ОСОБЛИВОСТІ РУЙНУВАННЯ ГЕТЕРОФАЗНИХ ВКЛЮЧЕНЬ ТИПУ «ТУГОПЛАВКА ФАЗА, ЩО ОТОЧЕНА ЛЕГКОПЛАВКОЮ ОБОЛОНКОЮ» ПРИ ДЕФОРМАЦІЇ СТАЛЕЙ

С. І. ГУБЕНКО

doi:10.30838/J.BPSACEA.2312.281221.22.811

Автор(и)

С. І. ГУБЕНКО Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова Національної академії наук України, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.281221.22.811

Ключові слова:

сталь; неметалеві включення; тріщини; фази; міжфазні границі

Анотація

Мета. Вивчення особливостей зародження тріщин в гетерофазних включеннях типу «тугоплавка фаза, що оточена легкоплавкою оболонкою» при деформації сталей. Методика. Руйнування гетерофазних включень різних типів досліджували при деформації зразків зі сталей 08Т, 08Ю, 12ГС, 08кп, 09Г2С, НБ-57, 08ГСЮТФ в інтервалі температур 20...1 200 °С. Зразки сталей піддавали розтягуванню, стиску та згину у вакуумі при температурах 20…1 200 °С на установках Инстрон-1195 и ИМАШ-5С зі спеціальними захватами, швидкість переміщення яких становила 20 мм/хв. Застосовували методи дослідження – петрографія та оптична мікроскопія (Неофот-21). Результати. Встановлено, що в процесі деформації сталей за різними температурними режимами мікротріщини, що зароджуються поблизу гетерофазних включень типу «тугоплавка фаза, що оточена легкоплавкою оболонкою» можуть бути крихкими та в'язкими. При цьому велика роль рівня пластичності фаз, що становлять включення, яка залежить від температури деформації. Показано особливості зародження мікротріщин для різних поєднань пластичних та недеформованих фаз включень. Проаналізовано взаємодію гетерофазних включень та сталевої матриці при деформації. Встановлено, що зародження та поширення мікротріщин у межах включень типу «тугоплавка фаза, оточена легкоплавкою оболонкою» відбувається як у фазах, так і вздовж внутрішніх міжфазних границь. Наукова новизна. Встановлено особливості зародження мікротріщин, пов'язаних з гетерофазними включеннями типу «тугоплавка фаза, що оточена легкоплавкою оболонкою», які мають різне поєднання крихких та пластичних фаз при деформації сталей. Показано, що критичні ступені деформації зразків, при досягненні яких виникали помітні мікротріщини вздовж внутрішніх міжфазних границь, залежать від температури та природи фаз включень. Практична значимість. Використання отриманих результатів дозволить розробити технології отримання сталей з регламентованими видами гетерофазних неметалевих включень, що дозволить суттєво підвищити їх технологічні та експлуатаційні характеристики, а також запобігти утворенню різноманітних дефектів при обробці сталей тиском та експлуатації виробів.

Посилання

Gubenko S.I. and Oshkadepov S.P. Nemetallicheskie vkluchenija v stali [Non-metallic inclusions in steel]. Kyiv: Naukova Dumka Publ., 2016, 528 p. (in Russian).

André Luiz Vasconcellos daCosta e Silva. The effects of non-metallic inclusions on properties relevant to the performance of steel in structural and mechanical applications. Journal of Materials Research and Technology. No. 8, 2019, pр. 2408–2422.

Sága M., Blatnická M., Blatnický M., Dižo J. and Gerlici J. Research of the Fatigue Life of Welded Joints of High Strength Steel S960 QL Created Using Laser and Electron Beams. Materials. Basel, Switzerland, 2020, vol. 13 (11),

pp. 25–39. URL: https://doi.org/10.3390/ma13112539.

Belchenko G.I. and Gubenko S.I. Deformatsiya nemetallicheskikh vklyucheniy pri prokatke stal. [Deformation of non-metallic inclusions during steel rolling]. Izvestiya AN SSSR. Metally [News of the USSR Academy of Sciences. Metals]. 1983, no. 4, pp. 80–84 (in Russian).

Gubenko S.I. Fizika razrusheniya staley vblizi nemetallicheskikh vklyucheniy [Physics of steel fracture near non-metallic inclusions]. Dnipropetrovsk: NMetAU, Information Technology Systems Technologies, 2014, 301 p.

(in Russian).

Gubenko S.I., Ivanov I.A. and Sobolev A.A. Osobennosti iznosa poverkhnosti kataniya tsel'nokatanykh koles [Features of wear of the rolling surface of solid-rolled wheels]. Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobshcheniya [Proceedings of the St. Petersburg University of Railway Engineering]. Saint-Petersburg: Publishing House of State University of Railway Transport, 2013, pp. 73−84 (in Russian).

