CC BY
9
УДК 669.15: 621.983
Канд. техн. наук В. Л. Грешта Запорiзький нацюнальний техычний унiверситет, м. Запорiжжя
ОЦ1НКА ЗДАТНОСТ1 ДО ФОРМОЗМ1НЮВАННЯ ЛИСТОВИХ ФЕРИТНИХ КОРОЗ1ЙНОСТ1ЙКИХ СТАЛЕЙ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ВИПРОБУВАНЬ
В роботi проведено до^дження технологiчноi пластичностi холоднокатаних .зразюв зi сталi 08Х18Т1 тсля завершально'1' рекристал1зацшно'1' обробки методом гiдростатичного випучування. Встановлено, що покращення пластичних характеристик i пiдвищення стiйкостi пластично'1' деформацИ забезпечуеться додатковою термiчною обробкою гарячекатаного пiдкату, яка забезпечуе реалiзацiю проце^в розпаду пересиченого атомами впровадження (вуглець, азот) високохромистого фериту.
Ключовi слова: напружено-деформований стан, формозмтювання, гiдростатичне випучування, феритна корозшностшка сталь, технологiчна пластичнiсть, пiдкат, холоднокатаний лист.
Вступ
Вибiр оцшочних критерив для прогнозування пове-дшки листово1 заготовки при операщях формозмiню-вання визначаеться характером напружено-деформо-ваного стану, що реалiзуеться в рiзних И частинах при конкретних операщях штампування.
Обмеження якоюсь конкретною групою характеристик, що визначаються при одновiсному, двовiсному чи складному напруженому станi, не може гарантува-ти позитивних результапв при виготовлент виробiв шляхом штампування. Бшьшють методiв техюлопчних вип-робувань дозволяють лише як1сно порiвняти певнi характеристики матерiалу при конкретному впливi зовнiшнiх факгорiв.
При цьому результати випробувань, як1 характери-зують поведшку матерiалу в умовах двоосьового на-пружено-деформованого стану, максимально набли-жеш до натурних випробувань i тому можуть в бiльшiй мiрi вiдображати реальну картину здатностi матерiалу до формозмiнювання.
Матерiали та методика дослщжень
В робот1 дослщжували холоднокатан (х/к) зразки зi сгалi марки 08Х18Т1 пiсля завершально! рекрист^защйнох обробки iз швидк1стю руху штаби в агрегап 9-12 м/хв
(Твитр = 1,5-2,3 хв/мм). При такш швидкостi руху температура металу на виходi становила 960-980 °С.
Для оцiнки динамiки карбiдних перетворень перед холодною прокаткою за виробничих умов проводили додаткову термiчну обробку гарячекатаного (г/к) пiдкату. Рулони феритних корозшностшких сталей вiдпалювали в ковпакових печах при температурi 800 °С впродовж 4 годин. Подальше охолодження проводили пiд муфелем впродовж 33 годин. Високотем-пературну обробку, а саме гартування з температур
900 °С, 1000 °С, 1100 °С виконували в прохщних роли-кових печах. Швидкiсть руху штаби в робочому про-сторi печi пiдтримувалась такою, щоб час витримки складав 1 хв/мм.
Дослщження технологiчних властивостей проводили методом пдростатичного випучування на машинi «У^нмет МШ-70» iз максимальним зусиллям на лист до 0,7 МН. Максимальний тиск для прижиму зразка верхньою опорою 50 МПа, а найбшьше значения тис-ку рвдини для випучування зразка 40 МПа.
Теор1я та аналiз отриманих результата
Схильтсть листового матерiалу iз феритних корозшностшких сталей до витягування в робоп оцiнювали за результатами випробувань на гiдравлiчне розтягу-вання зразшв затиснених по периферп, при якому реал-iзуеться схема рiвномiрного двовюного напруженого стану.
Слад враховувати, що о^м технолопчних аспекпв, таких як характер навантаження i тип змашування, тех-нологiчнi властивостi металу залежать ввд структурного i текстурного факторiв. Формування певного рiвия технолопчно1 пластичносп в залежиостi вiд характера структури необхiдно розглядати в бiльш широкому ас-пектi шж ильки при урахуванш змiни форми i розмiрiв зерен. При аналiзi результатiв одноосьового розтягу-вання, оцiночнi критерп схильносп матерiалу до витя-гування також визначаються i структурним станом твердого розчину по домiшкам впровадження.
За умови вщсутносп промiжиоl термiчноl обробки г/к пiдкату, яка б сприяла очищенню високохромистого фериту (ВХФ) ввд надлишкових атомiв вуглецю i азоту, в процеа штампування тонколистового металу iз феритних корозшностшких сталей спостертаеться знач-ний брак по розривам.
© В. Л. Грешта, 2014 100
З метою оптишзаци технологй' виготовлення х/к листа, який би характеризувався високою технолопчтстю при операщях формозмiнювання, проводили термiчну обробку г/к тдкату по режимах: вiдпал - 800 °С впро-довж 4 годин; гартування - 900 °С , 1000 °С, 1100 °С -1 хв/мм.
