние на величину технологических сил в процессах обработки давлением, а также виброгасящие свойства.

Объектом исследования в данной работе является технология получения стальных листов.

Предметом исследования являются режимы и параметры прокатки многослойных стальных материалов с ультрамелкозернистой структурой. Цель и задачи работы

Целью работы является получение стабильной ультрамелкозернистой структуры в стальных материалах путем разработки режимов прокатки многослойных листов.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

1. Обоснование выбора способа прокатки для получения ультрамелкозернистой структуры в стальных листах.

2. Разработка схемы технологического процесса производства листовых материалов со стабильной ультрамелкозернистой структурой методом прокатки.

3. Определение зависимости сопротивления деформации многослойных стальных материалов от параметров прокатки

4. Определение физико-механических характеристик многослойных стальных материалов исследуемых композиций.

5. Разработка рекомендаций для промышленного освоения технологии производства многослойных стальных листов с ультрамелкозернистой структурой.

Методы исследований и достоверность результатов

Теоретические исследования базировались на основных положениях теории продольной прокатки академика А.И. Целикова [29,30,31,32]. Экспериментальные исследования включали измерение энергосиловых параметров прокатки методами тензометрирования и замеры изменения температуры образцов с помощью методов пирометрии. Определение физико-механических свойств материалов проводилось с использованием стандартных методов испытаний на растяжение образцов (ГОСТ 1497-84), испытаний на ударный изгиб (ГОСТ 9454-78), испытаний на отрыв слоев, исследования микроструктуры структуры (ГОСТ 5639-82). При обработке данных были использованы методы математической статистики.

Экспериментальные исследования по определению силовых параметров процесса прокатки проводились в лаборатории кафедры оборудования и технологий прокатки. Механические свойства многослойных материалов исследовались в лаборатории прочности испытательного центра НУК МТ МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Достоверность результатов исследований обеспечивалась применением стандартных методов и приспособлений с использованием современных приборов и средств измерений. Обоснованность теоретических выводов подтверждена экспериментальными данными, полученными лично соискателем.

Научная новизна

1 . Впервые экспериментально определены и исследованы:

- зависимости сопротивления деформации от параметров прокатки многослойных композиций сталей 08кп+У8 и У8+08Х18Н10, знание которых позволяет рассчитывать значения силы деформирования;

- зависимости механических свойств композиции сталей 08кп+У8 от температуры прокатки;

- зависимость виброгасящих свойств многослойных стальных материалов для композиции сталей У8+08Х18Н10 от числа слоев.

2. Разработана научно обоснованная методика расчета режимов прокатки стального листа для получения термически стабильной ультрамелкозернистой структуры.

Практическая значимость: разработаны рекомендации для практического освоения производства стального листа с ультрамелкозернистой структурой на металлургическом предприятии. Апробация работы

Результаты исследований докладывались и обсуждались на 5-й научно-практической конференции молодых специалистов ОМК. Выкса, 2012; Международном научно-практическом семинаре «Прогрессивные технологии и оборудование обработки давлением» М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2012; 4-й конференции молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий». М.: ЦНИИчермет имени И.П. Бардина, 2012; на 4-й, 5-й, 6-й, 7-й Всероссийских конференциях молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России». М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2011-2014. Работа удостоена Второй Премии МГТУ имени Н.Э.Баумана за НИР и Премий Международной промышленной выставки «Металл - Экспо 2013» и «Металл - Экспо 2014».

Диссертационная работа выполнялась в рамках проекта № 7.1949.2011 «Разработка научных основ создания нового класса конструкционных металлических материалов с ламинарной субмикро- и наноразмерной структурой», выполняемого по государственному заданию Министерства образования и науки Российской Федерации.

Полученные результаты были обсуждены на 12 научных конференциях. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 научных работ, 4 из которых опубликованы в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Основные условные обозначения

Р - сила прокатки;

<7ф — фактическое сопротивление деформации; £> и Я — диаметр и радиус валков стана; ^о и \ - толщина заготовки до и после прокатки; Кр -средняя толщина заготовки; Р

ср - среднее контактное давление в очаге деформации;

коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния в очаге деформации; У — коэффициент, учитывающий влияние среднего нормального напряжения на контактное давление:

СС _ угол захвата полосы валками;

[Л - коэффициент трения;

Р - площадь контакта металла с валками;

— средняя ширина полосы по очагу деформации; ^ - длина дуги захвата;

Ь0 и Ъу — начальная и конечная ширина полосы; АЪ — уширение прокатываемого листа;

Св, Са - коэффициент влияния ширины полосы и коэффициент влияния натяжения на уширение полосы; <7

отр _ наПрЯЖение отрыва слоев;

^ - суммарная относительная деформация;

— суммарная истинная деформация;

птр ~ требуемая толщина слоев в конечной заготовке;

псл к - число слоев в конечной заготовке;

Пц — число циклов сборки и прокатки многослойного пакета (число

переделов);

ппрох ~ число проходов прокатки в цикле;

псл - число слоев в заготовке;

Инач, Ънач, Ьнач — начальная толщина, ширина и длина заготовки; ^кон' ЬКОн' ^кон ~ конечная толщина, ширина и длина заготовки; /?тахст — максимальная толщина заготовки, прокатываемая на стане; 8пред ~ пРеДельное допустимое обжатие слоистой заготовки за проход;

през ~ число резов;

Ьм — заданная толщина проката с наноразмерной структурой; ^нм _ необходимая толщина структурного слоя наноматериала.

Глава 1. Анализ особенностей и технологических проблем измельчения структуры при получении металлических конструкционных материалов

Одним из перспективных направлений улучшения свойств конструкционных материалов является получение стабильной мелкозернистой структуры в листовых материалах. Наиболее интересным на наш взгляд способом измельчения структуры является деформационное измельчение структуры, позволяющее получать ультрамелкозернистую структуру в массивных заготовках для последующего применения при изготовлении деталей машин и сооружений, воспринимающих силовую нагрузку.

Определяющими параметрами конструкционных материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов [37]. Конструкционные машиностроительные ультрамелкозернистые и наноструктурированные материалы общего назначения пока не получили широкого распространения, это связано как с трудностями получения массивных заготовок, так и с проблемами их последующей обработки.

1.1. Состояние проблемы получения конструкционных материалов с ультрамелкозернистой структурой

Метод деформационного измельчения структуры основывается на разделении зерен поликристаллического материала на разориентированные области меньшего размера. Достижение больших степеней деформации дает возможность осуществить такое разделение, что в свою очередь делает возможным измельчение зерен металлических материалов вплоть до наноразмеров. Актуальной задачей является получение и удержание такой

структуры в объемных заготовках, пригодных для использования в машиностроении и строительстве.

Классификация ультрамелкозернистых и наноструктурированных материалов по структурному признаку Материалы, размер зерна которых укладывается в диапазон от 100 нм до 1000 нм, называют ультрамелкозернистыми или ультрадисперсным. К нанокристаллическим материалам условно принято относить намеренно сконструированные или природные материалы, размер зерна которых менее 100 нм (размеры 10-100 нм нано- и 100-1000 нм субмикрокристаллические) [1]. По одному из принятых подходов [6] конструкционные наноматериалы подразделяют на наноструктурированные материалы и нанокомпозиты. Первая группа материалов состоит только из наноразмерных элементов, во второй они составляют лишь некоторую часть. При этом выделяются три группы наноэлементов, входящие в состав наноматериалов: нульмерные элементы (наночастицы), одномерные элементы (нановолокна) и двумерные элементы (нанопленки).

