ЯВИЩЕ ПОМ’ЯКШЕННЯ ХОЛОДНОДЕФОРМОВАНОЇ НИЗЬКОВУГЛЕЦЕВОЇ СТАЛІ ПРИ ЗНАКОЗМІННОМУ ЗГИНІ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-2884.44.2024.7Ключові слова:
сталь, щільність дислокацій, ферит, міцність, деформаційне зміцнення, відносне видовженняАнотація
Використання пластичної деформації в якості інструменту керування комплексом властивостей холоднодеформованої низьковуглецевої сталі є актуальною проблемою. На підставі цього, метою роботи стала оцінка ступеня пом’якшення холоднокатаної низьковуглецевої сталі при знакозмінному згині. Для досягнення мети необхідно вирішити наступні завдання:
- дослідити вплив ступеня холодної деформації прокаткою на поєднання міцністних, пластичних властивостей, здатності сталі до деформаційного зміцнення;
- оцінити ефект впливу знакозмінного вигину на структуру та властивості холоднодеформованої сталі;
- оцінити зміни густини дефектів кристалічної будови холоднодеформованого металу після використання знакозмінного вигину.
У результаті виконання роботи було виявлено, що: пом’якшення при знакозмінному вигині холоднокатаної низьковуглецевої сталі супроводжується зростанням пластичності та здатності до деформаційного зміцнення. Число циклів реверсивного вигину по-різному впливає на зміну міцністних та пластичних властивостей холоднокатаної сталі. Практично максимальне зниження міцністних властивостей досягається вже після 4 циклів, а збільшення відносного подовження та коефіцієнта деформаційного зміцнення триває навіть після 8 циклів. Реверсивний вигин холоднокатаної низьковуглецевої сталі супроводжується зміною морфології структури фериту. Витягнуті в напрямку прокатки зерна фериту після 8 циклів реверсивного вигину за формою стають близькими до поліедра. Немонотонний характер зміни щільності дислокацій від числа циклів вигину свідчить про складні субструктурні зміни холоднокатаного металу. Для низьковуглецевої сталі, незалежно від ступеня холодного обтиснення та числа циклів реверсивного вигину, коефіцієнт деформаційного зміцнення та пластичність пов'язані прямо пропорційним співвідношенням.
Отримані результати можуть становити певний практичний інтерес — можливість, без зміни форми холоднодеформованого прокату та використання нагріву, підвищувати його пластичні характеристики.
Посилання
Daramola, O.O., Adewuyi, B.O., & Oladele, O. (2010). Effects of heat treatment on the mechanical properties of rolled medium carbon steel. Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, 9(8), 693-708.
Liu, D., He, Y., Shen, L., Lei, J., Guo, S., & Peng, K. (2015). Accounting for the recoverable plasticity and size effect in the cyclic torsion of thin metallic wires using strain gradient plasticity. Materials Science and Engineering: A, 647, 84-90.
Ellermann, A., & Scholtes, B. (2011) The Bauschinger effect indifferent heat treatment conditions of 42Cr Mo4. The International Journal of Structural Changes in Solids, 3(1), 1-13.
Dewangan, S., Nemade, V.V., Nemade, K.H., Bohra, P.M., Kartha, S.R., & Chowrasia, M.Kr. (2022). A discussion on mechanical behaviour of heat-treated low carbon steel. Materialstoday: proceedings, 63, 362-367.
Toribio, J., Kharin, V., Ayaso F., Lorenzo, M., González, B., Matos, J., et al. (2020). Analysis of the Bauschinger effect in cold drawn pearlitic steels. Metals, 10, 1-14.
Kim, D.W., Kim, W-K., Bae, J-H., Choi, W-D., Kim, H.S., & Lee, S. (2019). Yield-strength prediction of flattened steel pipes by competing Bauschinger effect and strain hardening during pipe-forming. Scientific Reports, 9, 14002.
Dal, S. (Eds.). (2023). Structure evolution in steels of railway wheels at manufacture and opera-tions. Ankara, Turkey: Nobel Bilimsel Eserler.