Kushner V.S., Kutko A.A., Vorobyov A.A., Gubenko S.I., Ivanov I.A. Vliyaniye struktury i mekhanicheskikh kharakteristik kolesnykh staley na iznashivaniye i rezhimy vosstanovleniya profilya kolesnykh par [The influence of the structure and mechanical characteristics of wheel steels on wear and restoration modes of the wheelset profile]. Omsk: OmSTU Publ., 2015, 221 p. (in Russian).

Gubenko S.I. Vliyaniye nemetallicheskikh vklyucheniy i produktov korrozii na iznosostoykost' zheleznodorozhnykh koles [Influence of nonmetallic inclusions and corrosion products on wear resistance of railway wheels]. Stal` [Steel]. 2019, no. 6, pp. 51−55 (in Russian).

Gubenko S.I., Pinchuk S.I. and Belaya E.V. Vliyaniye strukturnogo sostoyaniya kolesnoy stali na razvitiye korrozii [Influence of the structural state of wheel steel on the development of corrosion]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost' [Metallurgical and Mining Industry]. 2009, no. 2, pp. 69−73 (in Russian).

Gubenko S.I., Pinchuk S.I. and Belaya E.V. Issledovaniye vliyaniya nemetallicheskikh vklyucheniy na korrozionnoye povedeniye kolesnoy stali [Investigation of the influence of non-metallic inclusions on the corrosion behavior of wheel steel]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost' [Metallurgical and Mining Industry]. 2011, no. 7, pp. 70−74 (in Russian).

Gubenko S.I. Nekotoryye strukturnyye aspekty kolesnoy stali, opredelyayushchiye kachestvo zheleznodorozhnykh koles. Sovremennyye tekhnologii proizvodstva transportnogo metalla [Some structural aspects of wheel steel that determine the quality of railway wheels. Modern technologies for the production of transport metal]. Nizhnyi Tahil: NMTK Publ., 2008, 394 p., pp. 88−113 (in Russian).

Gubenko S.I., Ivanov I.A. and Kononov D.P. Vliyaniye kachestva stali na ustalostnuyu prochnost' tsel'nokatanykh koles [Influence of the quality of steel on the fatigue strength of solid-rolled wheels]. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov [Factory laboratory. Diagnostics of Materials]. 2018, vol. 84, no. 3, pр. 52−60

(in Russian).

Bogdanov A.F., Gubenko S.I., Zhukov D.A. and Ivanov I.A. Poverkhnostnyy sloy i ekspluatatsionnyye svoystva oboda tsel'nokatanogo kolesa. Konstruktsionno-tekhnologicheskoye obespecheniye nadezhnosti koles rel'sovykh ekipazhey [The surface layer and the operational properties of the rim of a seamless-rolled wheel. Structural and technological support for the reliability of the wheels of rail crews]. Saint-Petersburg: PGUPS Publ., 2009, pp. 15−23 (in Russian).

Gubenko S.I. and Galkin A.M. K voprosu o prirode krasnolomkosti stali [On the nature of steel brittleness]. Metallovedenie I termicheskaja obrabotka metallov [Metal Science and Heat Treatment of Metals]. 1984, no. 10,

pp. 11-15 (in Russian).

Gubenko S.I. Nemetallicheskiye vklyucheniya i plastichnost' staley [Non-metallic inclusions and ductility of steels. The physical basis of the ductility of steels]. Saarbrücken: LAP LAMBERT. Palmarium academic publishing, 2016, 549 p. (in Russian).

Gubenko S.I., Parusov E.V. and Parusov O.V. Rol' granits vklyucheniye-matritsa v protsessakh razrusheniya staley [The role of inclusion-matrix boundaries in the processes of destruction of steels]. Chernyye metally [Ferrous Metals]. 2021, no. 6 (1074), pр. 42−47 (in Russian).

Gubenko S.I. Relaksatsionnyye protsessy vblizi vklyucheniy i na mezhfaznykh granitsakh vklyucheniye-matritsa stali [Relaxation processes near inclusions and at the interphase boundaries between the inclusion-matrix of steel]. Metally [Metals]. 2021, no. 3, pр. 49−60 (in Russian).

Gubenko S.I. Rol' mezhfaznykh granits vklyucheniye-matritsa stali v razvitii relaksatsionnykh protsessov vblizi nemetallicheskikh vklyucheniy [The role of interphase boundaries inclusion-matrix of steel in the development of relaxation processes near non-metallic inclusions]. 2020, no. 5, pр. 3−10 (in Russian).

Belchenko G.I., Gubenko S.I. Mikroneodnorodnaya deformatsiya stali, soderzhashchey nemetallicheskiye vklyucheniya [Microinhomogeneous deformation of steel containing nonmetallic inclusions]. Izvestiya AN SSSR. Metally [Izvestia of the Academy of Sciences of the USSR. Metals]. 1981, no. 4, pp. 94−97 (in Russian).