Существуют также и другие подходы к определению класса наноматериалов (Рисунок 1.1). Например, несомненно, важной является роль многочисленных поверхностей раздела в наноматериалах в формировании их свойств. Пороговой для наноматериала может быть 50% доля границ раздела. В соответствии с другим определением для наноматериалов наибольший размер структурных элементов должен соответствовать проявлению определенного физического явления. Также имеет место подход, связанный с образованием новых качеств материала при уменьшении объема по одной из осей.

Терминологические подходы к понятпю шшомлтерналов

N /"

Геометрические размеры менее 100 нм

Доляграниц раздела больше 50 °о при ширине

ПрНГрЛНИЧНОЙ

обрасти около 1 нм

*\ Г

Комплексный

подход (содержаннев

материале структурных элементов размеромменее ЮОнм)

N Г

Возникновение нового качества при уменьшении

размера вещества по одной И1 осей до нанодиаиазона

Критический размер для физического эффекта

Рисунок 1.1. Подходы к понятию наноматериалов [32]

Классификация улыпрамелкозернистых и наноструктурированных материалов по применению и эксплуатационным свойствам

Область применения материала определяется комплексом его эксплуатационных и технологических свойств. Свойства и поведение ультрамелкозернистых материалов во многом определяются характером накопленных в них внутренних напряжений. Характер возникновения напряжений и их распределение вытекает непосредственно из технологии получения материалов. Внутренние напряжения всегда имеются в наноматериалах из-за большого числа близко расположенных границ зерен и тройных стыков зерен [33].

Поскольку важной является возможность изготовления заготовок определенных размеров, их классификацию также ведут по размеру получаемых изделий [34]:

- наноизделия - твердью тела размером менее 1 мкм;

- микроизделия размером от 1 мкм до 1 мм;

- массивные или объемные наноматериалы (т.е. поликристаллические материалы с размером зерна 1...100 нм) размерами более 1-2 мм.

Предметом многочисленных исследований сейчас является изучение зависимости свойств наноматериалов от размера зерна. Установленные на данный момент размерно-зависимые свойства наноматериалов приведены в Таблице 1.

Таблица 1.

Размерная зависимость физических свойств наноматериалов [33]

Свойства Отклик материала на уменьшение размера структурного элемента

Фазовые превращения Понижение температуры фазовых превращений, в том числе температуры плавления

Кинетические Аномально высокие значения коэффициентов диффузии, повышение теплоемкости, снижение теплопроводности

Электрические Повышение электросопротивления, возрастание диэлектрической проницаемости

Магнитные Возрастание коэрцитивной силы, магнитосопротивления, появление супермагнетизма

Механические Повышение предела текучести, твердости, вязкости разрушения, износостойкости, проявление сверхпластичности при высоких температурах

Вместе с измельчением зёренной структуры и уменьшением размеров зерна в металлических материалах происходит увеличение объемной доли их границ. Эти структурные изменения при уменьшении размера зерен до 100 нм ведут к существенному улучшению таких механических свойств, как предел текучести, временное сопротивление, твердость. В таких материалах наблюдается эффект сверхпластичности, изменяются магнитная проницаемость, электрическое сопротивление и др. Кроме того может происходить снижение напряжения пластического течения с уменьшением размера зерна [35]. Однако установленный порог в 100 нм является условным

и может варьироваться для различных материалов и свойств. Размерные зависимости свойств не являются однозначными.

Известно, что при уменьшении размера зерен до 50 нм меняется механизм упрочнения, так как значительный вклад в деформацию материала вносят процессы, происходящие на межзеренных границах. При этом одним из требований при создании наноматериалов является формирование болыиеугловых границ зёрен. Решётки соседних зёрен развёрнуты на некоторый угол: если этот угол меньше 10 градусов, то границу называют малоугловой, больше - большеугловой [36].

Современные области применения наноматериалов отражены на Рисунке 1.2. Как и остальные материалы наноматериалы по назначению могут подразделяться на конструкционные и функциональные материалы со специальными свойствами.

Конструкционные материалы - материалы для деталей конструкций, машин и сооружений, воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами конструкционных материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов [37]. Конструкционные машиностроительные наноматериалы общего назначения пока не получили широкого распространения, это связано как с трудностями получения объемных заготовок, так и с проблемами их последующей обработки. Полученные на настоящий момент образцы обладают высокими характеристиками твердости и прочности при понижении пластических свойств материала, что затрудняет их использование [17]. Поэтому интересной является работа таких материалов в условиях сжимающих напряжений. Одним из перспективных применений является работа в условиях ударных динамических воздействий, в частности создание брони и бронежилетов на основе композитов, армированных углеродными нановолокнами и фуллеренами [38].

Значимые успехи в применении наноматериалов на данный момент достигнуты в ядерной энергетике [39,40]. В ЦНИИ конструкционных

материалов «Прометей» (Санкт-Петербург) создали оригинальную наноструктурированную сталь, разработанную для повышения мощности ядерных реакторов на энергоблоках на 30-^0%, наномодифицированные материалы, полученные центром «Прометей», используются при создании атомных реакторов для подводных лодок [41, 42].

Конструкционные материалы

Основные

области применения няномятериалов н нанотехнолгпн

Инструментальные материалы

Про I пводственные технолопн I

Триботехника

Ядерная энергетика

>лектро-млгннтная п электронная техника

Защита поверхности метрналов

Медицина н биотехнологии

Военное дело

Рисунок 1.2. Области применения наноматериалов [32]

Разработаны технологии нового класса высокопрочных Си-ТчГЬ обмоточных проводов прямоугольного сечения с пределом прочности до 1250 МПа и электропроводностью около 70% от меди [43].

В рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 20072012 годы» в соответствии с госконтрактом проводилась разработка методов получения объемных металлических наноструктурных материалов для инновационного применения. По результатам работ [44] получены:

- наноструктурные низкоуглеродистые стали для крепежей (сталь 10) (предел прочности 1030 МПа, предел текучести 990 МПа, относительное удлинение 9 %);

- наноструктурный титан для стоматологических имплантатов (предел прочности 990 МПа, предел текучести 860 МПа, относительное удлинение 10 %, предел выносливости на базе 107 циклов 500 МПа).

Способыполучения материалов с мелкозернистой структурой

Нанотехнология — это целенаправленные операции с материалами в масштабах менее 100 нм, в результате которых возникают новые вещества, свойства и функции которых зависят от размеров внутренней структуры [19].

Академик Н. П. Лякишев выделяет четыре группы методов получения наноматериалов конструкционного назначения [6]:

- порошковая металлургия (компактирование нанопорошков),

- кристаллизация из аморфного состояния,

- интенсивная пластическая деформация,

- методы нанесения наноструктурных покрытий.

Получение материалов с пластинчатым строением и размерами частиц порядка 100 нм возможно при помощи методов термической обработки [7] таких как закалка и отпуск, закалка и старение сплавов, что позволяет рассматривать их в качестве способов получения нанокристаллической структуры.

