Влияние термоциклической деформационной обработки на структурно-фазовое состояние, прочностные свойства и ударную вязкость разрушения низколегированной стали

Сотрудниками лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля ИФПМ СО РАН исследованы возможности повышения прочности и низкотемпературной вязкости разрушения стали класса прочности К60 с помощью деформационной термоциклической обработки. Обработка заключалась в повторении циклов нагрева заготовок, поперечно-винтовой прокатки и ускоренного охлаждения в воде. Температуру нагрева заготовок перед прокаткой постепенно уменьшали с 920℃ до 830℃. После проведения последнего цикла прокатки заготовки охлаждали по двум режимам (на воздухе и в воде). Дополнительно был проведен отпуск прокатанных заготовок при температуре 550°С. Обнаружено, что после прокатки с окончательным охлаждением на воздухе прочностные свойства стали повышаются ≈ на 15% (σB до 660 МПа), по сравнению с горячекатаным состоянием. После охлаждения прутка в воде они возрастают в 2-2,5 раза (σB до 1200 МПа). Проведение дополнительного отпуска при 550℃ для прутков после деформационной термоциклической обработки позволило существенно увеличить значения низкотемпературной ударной вязкости разрушения (KCV-40°C=220-260 Дж/см2), по сравнению с горячекатаным состоянием стали (KCV-40°C=23 Дж/см2). При этом отпуск прутков после прокатки с охлаждением в воде обеспечивает сочетание высокой прочности (σB до 900 МПа) и отсутствие вязко-хрупкого перехода вплоть до температуры испытаний -70°С. Показано, что высокий уровень вязкости разрушения обеспечивается за счет формирования мелкозернистых структур, в которых фазы распределены однородно и близки по своим свойствам.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2021-0009. Результаты исследования опубликованы в журнале «Letters on Materials»: A.I. Gordienko, A.O. Bryukhanova, I.V. Vlasov, A.G. Burlachenko. Influence of deformation thermocyclic treatment on microstructure, phase composition, tensile strength and impact toughness of low-alloy steel. Letters on Materials 15 (2), 2025 pp. 134-140. https://doi.org/10.48612/letters/2025-2-134-140.