УДК 621.789 : 620.18

DOI 10.24411/1683-805X-2019-13001

 

Исследовано влияние комплексной высокотемпературной поперечно-винтовой прокатки с последующей холодной прокаткой метастабильной нержавеющей Fe-Cr-Mn аустенитной стали на внутреннюю структуру, образование неравновесных ε и α' мартенситных фаз, возникновение динамических ротаций на поверхностях разрушения, усталостную долговечность при знакопеременном изгибе и износостойкость материала. При скретч-тестировании выявлено сильное возрастание демпфирующего эффекта в сформированной иерархической мезосубструктуре, которая обусловливает образование нанокристаллической зеренной структуры, генерацию в зернах ГПУ ε-мартенсита и ОЦК α'-мартенсита, образование на поверхности разрушения вихревой волокнистой субструктуры и возрастание многоцикловой усталости и износостойкости материала. Это связывается с высокой концентрацией наномасштабных мезоскопических структурных состояний, возникающих в зонах кривизны кристаллической решетки при высокотемпературной поперечно-винтовой прокатке в сочетании с низкотемпературной прокаткой в гладких валках. Данные эффекты объясняются самосогласованным механическим поведением ламелей ГПУ ε-мартенсита в ГЦК аустенитных зернах и ламелей ОЦК α'-мартенсита, возникающих при холодной прокатке стали после высокотемпературной поперечно-винтовой прокатки.

Ключевые слова: наномасштабные мезоскопические структурные состояния, кривизна решетки, демпфирующий эффект, динамические ротации, усталостное разрушение, износостойкость

Effect of nanoscale mesoscopic structural states associated with lattice curvature on the mechanical behavior of Fe-Cr-Mn austenitic steel

The paper explores the effect of high-temperature helical rolling followed by cold rolling on the internal structure of metastable Fe-Cr-Mn austenitic stainless steel, formation of nonequilibrium ε- and α'-martensite phases in it, dynamic rotations on fracture surfaces, fatigue life under alternating bending, and wear resistance. Scratch testing revealed a strong increase in the damping effect in the formed hierarchical mesoscopic substructure that promotes the formation of a nanocrystalline grain structure, formation of hcp ε martensite and bcc α' martensite in grains, formation of a vortical filamentary substructure on the fracture surface, and an increase in the high-cycle fatigue properties and wear resistance. These processes are associated with a high density of nanoscale mesoscopic structural states that arise in lattice curvature zones during high-temperature helical rolling followed by cold rolling with smooth rolls. The described effects are explained by the self-consistent mechanical behavior of hcp ε martensite laths in fcc austenite grains and bcc α'  martensite laths formed in cold rolling of steel after high-temperature helical rolling.

Keywords: nanoscale mesoscopic structural states, lattice curvature, damping effect, dynamic rotations, fatigue failure, wear resistance

 

 

В.Е. Панин, Н.С. Сурикова, С.В. Панин, А.Р. Шугуров, И.В. Власов  Влияние наномасштабных мезоскопических структурных состояний, связанных с кривизной кристаллической решетки, на механическое поведение Fe–Cr–Mn аустенитной стали // Физ. мезомех. - 2019. - Т. 22. - № 3. - С. 5-14