Процессы получения субмикро- и нанокристаллических материалов с помощью пластической деформации часто называют общим термином интенсивные пластические деформации. Метод заключается в обжатии с большими степенями деформации и высокими приложенными давлениями при температурах ниже температуры рекристаллизации [9,12].

Я. Е. Бейгельзимер вводит определение [17] процессов накопления деформации, применяемых для осуществления интенсивной пластической деформации, основной их целью является накопление деформации в заготовках, а не изменение их формы. При получении нанокристаллической структуры достигнутая степень истинной деформации может равняться 4 и более. Для описания этих процессов предлагается также использовать термин мегапластические деформации [20]. Процессы накопления деформации, используемые для получения нанокристаллических материалов, представлены в Таблице 2.

Методы накопления деформации [13]

Таблица 2.

Кручение под высоким давлением

1

р I

Всесторонняя ковка

ш

Равноканальное угловое (РКУ) _прессование_

Песочные часы

м

У.У/////////////////Л

У/?У/2-У.У/уУ/////Л 1

/

м

жяАЖ-.

Г

□г

г»-

"Ч

¡ггзяз

О

Кручение в составном контейнере под давлением

Знакопеременный изгиб

II 1 1II ~1

1

♦ 1

Рг

XV

\\\\\\ XV

Повторяющееся рифление-выпрямление_

Пакетная гидроэкструзия

Винтовая экструзия

Многослойная прокатка

Представленные процессы реализуют схему простого сдвига и дают возможность для многократного повторения деформации и измельчения структуры. Наиболее распространенными являются такие методы как кручение под высоким давлением, основанное на принципе наковальни Бриджмена и равноканальное угловое прессование (РКУП). Этот метод был предложен В.М. Сегалом в 1972 г. [9] и развит Валиевым [12]. Методы электронной микроскопии позволили доказать присутствие 70—80% высокоугловых границ в микроструктуре образцов, подвергнутых многократному равноканальному угловому прессованию при температурах обработки ниже 0,ЗТпл при больших накопленных деформациях [13].

Интересным подходом к получению материалов с повышенными свойствами является использование знакопеременного изгиба, в частности знакопеременного изгиба при температуре горячей деформации (высокотемпературной пластической отделки) [45-50]. Применение этого метода позволило получить на низкоуглеродистых сталях Зсп и 09Г2С уникальные значения прочностных характеристик: увеличение предела прочности более чем в два раза по сравнение с исходным состоянием, предела текучести - до трех раз, при незначительном падении пластических характеристик (с использованием отпуска в качестве окончательной операции упрочняющей обработки) [45-46].

Материал подвергался обработке по следующему режиму [47]: аустенизация стали (нагрев до температуры 1020 °С), деформирование при температуре выше уровня фазовых превращений (Т=940 °С, число перегибов равно 20), закалка (охлаждение водой с максимально возможной скоростью) и отпуск. После проведения обработки по такому маршруту в низкоуглеродистых сталях образуется игольчатая структура типа видманштеттова феррита [45]. Отмечается, что тонкая структура упрочненной полосы, возникающая после приложения ударных импульсов и периодов кратковременной релаксации, определяется не только химическим составом сплава, размерами полосы и температурой деформации, но и

конструкцией деформирующей машины, от которой зависит степень, скорость деформации и время релаксационных процессов.

Целесообразным является проведение анализа сильных и слабых сторон процессов накопления деформации (Таблица 3). В представленных процессах можно выделить две основные группы:

- к первой группе относятся процессы, при которых пластическая деформация заготовки протекает без изменения ее поперечного сечения (кручение под высоким давлением в закрытой матрице, равноканальное и многоугловое прессование, кручение в составном контейнере под давлением, повторяющееся рифление-выпрямление);

- ко второй группе относятся процессы, при которых деформирование заготовки происходит с изменением ее поперечного сечения (всесторонняя ковка, поперечно-винтовая прокатка, волочение, песочные часы, пакетная экструзия, винтовая экструзия, уширяющаяся экструзия, многослойная прокатка).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шинкарев, Александр Сергеевич, 2015 год

Литература

1. Лякишев Н.П. Нанокристаллические структуры — направление развития конструкционных материалов // Вестник россий^^^01* академии наук. 2003. Т. 73, №5. С. 422-430.

2. Gleiter Н. Deformation of Polycrystals // Proc. of 2nd

RJSO

Symposium on Metallurgy and Materials Science. Roskilde (Denmark), RISO Lab., 1981. P. 15-21.

3. Gleiter H. Nanostructured materials: basic concepts ^.nd microstructure //Actamaterialia. 2000. T. 48, №. 1. P. 1-29.

4. Koch С. C. Nanostructured materials: processing, properties ^nd applications. William Andrew, 2006. 760 p.

5. Лякишев H. П., Алымов M. И. Получение и физико-механич^'*^11^116 свойства объемных нанокристаллических материалов. М.: Элиз, 2007. 1

6. Лякишев Н. П., Алымов М. И. Наноматериалы конструкциоы^^31*-*145 назначения // Российские нанотехнологии. 2006. Т. 1., №. 1-2. С. 71-81.

7. Быков Ю.А., Карпухин С.Д. Способы получ«^^111^

конструкционных наноматериалов. Часть 1 // Наноинженерия. 2012. №. 11-19.

8. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалах—- 3VL-. Академия, 2005. 187 с.

9. Процессы пластического структурообразования металлов / 1—— Сегал [и др.]. Минск: Навука i тэхшка, 1994. 232 с.

10. Попов В. А., Кобелев А. Г., Чернышев В. П. Нанопорош^^^1^ в производстве композитов. М. : Интермет инжиниринг, 2007. 336 с.

11. Valiev R. Z., Korznikov А. V., Mulyukov R. R. Structure and properties of ultrafine-grained materials produced by severe plastic deforrrB-^^^^-^1011 //Materials Science and Engineering: A. 1993. T. 168, № 2. C. 141-148.

12. Валиев P.3., Александров И.В. Наноструктурные

полученные интенсивной пластической деформацией.М.:Логос, 2000 г. с'

13. Валиев Р. 3. Создание наноструктурных металлов и сплавов с уникальными свойствами, используя интенсивные пластические деформации // Российские нанотехнологии. 2006. Т. 1, № 1-2. С. 208-216.

14. Майборода В. П., Копань В. С. Свойства тонкослойного прокатасталь-медь // Изв. АН СССР, Металлы. 1973. № 3. С. 132-136.

15. Копань В. С., Лысенко А. В. Об электросопротивлении и механических свойствах многослойных композиций на основе меди и алюминия // Физика металлов и металловедение. 1970. Т. 29, №. 5. С. 10741080.

16. Возможности метода вакуумной прокатки как способа получения многослойных композитов с нанометрическими толщинами слоев / М.И. Карпов [и др.] //Материаловедение. 2004. № 1. С. 48-53.

17. Винтовая экструзия-процесс накопления деформации / Я.Е. Бейгельзимер [и др.]. Донецк: ТЕАН, 2003. 87 с.

18. Андриевский Р. А., Глезер А. М. Прочность наноструктур // Успехи физических наук. 2009. Т. 179, № 4. С. 337.

19. Глезер А. М. Нанотехнологии и наноматериалы в металлургии // Металлург. 2011. № 7. С. 90-93.

20. Глезер А. М. Общие принципы стадийности пластической деформации твердых тел // 52-я Международная научная конференция «Актуальные проблемы прочности»: сборник тезисов докладов. Уфа: РИЦ БашГУ, 2012. С. 248-250.

