Formation of mechanical properties of low alloy steel surface under thermomechanical treatment

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Detection of physical mechanisms of formation and evolution of structure-phase states and dislocation substructures in steels is one of the important problems of condensed-state physics and modern material science because it forms the basis of development and formation of effective methods for increasing the service characteristics of articles. Experimental investigations of structures and phase states being formed in a cross-section of articles as a result of thermomechanical treatment are very significant for understanding the physical nature of transformations as they make it possible to change structure and mechanical characteristics purposefully. Thermomechanical treatment of low carbon steel 09G2S (0.09 wt.% C, 2 wt.% Mn, 1 wt.% Si) is done by rolling of H-beam DP 155 and forced water cooling in the process of rolling on rolling mill 450 open joint-stock company “Evraz - Western Siberian metallurgical combine” By methods of physical material science the investigations of structure-phase states, defect substructure mechanical and tribological properties of H-beam surface from steel 09G2S being formed as a result of thermomechanical hardening in the process of rolling on rolling mill. The qualitative correspondence of change in microhardness and scalar dislocation density along the cross-section of H-beam has been established. The processes were analyzed and the analysis of mechanisms contributing to the formation of nano-dimensional cementite phase in the conditions of thermomechanical treatment of low-alloy steel was done. It was shown that the cementite particles were formed: - in dispersion of cementite plates of pearlite colonies by its cutting with moving dislocations; - in dissolution of cementite plates of pearlite colonies and its repeated precipitation on dislocations, boundaries of subgrains and grains; - the decomposition of solid solution of carbon in α-iron occurring in the conditions of “self-tempering” of martensite loads to formation of particles precipitated in the volume of martensite crystals on dislocations and at boundaries of martensite crystals. - in diffusion γ → α transformation in the conditions of high degree of deformation and high temperatures of treatment a dispersion of lamellar pearlite structure is observed. It is established that the phenomenon of increase in hardness of steel surface layer is a multi-factor, morphologically multi-component one and is determined by the nature of γ → α transformation.

About the authors

Yu. F Ivanov

National Research Tomsk Polytechnic University; Institute of High Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: yufi55@mail.ru
30, Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russian Federation; 2/3, Akademichesky Avenue, Tomsk, 634055, Russian Federation

V. E Gromov

Siberian State Industrial University

Email: gromov@physics.sibsiu.ru
42, Kirov st., Novokuznetsk, 654007, Russian Federation

O. A Kondratova

Siberian State Industrial University

Email: okondratova@mail.ru
42, Kirov st., Novokuznetsk, 654007, Russian Federation

E. G Belov

OJSC EVRAZ - Consolidated West Siberian Metallurgical Plant

Email: belov_eg@zsmk.ru
16, Kosmicheskoye Shosse, Novokuznetsk, 654043, Russian Federation

V. B Kosterev

OJSC EVRAZ - Consolidated West Siberian Metallurgical Plant

Email: kosterev_VB@zsmk.ru
16, Kosmicheskoye Shosse, Novokuznetsk, 654043, Russian Federation

References

  1. Капуткина Л.М., Берштейн М., Займовский В.А. Термомеханическая обработка стали. - М.: Металлургия, 1983. - 480 с.
  2. Тушинский Л.И. Теория и технология упрочнения металлических сплавов. - Новосибирск: Наука, 1990. - 306 с.
  3. Юрьев А.В. Упрочнение строительной арматуры и прокатных валков. - Новосибирск: Наука, 2006. - 292 с.
  4. Структурно-фазовые состояния и свойства упрочненных стального проката и чугунных валков / В.Е. Громов, О.Ю. Ефимов, В.Б. Костерев, А.Б. Юрьев, В.Я. Чинокалов. - Новокузнецк: Интер-Кузбасс, 2011. - 324 с.
  5. Влияние ускоренного охлаждения на формирование структурно-фазовых состояний и механических свойств двутавра / Е.Г. Белов, В.Я. Чинокалов, Л.М. Полторацкий, О.Ю. Ефимов, В.Е. Громов // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2009. - № 3. - С. 62-68.
  6. Формирование геометрических размеров и механических свойств двутавровой балки для шахтных монорельсовых дорог / Е.Г. Белов, О.Ю. Ефимов, Л.М. Полторацкий, В.Я. Чинокалов, В.Е. Громов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2009. - № 12. - С. 18-21.
  7. Формирование структуры и механических свойств при ускоренном охлаждении двутавровой балки / Е.Г. Белов, Л.М. Полторацкий, О.Ю. Ефимов, С.В. Коновалов, В.Е. Громов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2010. - № 2. - С. 33-37.
  8. Electron microscopy of thin crystals / P. Hirsch, A. Howie, R. Nicholson, D. Pashley, M. Whelan. - London: Butterworths, 1965. - 574 p. - ISBN 10: 0408185503. - ISBN 13: 9780408185509.
  9. Direct observation of fine structure within images of atoms in crystals by transmission electron microscopy / H. Hashimoto, H. Endoh, T. Tanji, A. Ono, E. Watanabe // Journal of the Physical Society of Japan. - 1977. - Vol. 42, iss. 3. - P. 179-186. - doi: 10.1143/JPSJ.42.1073.
  10. Reimer L. Transmission electron microscopy: physics of image formation and microanalysis. - 4th ed. - Berlin: Springer-Verlag, 1997. - 329 p. - ISBN-10: 3540625682. - ISBN-13: 978-3540625681.
  11. Shindo D., Oikawa T. Analytical electron microscopy for materials science. - London: Springer, 2002. - 156 p. - ISBN-10: 4431703365. - ISBN-13: 978-4431703365.
  12. Williams D., Carter C. Transmission electron microscopy: a textbook for materials science. - 1st ed. - New York: Springer, 1996. - 729 p. - ISBN 978-1-4757-2519-3. - doi: 10.1007/978-1-4757-2519-3.
  13. Kumar C.S.S.R. Transmission electron microscopy characterization of nanomaterials. - Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2014. - 717 p. - ISBN 978-3-642-38933-7. - doi: 10.1007/978-3-642-38934-4.
  14. Carter C., Williams D. Transmission electron microscopy. - New York: Springer, 2016. - 518 p. - ISBN 978-3-319-26649-7. - doi: 10.1007/978-3-319-26651-0.
  15. Egerton R. Physical principles of electron microscopy. - New York: Springer, 2005. - 202 p.
  16. Sample preparation handbook for transmission electron microscopy / J. Ayache, L. Beaunier, J. Boumendil, G. Ehret, D. Laub. - New York: Springer-Verlag, 2010. - 338 p. - ISBN 978-1-4419-5974-4. - doi: 10.1007/978-1-4419-5975-1.
  17. Формирование структурно-фазовых состояний дефектной субструктуры и свойств поверхности термомеханически упрочненной низкоуглеродистой стали / В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, Е.Г. Белов, В.Б. Костерев, Д.А. Косинов // Успехи физики металлов. - 2016. - Т. 17, вып. 4. - С. 303-341. - doi: 10.15407/ufm.17.04.303.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».