CC BY
109
дефектные участки микроструктуры. В связи с этим предложенная методика позволяла оценить наличие микронеоднородностей и микродефектов на поверхности ленты, которые могут пре -пятствовать образованию прочного соединения компонентов биметалла. Результаты количественного анализа иллюстрируются графиками, приведенными на рис. 4 и 5, а микроструктура поверхности представлена на рис. 6.
Анализ полученных результатов сввдетель-ствует, что образцы ленгы из партий К-615 и К-748 с низкими показателями стабильности прокатки (а следовательш, и с плохим сцеплением медной оболочки со стальным сердечником) в первоначальный момент (при длительности травления 2 с) растравливались в большей степени, чем образцы ленты из партий с хорошими показателями ста -бильности прокатки К-529, К-131, К-940 (см. рис. 4). Это может сввдетельсгвовать о большей дефектности, т.е. о большей неоднородности поверхности этих партий меди. Большую травимость поверхности медной заготовки партии К-748 можно объяс -нигь наличием большого количества участков с нерекристаллизованной структурой, т.е. с боль -шой плотностью дефектов. Повышенная травимость поверхности медной заготовки партии К-615, возможно, объясняется увеличением относительной объемной доли приграничных областей с вы -
сокой плотностью дефектов, что связано с наличием большого количества активных границ двойников отжига, наблюдающихся в микроструктуре этой партии меди. Об этом косвенно свидетель -ствует повышенная микротвердость приграничных участков в зернах меди указанных партий
Аналогичным образом меняется и скорость травления (см. рис. 5): она оказалась больше в образцах медной ленты, которые показали низкую стабильность при изготовлении, при этом в партиях К-615 и К-748 она была практически одинаковой. Это, очеввдно, также связано с высокой дефектностью и неоднородностью поверхности меди из указанных партий.
ВЫВОДЫ. На стабильность горячей прокатки сталемедной заготовки отрицательное влияние могут оказывать высокая твердость и крупное рекристаллизованное зерно исходной медной ленты, а также состояние (дефектность) поверхности, связанная, очеввдно, также с полнотой протекания процесса рекристаллизации при отжиге холоднокатаной ленты. Для улучшения показателей стабильности изготовления сталемедной заготовки следует регламентировать твердость и величину зерна в рекристаллизован-ной меди: твердость - не более 1000 н/мм2, балл зерна - менее 6-7 баллов.
УДК 621.771.22.06-71
С. В. Денисов, А. Н. Завалищин, Г. А. Завалищин, В. Е. Злов, В. Л. Корнилов
ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СТАЛИ 08Ю
В работе приводятся результаты исследования зависимости структуры и свойств горяче - и холоднокатаной стали 08Ю с содержанием углерода менее 0,02% от температуры конца прокатки. Показано, что при содержании углерода менее 0,02% появляется неоднородная крупнозернистая структура , как в горячекатаной, так и в холоднокатаной стали с неравномерным выделением цементита, что приводит при низких прочностных свойствах к снижению пластичности. Повышение Ткп позволяет получать структуру с нормативными характеристиками.
Согласно ГОСТ 9045- 93 содержание углерода в стали 08Ю не должно превышать 0,07%. В настоящее время на ОАО “ММК“ технология производства низкоуглеродистой холоднокатаной тонколистовой стали с содержанием углерода в пределах 0,02-0,07% позволяет получать сталь
08Ю достаточно высокого качества, отвечающую всем нормативным требованиям. Однако в сталях 08Ю и 08пс с содержанием углерода менее 0,02%, в том числе до 0,003%, доля которых в общем объеме производства значительно увеличилась, появляется существенная зональная неоднородность по величине зерна в горячекатаном состоянии и крупнозернистая структура до 4-5 номеров в холоднокатаной стали. Образующаяся после горячей прокатки крупнозернистая, неоднородная структура существенно отличается от структур в сталях, имеющих более высокое содержание углерода в пределах ГОСТ. Холоднокатаная сталь наследует крупнозернистую структуру и не отве -чает требованиям по величине зерна.