21. Крапошин В. С., Талис А.Л. Кристаллография и вещество //Природа. 2014. № 11. С. 3-15.

22. Колесников А. Г, Мечиев Ш. Т., Панова И. Ю. Состояние и перспективы применения многослойных металлических заготовок // Заготовительные производства в машиностроении. 2008. № 1. С. 42-43.

23. Колесников А.Г., Плохих А.И., Комиссарчук Ю.С., Михальцевич И.Ю. Исследование особенностей формирования субмикро- и наноразмерной структуры в многослойных материалах методом горячей прокатки //

МиТОМ. 2010. №6. С. 44-49.

24. Гречихин J1. И. Физика наночастиц и нанотехиологий. Минск: Технопринт, 2004. 399 с.

25. Рудской А.И. Нанотехнологии в металлургии. Санкт-Петербург: Наука, 2007. 186 с.

26. Пат. 2380234 Российская Федерация, МПК В 32 В 15/00. Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой / А.Г. Колесников, А.И. Плохих, 11I.T. Мечиев, И.Ю. Михальцевич; заявитель и патентообладатель МГТУ им. Н.Э.Баумана.- N 2008132750/02; заявл. 08.08.2008; опубл. 27.01.2010, Бюл. № 3. 6 с.

27. Пат. 2428289 Российская Федерация, МПК В 32 В 15/00. Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- инаноразмерной структурой / А.Г. Колесников, А.И. Плохих, Ш.Т. Мечиев, И.Ю. Михальцевич; заявитель и патентообладатель МГТУ им. Н.Э.Баумана.- N 2009132162/02; заявл. 27.08.2009; опубл. 10.09.2011, Бюл. № 25. 6 с.

28. Теория прокатки: Справочник / А.И. Целиков [и др.]. М.: Металлургия, 1982. 335 с.

29. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки. М.: Металлургия, 1980. 320 с.

30. Целиков А. И., Гришков А. И. Теория прокатки М.: Металлургия, 1970. 360 с.

31. Теория расчета усилий в прокатных станах / А.И. Целиков [и др.]. М.: Металлургиздат, 1962. 494 с.

32. Никитин Г. С. Теория непрерывной продольной прокатки: учеб. пособие. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 399 с.

33. Ковтун Г.П., Веревкин A.A. Наноматериалы: технологии и материаловедение. Харьков: ННЦХФТИ, 2010. 73 с.

34. Наноматериалы: классификации, особенности свойств, применение и технологии получения: Учеб. пособие / Б. М. Балоян [и др.]. М.: АгроПрессДизайн, 2007 г. 125 с.

35. Елисеев А. А., Лукашин А. В. Функциональные наноматериалы М.: Физматлит, 2010. 456 с.

36. Ульянина И. Ю., Скакова Т. Ю. Строение материалов. Атомно-кристаллическое строение материалов. М.: МГИУ, 2004. Часть 1. 56 с.

37. Энциклопедия Б. С. (Издание 3-е). М., 1975. Т. 24. С. 269.

38. Новые материалы. Под ред. Ю.С. Карабасова М.: МИСИС, 2002.

736 с.

39. Наноструктурные материалы в ядерной энергетике / Н. А Азаренков [и др.] // В1сник Хар. Нац. Ушверситету, № 887 Сер1я ф1зична «Ядра, частки, ноля» 2010, вып. 1(45), с.4-24.

40. Колесников В. А. Наноструктурировапные стали и сплавы. Ч. 1. Общие сведения [Электронный ресурс] // Науков1вют1 Дал1вського ушверситету: зб. наук. праць. Луганськ, 2011. № 2. http://www.readera.org/reader/10151449

41. Перспективные технологические процессы получения нанопорошковых материалов и композиционных наноструктурированных покрытий / И.В. Горынин [и др.] // Международная научно-техническая конференция «Современные металлические материалы и технологии (СММТ'2011)». Тезисы докладов. Санкт-Петербург: СПбГТУ, 2011. С. 313324.

42. Орыщенко А. С., Кудрявцев А. С., Михайлов В. И., Леонов В. П. Титановые сплавы для морской техники и атомной энергетики // Вопросы материаловедения. 2011. № 1(65) С. 60-75.

43. Путилов А. В. Разработки ФГУП ВНИИНМ в области нанотехнологий и наноматериалов для атомной отрасли // Российские нанотехнологии. 2007. Т.2, № 9-10. С. 6-11.

44. Разработка методов получения объемных металлических наноструктурированных материалов для инновационного применения [Электронный ресурс] // Федеральный интерент-портал нанотехнологии. http.7/www.portalnano.ru/read/iInfrastructure/russia/nns/ygat/l 1_9019 (Дата

обращения 12.03.2014)

45. Разработка и исследование процессов упрочнения сталей массового назначения деформацией многократным знакопеременным изгибом. Отчет о НИР / НИИКМ и ТП МГТУ им. Н.Э.Баумана, рук. Крылов Н.И.№ГР 01890081476.-М., 1989.-51 с.

46. Упрочнение термопластической обработкой полосового проката низкоуглеродистых сталей / И.В. Кожевников [и др.] // Повышение механических и эксплуатационных свойств сталей массового назначения: Тез. докл. Всесоюзной научно-техн. конф.7-11 окт.1990 г. М., 1990. С. 18-19.

47. Крылов М.Н. Разработка и исследование процессов термопластической обработки полосового проката с деформированием в планетарных машинах: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.03.05. М. 1991.

48. Создание агрегата термопластической обработки листов шириной до 1550 мм / Н.И. Крылов [и др.] // Совершенствование процессов и машин для обработки проката: Сб. науч. тр. ВНИИМЕТМАШ. М., 1988. С. 44-50.

49. Исследование упрочнения полосового проката / Н.И. Крылов [и др.] // Создание, исследование и внедрение машин для получения проката высокого качества: Сб. науч. тр. ВНИИМЕТМАШ. 1982. С. 48-52.

50. Китайский В.Е. Особенности горячего изгибного деформирования трубной полосы // Конструкции и исследования машин для обработки проката: Сб. науч. тр. ВНИИМЕТМАШ. 1977. № 48. С. 141-147.

51. Глезер А. М. Основные направления использования нанотехнологий в металлургии // Металлург № 1. 2010. С. 5.

52. Wang Y., Chen M., Zhou F. and Ma E. // High tensile ductility in a nanostructured metal. Nature. 2002. 419. P. 912.

53. Tsuji N., Saito Y., Lee S.H. and Minamino Y. ARB (Accumulative Roll-Bonding) and Other New Techniques to Produce Bulk Ultrafine Grained Materials. //Advanced Engineering Materials, 5 (2003), № 5, P.338-344.

54. Y. Saito, H. Utsunomiya, N. Tsuji, T. Sakai // Acta mater. 1999. Vol.

47, № 2 Р. 579.

55. Неклюдов И. М. и др. Перспективы производства и использования металлических микроламинатов, получаемых вакуумной прокаткой // Вопросы атомной науки и техники. 2010 №5 С. 89.

56. Рудской А.И., Коджаспиров Г.Е. Перспективные технологии изготовления листа с субмикрокристаллической и наноструктурой // Вопросы материаловедения. 2009. № 3(59). С. 188-192.