Chen, B., Hu, J.N., Wang Y.Q., Zhang, S.Y., Petegem S.V., Cocks, A.C.F. et al. (2015). Role of the misfit stress between grains in the Bauschinger effect for a polycrystalline material. Acta Materialia, 85, 229-242.
Schilli, S., Scifert, T., Kreins, M., & Krupp, U. (2022). Bauschinger effect and latent hardening under cyclic micro-bending of Ni-base Alloy 718 single crystals. Part II. Syngle crystal plasticity modeling with latent kinematic hardening. Materials Science and Engineering: A, 830, 142030.
Vakulenko I.A. (2003). Struktura i svoystva uglerodistoy stali pri znakoperemennom deformirovanii [Structure and properties of carbon steel under alternating deformation]. Dnepropetrovsk: Gaudeamus [in Russian].
Bernshteyn, M.L. (1983). Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka stali. Spravochnik [Materials science and heat treatment of steel. Reference book]. М: Metallurgiya [in Russian].
Vakulenko, I.A., & Bol'shakov V.I. (2008). Morfologiya struktury i deformatsionnoye uprochneniye stali [Structure morphology and strain hardening of steel]. Dnepropetrovsk: Ma-kovetskiy Yu.V. [in Russian].
Ha, J., Lee, M-G., & Barlat, F. (2013). Strain hardening response and modeling of EDDQ and DP780 steel sheet under non-linear strain part. Mechanics of Materials, 64, 11-26.
Holt, D.L. (1970). Dislocation cell formation in metals. Journal of Applied Physics, 41(8), 3197-3202.
Daramola, O. O. et al. Effects of heat treatment on the mechanical properties of rolled medium carbon steel. Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering. 2010, Т. 9. № 8. P. 693-708. DOI: 10.4236/jmmce.2010.98050.
Liu D. et al. Accounting for the recoverable plasticity and size effect in the cyclic torsion of thin metallic wires using strain gradient plasticity. Materials Science and Engineering: A. 2015. Т. 647. P. 84-90. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.08.063.
Ellermann A., Scholtes B. The Bauschinger effect indifferent heat treatment conditions of 42Cr Mo4. The International Journal of Structural Changes in Solids.2011. Т. 3. № 1. P. 1-13.
Dewangan S. et al. A discussion on mechanical behaviour of Heat-Treated low carbon steel. Materialstoday: Proceedings. 2022. Т. 63. P. 362-367. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.03.203.
Toribio J. et al. Analysis of the Bauschinger effect in cold drawn pearlitic steels. Metals. 2020. T. 10. P. 1-14.
Kim D. W. et al. Yield-strength prediction of flattened steel pipes by competing Bauschinger effect and strain hardening during pipe-forming. Scientific Reports. 2019. T. 9. P. 9-11.
Structure evolution in steels of railway wheels at manufacture and operations: monograph / by gen. editor S. Dal. – Ankara, Turkey: Nobel Bilimsel Eserler, 2023, – 270 p.
Chen B. et al. Role of the misfit stress between grains in the Bauschinger effect for a polycrystalline material. Acta Materialia. 2014. Т. 85. Р. 229-242.
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.11.021.
Schilli S. et al. Bauschinger effect and latent hardening under cyclic micro-bending of Ni-base Alloy 718 single crystals. Part II. Syngle crystal plasticity modeling with latent kinematic hardening. Materials Science and Engineering: A. 2022. Т. 830. № 142030. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.142030.
Вакуленко И. А. Структура и свойства углеродистой стали при знакопеременном дефор-мировании: монография. Дн-ск: Gaudeamus, 2003. 94 с.
Бернштейн М. Л. Металловедение и термическая обработка стали: справочник. М.: Металлургия, 1983. 368 с.
Вакуленко И. А., Большаков В. И. Морфология структуры и деформационное упрочнение стали: монография. Дн-ск: Маковецкий Ю.В., 2008. 196 с.
Ha J., Lee M-G., Barlat F. Strain hardening response and modeling of EDDQ and DP780 steel sheet under non-linear strain part. Mechanics of Materials. 2013. Т. 64. P. 11-26.
Holt D. L. Dislocation cell formation in metals. Journal of Applied Physics. 1970. Т. 41. № 8. P. 3197-3202. https://doi.org/10.1063/1.1659399.