С целью получения необходимой структуры холоднокатаной стали, имеющей содержание углерода менее 0,02%, были изучены причины обра-
зования крупного зерна и определены способы его уменьшения. Учитывая значительное влияние температурного режима конца горячей прокатки (Ткп) на дальнейшую структуру, были исследованы зависимости структуры и свойств горяче- и холоднокатаной стали от Ткп, нормативная величина которой составляет Ткп = 880°С. При смотке на первую группу моталок ускоренное водяное охлаждение на отводящем рольганге начинается через 1-1,5 с после выхода из последней клети. Такие условия охлаждения не обеспечивают возможность протекания рекристаллизации аустени-та до фазового превращения и способствуют получению неоднородной структуры [1, 2].
Для исследования структуры и свойств подката и холоднокатаной стали пробы для испытаний от -бирали от одних и тех же горяче - и холоднокатаных рулонов, от плавок с содержанием углерода менее 0,02%. Содержание основных элементов двух плавок, структура которых представлена ниже, приведена в табл. 1. Металлографические исследования проводили на микроскопе “ЕрМр“, количественный анализ зеренной структуры проводили с использованием цифровой видеоприставки и компьютерной обработки изображения [3].
Таблица 1
Содержание основных элементов в стали 08Ю
Плавка Химический состав, %
С Si Mn
1 0,0054 0,012 0,216
2 0,013 0,013 0,222
Структура горяче -катаных полос с углеродом менее 0,02% характеризуется раз-нозернистостью во всех сечениях по длине и ширине (рис. 1).
На поверхности до 1/3 толщины с обеих сторон наблюдается крупное зерно 3-5 номеров с резким переходом в центральной части к неоднородной мелкозернистой структуре 7-9 номеров с отдельными зернами 5 номера. По длине полосы размер зерна изменяется от 4 до 10 номера. Избыточная фаза выделяется в основном по границам зерен, поэтому количество ее в поверхностных слоях несколько меньше по сравнению с центральными, что связано с уменьшением суммарной протяженности границ зерен. Избыточная фа -за предположительно является карбидными выделениями цементитного типа, легированными карбидообразующими элементами V, Мо и другими, которые в виде примеси в суммарном количестве содержатся в стали до сотых долей процента. Выделение неравномерно расположенных по толщи-
'■$К
\
X 8QQ
Рис. 1. Зеренная структура (а, б) с выделениями цементита (в, г); плавка 1; а,в - поверхность; б, г - центр потолщинеполосы; Ткп=868° С
не полосы крупных граничных частиц, которые далее будем называть цементитом, приводит, несмотря на низкое содержание углерода, к получению при пониженных прочностных свойствах низкого значения относительного удлинения по сравнению со сталями с ’’обычным” углеродом, прокатаных с использованием аналогичных режимов (табл. 2).
В холоднокатаной, отожженной стали образуется неоднородная крупнозернистая структура с величиной зерна 3-5 номеров с крупными граничными выделениями цементита (рис. 2).
Основными причинами образования крупной разнозернистой структуры холоднокатаной стали являются неоднородная холодная пластическая деформация в крупном и мелком зерне горячекатаной стали и значительное уменьшение барьерного эффекта карбидных частиц при ре-кристаллизационом отжиге.