57. Получение ультрамелкозернистого листа из ультранизкоуглеродистой стали пакетной прокаткой / Г.Е. Коджаспиров [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 2007. № 12. С. 1316.

58. Утяшев Ф. 3. Наноструктурирование металлических материалов методами интенсивной пластической деформации // Физика и техника высоких давлений. 2010. Т. 20. № 1. С. 7-25.

59. Колобов Ю. Р. Технологии формирования структуры и свойств титановых сплавов для медицинских имплантатов с биоактивными покрытиями //Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. № 9-10. С. 19.

60. Климов К. М., Новиков И. И. О перспективах развития методов электростимулированной прокатки металлов // Металлы. 2004. № 3. С. 45-51.

61. Климов К. М. О суперфрагментации металлических материалов методами электростимулированной прокатки // Металлург. 2011. № 9. С. 6265.

62. Климов К. М., Новиков И. И. Основные закономерности технологии электростимулированной прокатки металлов // Физика и химия обработки материалов. 2007. № 5. С. 57-60.

63. Климов K.M. Альтернативные пути получения проволоки и прутков // Металлург. 2007. № 9. С. 47-49.

64. Климов K.M., Новиков И.И. Супертехнологии в области обработки металлов давлением, основанные на принципах электростимулированной деформации металлов // Перспективные

материалы. 2007. № 9. С. 359-363.

65. Новиков И.И., Климов K.M., Бурханов Ю.С. Снижение сил контактного трения при электростимулированной деформации металлов // Доклады АН СССР. 1985. Т. 283, № 1. С. 116-118.

66. Иванов В. Е., Амоненко В. М., Тронь А. С. Высокотемпературная прокатка в вакууме металлов, сплавов и многослойных материалов //Украинский физический журнал. 1978. Т. 23, № 11. С. 1782-1789.

67. Крупин А. В., Липецкий Б. Л., Зарапин Ю. Л. Вакуумные прокатные станы. М.: Машиностроение, 1973 г. 232 с.

68. Технологическое вакуумное оборудование: Учебник (В 2-х частях) / Л.В. Кожитов [и др.]. М.: МГИУ, 2010. Часть 1. Вакуумные системы технологического оборудования. 444 е.; Часть 2. Расчет и проектирование вакуумного оборудования для обработки металлов давлением. 312 с.

69. Азаренков II. А., Веревкин А. А., Ковтун Г. П. Основы нанотехнологий и наноматериалов. Харьков, 2009 г. 69 с.

70. Трефилов В. И., Мильман Ю. В., Фирстов С. А. Физические основы прочности тугоплавких металлов // Киев: Наукова думка. 1975. 315 с.

71. Скороход В. В., Рагуля А. В. Наноструктурная керамика и нанокомпозиты: достижения и перспективы // В сб. «Прогресивш матер1али i технологи». 2003. Т. 2. С. 7-34.

72. Фирстов С. А. Особенности деформации и разрушения микро-и нанокристаллических материалов / Зб1рник наук. праць. КиТв: Академперюдика, 2003. С. 610-630.

73. Особенности влияния микроструктуры на прочность композиционных материалов при статическом и циклическом нагружениях / С.А. Фирстов, Ю.Ф. Луговской // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научи . тр. К.: 1ПМ HAH Укра'ши, 2008. Вып. 15. С. 83-88.

74. Аркулис Г. Э. Совместная пластическая деформация разных металлов. М.: Металлургиздат, 1964. 272 с.

75. Павлов И. М. Физические условия процесса прокатки // Изв. АН

СССР. Металлургия и горное дело. 1965. № 3. С. 116-118.

76. Механические свойства и структура микроламинатов системы медь-железо / И. М. Неклюдов [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. 2010. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. С. 95-97.

77. Исследование влияния диффузионной подвижности легирующих элементов на стабильность структуры многослойных металлических материалов / А. И. Плохих [и др.] // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование» ЭЛ № ФС 77 - 30569 государственная регистрация № 0421100025. 2011. № 11. technomag.bmstu.ru/doc/262116.html

78. Добаткин С. В. Наноматериалы. Объемные металлические нано-и субмикрокристаллические материалы, полученные интенсивной пластической деформацией: Учеб. пособие. М.: МИСиС, 2007. 36 с.

79. Мулюков Р.Р., Имаев Р.М., Назаров А.А. Принципы получения ультрамелкозернистых материалов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. 2013. № 4-1 (182). С. 190-203.

80. Горелик С. С., Добаткин С. В., Капуткина Л. М. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: МИСИС, 2005. 432 с.

81. Болховитинов Н. Ф., Болховитинова Е. Н. Атлас макро- и микроструктур металлов и сплавов //М.: Машгиз. 1959. Т. 88. 88 с.

82. В. И. Большаков, Г. Д. Сухомлин, Д. В. Лаухин. Атлас структур металлов и сплавов. Днепропетровск: ГВУЗ «ПГАСА», 2010. 174 с.

83. http://www.microstructure.ru/rudbview (Дата обращения 12.03.2014)

84. Арзамасов Б. Н., Соловьева Т. В., Герасимов С. А. Справочник по конструкционным материалам // М.: Изд-во МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2005. 640 с.

85. Марочник сталей и сплавов (2-е изд., доп. и испр) / А.С. Зубченко [и др.]; Под общей ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. 784 с.

86. Грудев А. П. Теория прокатки. М.: Интермет инжиниринг, 2001.

280 с.

87. Грудев А. П., Зильберг Ю. В., Тилик В. Т. Трение и смазки при обработке металлов давлением: Справочник. М.: Металлургия, 1982. 312 с.

88. Третьяков А. В., Зюзин В. И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1973. 224 с.

89. Арюлин С.Б., Халипов И.В. Получение многослойных композиционных материалов методом горячей прокатки // Заготовительные производства в машиностроении. 2013. № 7. С. 31-35.

90. Суханов Д. А. Повышение конструктивной прочности сталей формированием тонкодисперсной слоистой структуры:дис. ... канд.техн. наук. Новосибирск. 2002. 198 с.

91. Батаев В. А., Батаев А. А., Суханов Д. А. Ротационный характер пластического течения в стали с гетерофазной структурой // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2000. Т. 5, №2-3. С. 289-291.

92. Спирин Н.А., Лавров В.В. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента: Конспект лекций / Под общ. ред. Н.А.Спирина. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. 257 с.

93. Писаренко Г.С., Яковлев А. П., Матвеев В. В. Справочник. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов //Киев: «Наукова думка», 1971. 375 с.

94. Аркулис Г. Э., Дорогобид В. Г. Теория пластичности: Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1987. 352 с.

95. Голованенко С. А. Сварка прокаткой биметаллов. М.: Металлургия, 1977. 160 с.

96. Голованенко С. А., Меандров Л. В. Производство биметаллов. М.: Металлургия, 1966. 153 с.

97. Чарухина К. Е.,Голованенко С. А., Мастеров В. А., Казаков Н. Ф. Биметаллические соединения. М.: Металлургия, 1970. 160 с.

98. Материаловедение. Технология композиционных материалов:

Учебник / А.Г. Кобелев [и др.] М.: КНОРУС, 2014. 272 с.

99. Материаловедение и технология композиционных материалов: Учебник. Доп. УМО вузов России по образованию в области металлургии / А.Г. Кобелев [и др.] М. : Интермет Инжиниринг, 2006. 368 с.