Результати випробувань х/к листового металу на пдростатичне випучування при вiдповiдних режимах попередньо! термiчно! обробки г/к тдкату приведет в табл. 1.
Рiвень технолопчно! пластичносп ощнювали по ве-личинi ввдношення t0 / tK , а також по iнтенсивностi де-
формацп в полюй лунки еK i висоп сферичного сегмента а:
е к = lnf
tK
(1)
де t0 та tK - початкова та к1нцева товщина зразка в по-люсi купола.
Здаттсть листово! заготовки до формозмiнювання визначаеться також характером деформацiйноrо
змщнення матерiалу, критерiем оцiнки якого е штен-сивнiсть напружень в полюй лунки ст K :
K
Pk • RK
2t k
(2)
де Рк - максимальний тиск рвдини;
Як, tк - значения радуса кривини 1 товщини в полюй купола лунки при тиску Р
Характер залежносп показник1в технологично! про-би ввд режим1в терм1чно! обробки певним чином вщрдзняеться ввд поведанки оц1ночних критерив штампуе-мост1, як1 отриман1 при одноосьовому розтягуванн1 [1].
В умовах однов1сного напруженого стану макси-мальн1 значення досл1д^уваних характеристик, в залеж-носп в1д товщини листа, спостер1гали, як правило, при попередньому в1дпалюванн1 тдкату при 800 °С - 4 год або при гартуванш з 1100 °С.
При технолог1чних випробуваннях, завдяки екв1вален-тних умов холодно! деформаци (товщина заготовки 1,0 мм), е можлив1сть оц1нити конкретний вплив режим1в терм1чно! обробки на формування концевого р1вня вла-стивостей.
Таблиця 1 - Результати випробувань на пдростатичне випучування
Марка стат Режим т/о г/к тдкату Р, МПа t0, мм tK, мм tJtK е к ст к , МПа а, мм
08Ю Без т/о 5,0 0,95 0,88 1,08 0,080 167,2 0,34
10,0 0,75 1,24 0,20 210,2 0,635
12,0 0,63 1,51 0,410 225,2 0,833
12,2 розрив
08Х18Т1 Без т/о 10,0 1,10 1,03 1,07 0,066 265,4 0,377
14,0 1,00 1,10 0,095 239,7 0,477
20,0 0,85 1,27 0,240 324,9 0,725
21,0 0,77 1,40 0,340 337,2 0,810
21,5 розрив
08Х18Т1 Гартування 900 °С 1 хв/мм 10,0 1,08 1,02 1,05 0,060 265,0 0,370
18,0 0,90 1,20 0,189 317,8 0,630
20,0 0,84 1,29 0,250 322,6 0,739
21,0 0,78 1,38 0,330 334,1 0,807
22,0 розрив
08Х18Т1 Гартування 1000 °С 1 хв/мм 10,0 1,05 0,97 1,08 0,080 271,4 0,380
18,0 0,92 1,14 0,13 313,8 0,520
20,0 0,90 1,17 0,150 352,1 0,600
21,0 0,73 1,44 0,360 334,0 0,800
22,0 розрив
08Х18Т1 Гартування 1100 °С - 1 хв/мм 5,0 1,03 0,99 1,04 0,040 214,9 0,235
10,0 0,94 1,10 0,090 266,1 0,400
15,0 0,86 1,20 0,180 295,9 0,590
19,5 розрив
08Х18Т1 Вдаал 800 °С -4 год 5,0 1,03 0,99 1,04 0,04 219,6 0,230
10,0 0,95 1,08 0,08 270,0 0,390
15,0 0,88 1,17 0,160 304,6 0,560
19,0 0,73 1,41 0,340 332,1 0,785
20,0 розрив
ISSN 1607-6885 Hoei Mamepitrnu i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2014 101
Аналiз показнишв технолопчно! пластичностi свiдчить про те, що найнижча здатнiсть до загального звуження спостерiгаеться в листових заготовках, пiдкат
яких був загартований з 1100 °С (t0/ 1к = 1,20; ек = 0,180).
Виходячи iз теоретичних м!ркувань така ситуацiя е щлком прогнозованою, адже в процесi високотемпера-турного нагрiвання до 1100 °С вiдбуваеться iнтенсивне збагачення твердого розчину атомами домiшок впро-вадження [2], в результат матерiал листово1 заготовки характеризуемся значним рiвнем вих1дно1 мщносп. У зв'язку з цим для забезпечення пластично1 плинностi заготовки в зазор мiж матрицею i пуансоном необхщ-но прикладати велик! напруження.
За умов формування гомогенно1 структури фери-ту в пiдкатi, яка не порушуеться i тсля завершально1 рекристал!зацшно1 обробки х/к листа, матерiал харак-теризуеться низьким деформацiйним змщненням на стада р!вном!рно! деформацИ. Величина напружень, при яких спостерiгаеться поява локал!зовано! деформаци, мало вiдрiзняегься вщ граиицi плинносп.
