Том 23 (2020)


Структурная турбулентность перлитной стали 09Г2С при низкотемпературной ударной вязкости

В.Е. Панин1,2,3, Н.С. Сурикова1, П.В. Кузнецов1, И.В. Власов1

1Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, 634055, Россия,
2Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, 634050, Россия,
3Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, 634050, Россия,

 

УДК 621.789, 620.18

DOI 10.24411/1683-805X-2020-11001

 

 

Проведено исследование влияния поперечно-винтовой прокатки перлитной стали 09Г2С на низкотемпературную ударную вязкость. Два режима поперечно-винтовой прокатки проведены при T = 850 °C за шесть проходов через калибры уменьшающихся размеров с охлаждением на воздухе (режим I) и с закалкой в воде (режим II). Кривые se при растяжении при комнатной температуре характеризуются параболическим деформационным упрочнением и не показывают особенностей низкотемпературной ударной вязкости. При третьем режиме осуществлялась поперечно-винтовая прокатка в температурном интервале 850–500 °C, когда при низких температурах перлит частично превращался в бейнит. Данный режим показал высокую ударную вязкость стали при низких температурах вплоть до T = –70 °C. Исследование с помощью туннельной электронной и растровой сканирующей микроскопии выявило структурную турбулентность при измерении ударной вязкости стали после поперечно-винтовой прокатки по режиму III. Структурная турбулентность проявляется в виде образования островковых микровихрей пластического течения. При ударном нагружении потоки островковых трансформаций движутся ротационно с выполнением закона сохранения момента импульса. Взаимодействие бейнита и электронных подполос, которые встраиваются в бейнит для экранирования избыточного положительного заряда в межузельных зонах кривизны решетки, разрывает межатомные связи бейнита и формирует пакеты пластин, островковую структуру и кривизну пластин бейнита. Сталь, обработанная по режиму III, показывает пятикратное увеличение усталостной долговечности.

 

Ключевые слова: низкоуглеродистая и низколегированная сталь, неизменная низкотемпературная ударная вязкость, наномасштабные мезоскопические структурные состояния, межузельная мартенситная фаза бейнит

 

Structural turbulence of pearlitic steel 09G2S at low temperature impact toughness

The study explores the effect of helical rolling on the low temperature impact toughness of pearlite steel 09G2S. Helical rolling was performed in two modes at T = 850°C in six passes through dies of decreasing size with air cooling (mode I) and water quenching (mode II). The tensile se curves at room temperature are characterized by parabolic strain hardening, without any specific behavior of low temperature impact toughness. The third mode of helical rolling was performed in the temperature range of 850–500°C, when pearlite partially transformed to bainite at low temperatures. The steel exhibited high impact toughness in this mode at low temperatures down to T = –70°C. Tunneling and scanning electron microscopy revealed structural turbulence during the measurement of the impact toughness of steel processed by helical rolling in mode III. The structural turbulence is observed as the formation of microvortical islands of plastic flow. Under shock loading, the flows of transformation islands move in a rotational manner with the fulfillment of the law of conservation of angular momentum. The interaction of bainite with electron subbands, which are embedded in bainite to shield the excess positive charge in the interstitial sites of the lattice curvature, breaks the interatomic bonds of bainite, leading to the formation of plate packets, the island structure, and curvature of the bainite plates. The steel processed in mode III shows a five-fold increase in fatigue life.

Keywords: low carbon and low alloy steel, constant low temperature toughness, nanoscale mesoscopic structural states, interstitial martensitic phase, bainite


стр. 5 – 13

Образец цитирования:
В.Е. Панин, Н.С. Сурикова, П.В. Кузнецов, И.В. Власов  Структурная турбулентность перлитной стали 09Г2С при низкотемпературной ударной вязкости // Физ. мезомех. - 2020. - Т. 23. - № 1. - С. 5-13


вернуться