100. Производство слоистых композиционных материалов / А.Г. Кобелев [и др.]. М.: Интермет-Инжиниринг, 2002. 496 с.

101. Шинкарев А. С., Колесников А.Г. Моделирование прокатки многослойных композитов на основе разнородных металлов // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование» ЭЛ № ФС 77 - 30569 государственная регистрация № 0421100025. 2011. № 5. technomag.bmstu.ru/doc/191739.html

102. Прокатка стального многослойного материала / А. С. Шинкарев [и др.] // Заготовительные производства в машиностроении. 2013. № 8. С. 3942.

103. Колесников А.Г. , Плохих А.И., Шинкарев А. С. Измерение сил прокатки супермногослойных стальных материалов и определение зависимости сопротивления деформации от параметров процесса // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование» ЭЛ № ФС 77 - 30569 государственная регистрация № 0421100025. 2014. № 12. http://technomag.bmstu.ru/doc/739772.html

104. Колесников А.Г. , Шинкарев А. С. Анализ способов измельчения структуры при получении металлических конструкционных материалов // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование» ЭЛ № ФС 77 - 30569 государственная регистрация № 0421100025. 2014. № 11. http://technomag.bmstu.ru/doc/738880.html

105. Разработка научных основ получения конструкционных металлических материалов со стабильной наноразмерной структурой методом прокатки: Отчет о НИР по проекту № 2.1.2 / 10235, рук. Колесников А.Г. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 81 с.

106. Колесников А. Г., Плохих А. И. Конструкционные металлические

материалы с субмикро- и наноразмерной структурой // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2010. С. 44-52.

107. Полухин П. И., Гун Г. Я., Галкин А. М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов: Справочник. М.: Металлургия, 1983. 352 с.

108. Гарофало Ф. Законы ползучести и длительной прочности. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1968. 304 с.

109. Колобов Ю. Р., Валиев Р. 3., Грабовецкая Г. П. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов. Новосибирск: Наука, 2001.232 с.

110. Грабовецкая Г.П. Зернограничная диффузия и ползучесть субмикрокристаллических металлических материалов, полученных методами интенсивной пластической деформации: дис. ... докт.физ.-мат. наук. Томск. 2008. 290 с.

111. Денисов C.B. Развитие научных основ, создание и реализация эффективных технологий прокатки низколегированных стальных полос и листов с повышенными потребительскими свойствами: дис. ... докт.техн. наук. Магнитогорск. 2009. 368 с.

112. Полухин П. И., Горелик С. С., Воронцов В. К. Физические основы пластической деформации: Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия. 1982. 584 с.

113. Применение теории ползучести при обработке металлов давлением / А. А. Поздеев [и др.]. М.: Металлургия. 1973. 192 с.

114. Рыбальченко О.В. Влияние интенсивной пластической деформации на структуру, механические и служебные свойства стали 08Х18Н10Т: дис.... канд.техн.наук. Москва. 2014. 167 с.

115. Косицына H.H. Закономерности формирования структуры и свойств высокопрочных аустенитных сталей разных систем легирования с карбидным упрочнением: дис. ... докт.техн.наук. Екатеринбург. 2004. 259 с.

116. Плохих А. И. О возможности применения многослойных металлических материалов для деталей машин, упрочняемых ХТО // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2013. Т. 7. № 6 (109). С. 13-18.

117. Лашнев М. М., Семенов М. Ю., Смирнов А. Е. Оптимизация технологических факторов вакуумной нитроцементации комплексно-легированной стали // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование» ЭЛ № ФС 77 - 30569 государственная регистрация № 0421100025. 2012. № 03. http://technomag.bmstu.ru/doc/330997.html

118. Математическая модель вакуумной нитроцементации теплостойкой стали ВКС-10 / М. Ю. Семенов [и др.] // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование» ЭЛ № ФС 77 - 30569 государственная регистрация № 0421100025. 2013. № 08. http://technomag.bmstu.ru/doc/569132.html

119. Лашнев М. М., Смирнов А. Е., Семенов М. Ю. Применение вакуумной нитроцементации для повышения сопротивления схватыванию зубчатых колес из стали ВКС-10 // МиТОМ. 2013. № 1. С. 29-33.

Приложение. Регрессионные зависимости сопротивления деформации и примеры расчета сил прокатки многослойных материалов

По результатам экспериментов собраны данные, отражающие зависимость сопротивления деформации композиций от параметров прокатки. Полученные числовые значения сопротивления деформации и параметров прокатки композиций сталей 08кп+У8 и У8+08Х18Н10 приведены в Таблицах 27 и 28 соответственно.

По результатам расчетов сопротивления деформации многослойных материалов на основании сил прокатки при помощи многофакторного регрессионного анализа получены формулы, отражающие зависимость сопротивления деформации этих материалов от параметров прокатки:

Для композиции сталей 08кп и У8:

(Уф = 221,34 - 0,17 • Г + 14,95 • £ъ + 6,87 • и (П.1)

Для композиции сталей 08Х18Н10 и У8:

сТф = 657 - 0,54 -Г+ 80,73 • +28,5-и (П.2)

- 1 Яо

где суммарная истинная деформация £ъ ~ ш ^. , /- номер прохода.

Примеры определения сопротивления деформации и расчета сил

прокатки

Пример 1. Расчет проводится для прокатки композиции сталей 08кп + У8, включающей сто чередующихся слоев одинаковой толщины по 0,5мм

каждый, на одноклетьевом стане дуо 160 с нагревом перед каждым проходом.

Таблица 27.

Среднее значение сопротивления деформации в зависимости от параметров прокатки композиции сталей У8+08Х18Н10

№ Т,°С и, с1 а, Мпа

1 990 0,06 0,612 117,6

2 970 0,15 0,795 137,8

3 960 0,29 1,008 152,47

4 960 0,41 1,006 151,99

5 950 0,52 0,987 147,07

6 950 0,61 1,01 146,79

7 960 0,72 1,131 153,98

8 940 0,83 1,152 160,13

9 950 0,93 1,198 178,71

10 940 1,03 1,293 180,1

11 920 1,14 1,366 193,28

12 910 1,26 1,558 204,47

13 900 1,35 1,424 252,03

14 920 1,45 1,559 244,09

15 920 1,57 1,787 241,21

16 920 1,67 1,703 274,67

17 930 1,77 1,873 270,27

18 920 1,89 2,081 248,56

19 915 2,02 2,342 254,24

20 905 2,08 1,693 284,93

21 875 2,23 2,693 256,89

22 750 2,36 2,75 353,89

23 750 2,51 3,135 375,53

24 700 2,64 3,08 433,74

25 615 2,75 3,118 441,66

Таблица 28.