Gubenko S.I., Ivanov I.A. and Kononov D.P. Features of Corrosive Destruction in Different Elements of Railway Wheels. Steel in Translation. 2021, vol. 51, no. 6, pp. 400–415.

Gubenko S. Geterofaznye mikrokompozitnyye vklyucheniya v stalyakh [Heterophase microcomposite inclusions in steels]. Germany − Mauritius, Beau Bassin, Palmarium academic publishing, 2019, 330 p. (in Russian).

Gubenko S.I. Mezhfaznyye granitsy vklyucheniye − matritsa v stalyakh. Mezhfaznyye granitsy nemetallicheskoye vklyucheniye-matritsa i svoystva staley [Inclusion − matrix interfaces in steels. Non-metallic inclusion − matrix interface and properties of steels]. Germany-Mauritius, Beau Bassin: Palmarium academic Publishing, 2017, 506 p.

(in Russian).

Gubenko S.I. and Bespalko V.N. Vidy i struktura geterofaznykh vklyucheniy v stalyakh [Types and structure of heterophase inclusions in steels]. Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv [Metal Science and Heat Treatment of Metals]. 2019, no. 1 (84), pp. 30−35 (in Russian).

Gubenko S.I. Struktura mnogofaznykh nemetallicheskikh vklyucheniy v stalyakh [The structure of multiphase nonmetallic inclusions in steels]. Teoriya i praktika metallurgii [Theory and Practice of Metallurgy]. 1999, no. 1,

pp. 22−27 (in Russian).

Gubenko S. I. Plasticity Origin of Heterophase Inclusions at Steel Forming. Steel in Translation. 2020, vol. 50, no. 10, pp. 730−739.

Gubenko S.I. Povedeniye geterofaznykh vklyucheniy “tugoplavkaya faza, okruzhennaya legkoplavkoy obolochkoy” pri obrabotke staley davleniyem [Behavior of heterophase inclusions “high-melting phase surrounded by low-melting shell” during pressure treatment of steels]. Visnyk PDABA [Bulletin of PSASEA]. 2020, no. 3 (264−265), pр. 40-45 (in Russian).

Gubenko S.I. Rivenʹ plastychnosti faz v nemetalevykh vklyuchennyakh, shcho mayutʹ skladnu strukturu [The level of plasticity of phases in non-metallic inclusions with a complex structure]. Metallovedenie I termicheskaja obrabotka metallov [Metal Science and Heat Treatment of Metals]. 2021, no. 3 (94), pр. 19−25 (in Russian).

Andrievsky R.A., Lanin A.G. and Rymashevsky G.A. Prochnost' tugoplavkikh soyedineniy [Strength of refractory compounds]. Moscow: Metallurgy Publ., 1974, 232 p. (in Russian).

Gubenko S.I. K voprosu o stroyenii mezhfaznykh granits nemetallicheskoye vklyucheniye − matritsa v stali [To the question of the structure of interphase boundaries non-metallic inclusion − matrix in steel]. Izvestiya AN SSSR. Metally [News of the USSR Academy of Sciences. Metals]. 1994, no. 6, pp. 105−112 (in Russian).

Gubenko S.I. and Iskov M.V. K voprosu o stroyenii mezhfaznykh granits nemetallicheskoye vklyucheniye − matritsa v stali [On the question of the structure of interphase boundaries non-metallic inclusion − matrix in steel]. Teoriya i praktika metallurgii [Theory and Practice of Metallurgy]. 2004, no. 5, pр. 30−38 (in Russian).

Gubenko S.I. Kollektivnyye dislokatsionnyye effekty, ili fazovyye perekhody v granitsakh nemetallicheskoye vklyucheniye − matritsa stali [Team dislocation effects or phase transformations in ‘nonmetallic inclusion –matrix’boundaries in steel]. Fizika Metallov i Metallovedenie [Physics of Metals and Metal Science]. 1990, no. 6, pр. 184−188 (in Russian).

Gubenko S.I. Lokal'nyye piki parametrov i protsessov na granitsakh nemetallicheskoye vklyucheniye − matritsa stali [Local peaks of parameters and processes at the non-metallic inclusion − matrix boundaries of steel]. Stal` [Steel]. 1999, no. 8, pp. 64−67 (in Russian).

Gubenko S.I. Vliyaniye mezhfaznykh granits “nemetallicheskoye vklyucheniye − matritsa” na kogezionnuyu prochnost' stali [Influence of interphase boundaries "non-metallic inclusion − matrix" on the cohesive strength of steel]. Metallovedenie I termicheskaja obrabotka metallov [Metal Science and Heat Treatment of Metals]. 2006, no. 1,

pp. 11−17 (in Russian).