У зразках г/к, тдкат яких вщпалювався при 800 °С -4 год, а також тсля гартування 900 °С ! 1000 °С показни-ки технолопчно! пластичносп були близькими за зна-ченнями (див. табл. 1) мали певну перевагу у випадку проведення гартування з 1000 °С.
Наявшсть певно! р!знищ в показниках е к для випадку вщпалювання при 800 °С (е к = 0,340) ! гартуван-
ня з 1000 °С (е к = 0,360), вочевидь слщ пояснювати не ■ильки с позицш р!зно! концентрацп елеменпв впровад-ження у ВХФ, а також слщ враховувати ! вплив розм!ру зерна. При умов! попереднього вщпалювання тдкату при 800 °С - 4 год, в холоднокатаному лист! тсля рекри-статзащ! формуеться зерно бшьшого розм!ру, шж тсля гартування з 1000 °С (Б800„С = 2500 мкм2; Р1000„С=2200 мкм2) при аналопчних режимах холодно! деформаци (рис. 1).
В цшому слщ зазначити, що цей метод технолопч-них випробувань е бшьш чутливим до змши розм!р!в зерен, шж до структурного стану твердого розчину. Такий висновок можна зробити, виходячи !з анал!зу
показниюв iигенсивностi деформаци е к для зразюв, г/к тдкат яких взагал не тдлягав терм!чнш обробщ а тсля рекристал!зацп х/к листа стабшзуеться структура !з тдвищеною концентращею елеменпв впровадження розчинених в об'ем! стал!.
При цьому негативний вплив домшок впроваджен-ня на технолопчну пластичшсть в даному випадку пе-рекриваеться фактором, який д!е в позитивному на-прямку ! пов'язаний !з формуванням (при даних тер-мочасових умовах отримання х/к листа) структури !з б!льш др!бним зерном.
Таким чином, на основ! проведених випробувань на пдростатичне випучування можна зробити висновок, що цей вид технолопчно! проби е менш чутливим щодо структурних змш, як1 можуть вщбуватись в фе-
Рис. 1. Залежшсть площi зерна вiд термодеформацшних умов обробки пiдкату
ритних корозшностшких сталях при певних режимах обробки, тж характеристики, яш визначаються при од -нов1сному розтягуванш.
Тому саме результати мехашчних випробувань по-винт мати прюритетне значения при вибор1 оптималь-них режишв виготовлення х/к листа, який би характери-зувався високою схильшстю до формозм1нювання.
Висновки
Показано, що холоднокатаний листовий прокат 1з пересиченим атомами вуглецю i азоту твердим розчи-ном характеризуеться низькими значеннями технолог-
1чно! пластичносп ( eK ) i деформацшного змщнення
( ст K ). Покращення пластичних характеристик i тдви-щення сгшкосп пластично! деформаци забезпечуеться додатковою терм1чною обробкою гарячекатаного тдка-ту (вщпал 800 °С - 4 год, гартування 1000 °С - 1 хв/мм) при яких вщбуваються процеси розпаду пересиченого високохромистого фериту.
Список лiтератури
1. Ольшанецький В. Ю. Математичне моделювання зв'язюв мiж показииками штамповаиостi корозшностшких феритних сталей i техиологiчиими параметрами 1'х виробиицтва / Ольшаиецький В. Ю., Грешта В. Л., Бондаренко А. Л. // Новi матерiали i технологи в мета-лурги та машииобудуваииi. - 2002. - № 2. - С. 78-83.
2. Растворимость углерода в высокохромистой стали Х25 и ее свойства / [Саррак В. И., Томилин И. А., Суворова С. О. и др.] // Взаимодействие дефектов кристаллической ре-
Тула. - 1983. - C. 149-
шетки и свойства металлов. 156.
Одержано 12.09.2014
Грешта В. Л. Оценка способности к формоизменению листовых ферритных коррозионностойких сталей по результатам технологических испытаний
В работе проведено исследование технологической пластичности холоднокатаных образцов из стали 08X18T1 после заключительнойрекристаллизационной обработки методом гидростатического выпучивания. Установлено, что повышение пластических характеристик и повышение устойчивости пластической деформации обеспечивается дополнительной термической обработкой горячекатаного подката, которая способствует реализации процессов распада пересыщенного атомами внедрения (углерод, азот) высокохромистого феррита.
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, формоизменение, гидростатическое выпучивание, ферритная коррозионностойкая сталь, технологическая пластичность, подкат, холоднокатаный лист.
Greshta V. Sheet formability evaluation of ferritic corrosion resistant steel by the results of technological test
The research of technological plasticity of cold-rolled steel samples 08X18T1 after the final recrystallization processing by hydrostatic buckling is carried out in this paper. It was found that the increasing ofplastic characteristics and improving of the resistance to plastic deformation is assured by the additional heat treatment of semi-funished hot-rolled product that promoteses the implementation of the disintegration process of supersaturated high-chromium ferrite.
Key words: stress-strain state, forming, hydrostatic buckling of ferritic stainless steel, ductility, rolled up, cold-rolled sheet.
ISSN 1607-6885 Новi матерiали i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2014 103