Среднее значение сопротивления деформации в зависимости от параметров

прокатки композиции сталей 08кп+У8

№ Т/С и, с1 о, Мпа

1 1060 0,192944 0,785 43,63

2 1050 0,304169 0,919 53,33

3 1050 0,420675 0,993 55,68

4 1040 0,529874 1,021 55,36

5 1040 0,638087 1,074 58,70

6 1050 0,739488 1,099 67,10

7 1030 0,839155 1,147 67,77

8 1040 0,949867 1,267 76,98

9 1030 1,052521 1,292 76,91

10 1010 1,173011 1,467 84,65

11 1000 1,28927 1,532 84,79

12 990 1,382528 1,463 84,52

13 1010 1,493754 1,667 87,86

14 1010 1,572397 1,493 90,65

15 1010 1,693025 1,904 90,22

16 1020 1,81853 2,06 92,39

17 1010 1,929072 2,066 89,29

18 1005 2,053369 2,308 93,66

19 995 2,212434 2,755 102,72

20 965 2,391313 3,148 107,99

21 840 2,635291 3,958 122,33

22 840 2,87168 4,409 152,23

23 790 3,137383 5,224 190,11

Данные расчета: ширина полосы Ъ = 55 мм; начальная толщина Н0 = 53мм; конечная толщина Нх = 1 мм ;

температура прокатки 2]7Р = 1000°С (принята постоянной); относительное обжатие за проход £"=10% (принято постоянным); скорость прокатки Г =0,1 м/с.

Сопротивление деформации будем определять по формуле (П.1). При постоянной температуре формула запишется следующим образом:

стф = 221,34 - 0,17 • Г + 14,95 • еъ + 6,87 - и = 51,34 + 14,95 + 6,87 - и

Величина коэффициента трения для установившегося процесса прокатки при постоянной температуре:

ц = кхкгкъ • (0,55 - 0,00024- т) = 1,1 ■ 1 • 1,1 • (0,55- 0,00024-1000) = 0,375

Величина силы прокатки:

р = РсР = -о-ф

Крутящий момент при прокатке без натяжения определяем по формуле

М = 2-Р-у/-1,

где 1/^0,5 - коэффициент плеча силы Р.

Для сравнения проведем расчет сил прокатки для стали У8, сопротивление деформации определим по методу термомеханических коэффициентов. Полученные результаты расчета представлены ниже в таблицах 29 и 30. Результаты сравнения величины сопротивления деформации и сил прокатки показаны на Рисунках П.1 и П.2.

Рисунок П. 1. Результаты расчета для примера 1. Сопротивление деформации

Рисунок П. 2. Результаты расчета для примера 1. Сравнение сил прокатки

Пример 2. Расчет проводится для прокатки композиции сталь 08кп + сталь У8, включающей сто чередующихся слоев одинаковой толщины 0,5мм каждый, на одноклетьевом стане дуо 260 с нагревом перед каждым проходом. Расчет проведем для различных исходных ширин полосы равных: bj = 100 мм, Ъ2= 150 мм и b3 = J80 мм. Данные расчета: Начальная толщина Н0 = 53мм. Конечная толщина Н{ = 1 мм .

Относительное обжатие £"=10% (принято постоянным).

Результаты расчета по формуле (П. 1)

номер прохо да /г,мм Ь, мм и, 1/с Р, тс М, Нм 7 <Тф, МПа мм2

0 53 55

1 47,70 55,71 0,81 0,11 10,85 1786,83 1,14 1,43 58,51 1139,86

2 42,93 56,41 0,86 0,21 10,69 1670,70 1,15 1,40 60,38 1095,10

3 38,64 57,08 0,90 0,32 10,33 1530,77 1,15 1,37 62,28 1051,59

4 34,77 57,74 0,95 0,42 10,00 1406,65 1,15 1,34 64,19 1009,31

5 31,30 58,37 1,00 0,53 9,68 1291,18 1,15 1,31 66,12 968,27

6 28,17 58,98 1,06 0,63 9,35 1183,96 1,15 1,29 68,07 928,46

7 25,35 59,58 1,12 0,74 9,03 1084,56 1,15 1,26 70,03 889,87

8 22,81 60,15 1,18 0,84 8,71 992,57 1,15 1,23 72,02 852,50

9 20,53 60,70 1,24 0,95 8,40 907,56 1,15 1,21 74,04 816,35

10 18,48 61,23 1,31 1,05 8,09 829,13 1,15 1,18 76,07 781,39

11 16,63 61,74 1,38 1,16 7,78 756,86 1,15 1,16 78,13 747,63

12 14,97 62,23 1,45 1,26 7,48 690,37 1,15 1,13 80,22 715,04

13 13,47 62,71 1,53 1,37 7,19 629,26 1,15 1Д1 82,34 683,61

14 12,12 63,16 1,61 1,48 6,90 573,17 1,15 1,09 84,48 653,32

15 10,91 63,59 1,70 1,58 6,62 521,75 1,15 1,06 86,65 624,16

16 9,82 64,01 1,79 1,69 6,35 474,65 1,15 1,04 88,86 596,10

17 8,84 64,40 1,89 1,79 6,09 431,57 1,15 1,02 91,10 569,11

18 7,96 64,79 1,99 1,90 6,56 441,54 1,15 1,13 93,38 543,18

19 7,16 65,15 2,10 2,00 6,46 412,06 1,15 1,13 95,70 518,28

Результаты расчета сил прокатки по сопротивлению деформации стали У8

номер прохода Ь.мм Ь, мм и, 1/с Р, тс М, Нм У Па (Уф, МП а Т7, мм2

0 53 55 — _ 0 0 0 0 0 0

1 47,70 55,71 0,81 0,11 10,41 1715,50 1,14 1,43 56,17 1139,86

42,93 56,41 0,86 0,21 10,16 1587,02 1,15 1,40 57,36 1095,10

3 38,64 57,08 0,90 0,32 9,72 1440,66 1,15 1,37 58,61 1051,59

4 34,77 57,74 0,95 0,42 9,34 1313,37 1,15 1,34 59,93 1009,31

5 31,30 58,37 1,00 0,53 8,96 1195,72 1,15 1,31 61,23 968,27

6 28,17 58,98 1,06 0,63 8,46 1070,99 1,15 1,29 61,57 928,46

7 25,35 59,58 1,12 0,74 7,99 959,09 1,15 1,26 61,93 889,87

8 22,81 60,15 1,18 0,84 7,54 858,73 1,15 1,23 62,31 852,50

9 20,53 60,70 1,24 0,95 7,11 768,76 1,15 1,21 62,71 816,35

10 18,48 61,23 1,31 1,05 6,71 688,13 1,15 1,18 63,14 7 81,39

11 16,63 61,74 1,38 1,16 6,33 615,90 1,15 1,16 63,58 747,63

12 14,97 62,23 1,45 1,26 5,97 551,21 1,15 1,13 64,05 715,04

13 13,47 62,71 1,53 1,37 5,63 493,30 1,15 1,11 64,55 683,61

14 12,12 63,16 1,61 1,48 5,32 441,47 1,15 1,09 65,07 653,32

15 10,91 63,59 1,70 1,58 5,01 395,09 1,15 1,06 65,62 624,16

16 9,82 64,01 1,79 1,69 4,73 353,59 1,15 1,04 66,20 596,10

17 8,84 64,40 1,89 1,79 4,46 316,48 1,15 1,02 66,81 569,11

18 7,96 64,79 1,99 1,90 4,74 318,94 1,15 1,13 67,45 543,18

19 7,16 65,15 2,10 2,00 4,58 292,59 1,15 1,13 67,95 518,28

Скорость прокатки У = ОД м/с.

Температура прокатки /¡7/, = 1000°С (при пост, скорости остывания).

Сопротивление деформации в каждом проходе определим по формуле (П.1), при ГЯ/, = 1000°С:

аф = 51,34 + 14,95 • + 6,87 •и

5

Полученные результаты расчета представлены ниже в Таблицах 31, 32 и 33 и на Рисунке П.З.