Причины образования неоднородной структуры в горячекатаной стали с содержанием углерода менее 0,02% представляются следующими. Такая особонизкоуглеродистая сталь имеет более высокую, около 900° С, критическую температуру у ^ а перехода, чем обычные низкоуглеродистые
Таблица 2
Механические свойства горячекатаной стали 08Ю
%с ат, МПа ав, М Па 54, % HRB
0,007-0,02 240-290 315-350 28-34 52-60
0,020-0,06 315-350 360-400 33-36 68-70
б X 800
Рис. 2. Зеренная (а) структура и выделения цементита (б) в холоднокатаной стали, плавка 1
стали. Конец прокатки при ТКП=890°С и ниже может приводить к деформации в межкритическом интервале температур, в котором протекает высокотемпературная деформация феррита и одновре-менно высокотемпературная рекристаллизация феррита в интервале температур вторичной ре -кристаллизации, что приводит к интенсивному росту зерна. Другая причина появления зональной разнозернистости заключается в наложении температурно-временных интервалов фазового у^а превращения и рекристаллизации аустенита [4]. Поверхность полосы охлаждается быстрее, чем центральные по толщине области, температура у^а превращения на поверхности достигается за промежуток времени недостаточный для протека -ния рекристаллизации, поэтому процесс фазового превращения опережает процесс рекристаллизации аустенита. Образовавшийся феррит наследует дефектную структуру аустенита, и в нем идет высокотемпературная рекристаллизация с образованием крупного поверхностного зерна. Центральные области с пониженной скоростью охлаждения находятся дольше при высокой температуре и успевают рекристаллизоваться в аустенитном состоянии с образованием равномерного мелкого зерна, которое при последующем фазовом пре-вращении переходит в мелкое зерно феррита.
Поэтому для получения однородной мелкозернистой структуры подката проводили прокатку с последовательным повышением Ткп. Вторую партию плавки 1 прокатали при среднем значении ТКП=912°С, а плавку 2-е Ткп=932°С. Поэтапное повышение Ткп в различных партиях первой плав -ки способствовало уменьшению толщины крупнозернистого поверхностного слоя. При Ткп=912°С его толщина составила около 0,1 мм, а увеличение Ткп в среднем до 920-930°С позволило получить однородную мелкозернистую структуру с равномерным распределением цементита по всем сечениям полосы без поверхностного крупнозернистого слоя (рис. 3, 4).
Получение мелкозернистой однородной структуры подката благоприятно влияет на структуру холоднокатаного металла, в котором образуются оладьеобразные зерна 6-8 номеров с равномерным распределением мелкого цементита 1 балла (рис. 5). Механические свойства и величина
х 25Q
г х 800
Рис. 3. Зеренная структура (а, б) и распределение цементита (в, г) на поверхности (а,в) и в центре (б, г) по толщинеполосы горячекатаной стали 08Ю в плавке 1 при Ткп=912°С
а х 25Q б х 8QQ
Рис. 4. Влиянием назеренную структуру стали 08Ю (а) и выделения цементита (б) (плавка 2, ТКП=932ФС)
X 8QQ
Рис. 5. Структурахолоднокатаной стали: а - зерно; б - цементит
зерна в сталях с особо низким содержанием углерода, полученных из подката, прокатанного при различных Ткп, приведены в табл. 3. Для сравнения в таблице приведены аналогичные характеристики для сталей с ’’обычным” углеродом.
Таким образом, повышение Ткп при прокатке сталей с содержанием углерода менее 0,02% способствует получению однородной мелкозернистой структуры с равномерным выделением цеменгига в горяче - и холоднокатаных сталях.
Библиографический список
1. Коцарь С.Л., Белянский А.Д., Мухин Ю.А. Технология листопрокатного производства. М.: Металлургия, 1997. 272 с.
2. Шкатов В.В. Моделирование и оптимизация структурообразования при непрерывной горячей прокаткелистовых сталей: Автореф. дис. ... д-ратехн. наук. Липецк, 1998. 46 с.
3. Новые технологии разработки методов анализа изображений / Кадушников Р.М., Гроховский В.И., Яковлев Ю.Р. и др. // Цифровая микроскопия: Сб. / ГТУ-УПИ. Екатеринбург. 2002. С. 3-4.
4. О возможности управления структурообразованием горячекатаной полосы на широкополосных станах / Денисов С.В., Завалищин А.Н., Злов В.Е. и др. // Производство проката. 2004. №6. С. 5-8.
Таблица 3
Свойствахолоднокатаной стали
Номер плавки % С Ткп, °С стт, М Па ств, М Па 54, % Номер зерна
1 0,0054 867 165 295 41 3-4
1 0,0054 912 175 300 41 6-7
2 0,0130 932 170 290 43 7 1 СО
Более 0,02% 860-880 185-195 300-320 38-44 6-8