Рисунок П. 3. Результаты расчета примера 2. Сравнение сил прокатки для различной ширины исходных заготовок

Результаты расчета силы прокатки композиции сталей 08кп и У8 на стане ДУО 260, ширина Ь = 100 мм

номер прохо да И,мм Ъ, мм и, 1/с Р, тс М, Ем У Па сгф, МП а Г-. 2 Г, ММ

0 53,00 100,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

1 47,70 101,01 1,04 0,11 23,64 4963,65 1,15 1,30 60,04 2638,14

2 42,93 101,99 1,09 0,21 22,90 4561,63 1,15 1,27 62,00 2527,51

3 38,64 102,93 1,15 0,32 22,16 4187,57 1,15 1,24 63,98 2420,48

4 34,77 103,84 1,21 0,42 21,42 3840,17 1,15 1,22 65,99 2317,03

5 31,30 104,72 1,28 0,53 20,68 3518,14 1,15 1,19 68,01 2217,11

6 28,17 105,56 1,35 0,63 19,96 3220,11 1,15 1,17 70,06 2120,67

7 25,35 106,37 1,42 0,74 19,24 2944,75 1,15 1,14 72,14 2027,66

8 22,81 107,15 1,50 0,84 18,53 2690,71 1,15 1,12 74,24 1938,02

9 20,53 107,89 1,58 0,95 17,83 2456,68 1,15 1,10 76,38 1851,70

10 18,48 108,61 1,67 1,05 17,15 2241,36 1,15 1,07 78,54 1768,64

11 16,63 109,30 1,76 1,16 16,48 2043,51 1,15 1,05 80,73 1688,75

12 14,97 109,96 1,85 1,26 15,83 1861,92 1,15 1,03 82,96 1611,98

13 13,47 110,59 1,95 1,37 15,19 1695,45 1,15 1,01 85,23 1538,24

14 12,12 111,19 2,06 1,48 16,68 1765,96 1,15 1,13 87,53 1467,45

15 10,91 111,76 2,17 1,58 16,43 1650,68 1,15 1,14 89,87 1399,55

16 9,82 112,31 2,29 1,69 16,19 1542,63 1,15 1,14 92,25 1334,44

17 8,84 112,84 2,41 1,79 15,95 1441,44 1,15 1,15 94,67 1272,05

18 7,96 113,34 2,54 1,90 15,70 1346,74 1,15 1,16 97,14 1212,28

19 7,16 113,82 2,68 2,00 15,47 1258,20 1,15 1,17 99,66 1155,07

Результаты расчета силы прокатки композиции сталей 08кп и У8 на стане ДУО 260, ширина b = 150 мм

номер прохо да И,мм b, мм и, 1/с Р, тс М, Им У Па сгф,МПа F, мм2

0 53,00 150,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

1 47,70 151,01 1,04 0,11 35,40 7433,00 1,15 1,30 60,04 3950,59

2 42,93 151,99 1,09 0,21 34,18 6808,76 1,15 1,27 62,00 3772,60

3 38,64 152,93 1,15 0,32 32,97 6231,10 1,15 1,24 63,98 3601,68

4 34,77 153,84 1,21 0,42 31,78 5697,39 1,15 1,22 65,99 3437,61

5 31,30 154,72 1,28 0,53 30,60 5205,04 1,15 1,19 68,01 3280,18

6 28,17 155,56 1,35 0,63 29,45 4751,50 1,15 1,17 70,06 3129,19

7 25,35 156,37 1,42 0,74 28,31 4334,26 1,15 1,14 72,14 2984,43

8 22,81 157,15 1,50 0,84 27,20 3950,91 1,15 1,12 74,24 2845,69

9 20,53 157,89 1,58 0,95 26,12 3599,10 1,15 1,10 76,38 2712,80

10 18,48 158,61 1,67 1,05 25,07 3276,61 1,15 1,07 78,54 2585,54

11 16,63 159,30 1,76 1,16 24,04 2981,29 1,15 1,05 80,73 2463,73

12 14,97 159,96 1,85 1,26 23,05 2711,13 1,15 1,03 82,96 2347,19

13 13,47 160,59 1,95 1,37 22,08 2464,22 1,15 1,01 85,23 2235,72

14 12,12 161,19 2,06 1,48 24,20 2562,25 1,15 1,13 87,53 2129,14

15 10,91 161,76 2,17 1,58 23,81 2391,06 1,15 1,14 89,87 2027,28

16 9,82 162,31 2,29 1,69 23,41 2231,06 1,15 1,14 92,25 1929,96

17 8,84 162,84 2,41 1,79 23,03 2081,63 1,15 1,15 94,67 1837,01

18 7,96 163,34 2,54 1,90 22,65 1942,16 1,15 1,16 97,14 1748,25

19 7,16 163,82 2,68 2,00 22,27 1812,06 1,15 1,17 99,66 1663,53

Таблица 33.

Результаты расчета силы прокатки композиции сталей 08кп и У8 на стане ДУО 260, ширина b = 180 мм

номер прохо да 1г,мм Ъ, мм и, 1/с Р, тс М, Им У сгф, МПа ZT 2 Г, мм

0 53,00 180,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

1 47,70 181,01 1,04 0,11 42,45 8914,61 1,15 1,30 60,04 4738,05

2 42,93 181,99 1,09 0,21 40,95 8157,04 1,15 1,27 62,00 4519,65

3 38,64 182,93 1,15 0,32 39,46 7457,22 1,15 1,24 63,98 4310,40

4 34,77 183,84 1,21 0,42 37,99 6811,72 1,15 1,22 65,99 4109,96

5 31,30 184,72 1,28 0,53 36,55 6217,19 1,15 1,19 68,01 3918,03

6 28,17 185,56 1,35 0,63 35,14 5670,33 1,15 1,17 70,06 3734,30

7 25,35 186,37 1,42 0,74 33,76 5167,97 1,15 1Д4 72,14 3558,49

8 22,81 187,15 1,50 0,84 32,41 4707,02 1,15 1,12 74,24 3390,30

9 20,53 187,89 1,58 0,95 31,10 4284,55 1,15 1,10 76,38 3229,45

10 18,48 188,61 1,67 1,05 29,82 3897,75 1,15 1,07 78,54 3075,68

11 16,63 189,30 1,76 1,16 28,58 3543,96 1,15 1,05 80,73 2928,72

12 14,97 189,96 1,85 1,26 27,38 3220,66 1,15 1,03 82,96 2788,32

13 13,47 190,59 1,95 1,37 26,21 2925,48 1,15 1,01 85,23 2654,21

14 12,12 191,19 2,06 1,48 28,71 3040,03 1,15 1,13 87,53 2526,16

15 10,91 191,76 2,17 1,58 28,23 2835,29 1,15 1,14 89,87 2403,93

16 9,82 192,31 2,29 1,69 27,75 2644,12 1,15 1,14 92,25 2287,28

17 8,84 192,84 2,41 1,79 27,28 2465,75 1,15 1,15 94,67 2175,99

18 7,96 193,34 2,54 1,90 26,81 2299,41 1,15 1,16 97,14 2069,84

19 7,16 193,82 2,68 2,00 26,36 2144,38 1,15 1,17 99,66 1968,61