Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ), Волгоград:
М. Ю. Чубуков, аспирант

Д. В. Руцкий, доцент, канд. техн. наук

Н. А. Зюбан, проф., докт. техн. наук, кафедра «Технология материалов»

Л. В. Палаткина, доцент, канд. техн. нау

ЦЗЛ АО «ВТЗ» Волжский, Россия:
Д. П. Усков, главный специалист по материаловедению

E-mail (общий): tecmat@vstu.ru

В работе проведено исследование особенностей строения поверхностных окисных слоев и микроструктуры оправок после эксплуатации. Установлено, что с увеличением количества циклов прошивок металла гильзы происходит утолщение окисного слоя, а также изменение его фазового состава. С увеличением количества циклов прошивки толщина окисных слоев на поверхности оправки возрастает со 102 до 528 мкм. Подробное исследование окисных слоев с использованием методов оптической и электронной микроскопии показало, что окисный слой оправок состоит из нескольких подслоев: поверхностной зоны с плотным строением и внутреннего окисного слоя, плотно прилегающего к металлу и имеющего сталагмитообразный вид. С увеличением количества циклов прошивок отмечается появление промежуточного слоя, характеризующегося слоистым строением темных и светлых участков. Микрорентгеноспектральный анализ окисных слоев оправок в режиме «карта» показал, что слои представляют собой оксидно-металлическую композицию, содержащую хаотично расположенные частицы из окислов железа, никеля, кремния и других легирующих элементов, входящих в состав стали оправки. Увеличение количества циклов прошивки способствует диффузии легирующих элементов в прослойки между окисными слоями, что способствует увеличению сил сцепления между слоями.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № HK 15-08-08098/15.

1. Потапов И. Н., Коликов А. П., Друян В. М. Теория трубного производства. — М. : Металлургия, 1991. — 305 с.
2. Вавилкин Н. М., Гончаров В. С., Бодров Д. В. и др. Особенности износа водоохлаждаемых оправок при прошивке легированных сталей // Известия вузов. Черная металлургия. 2009. № 7. С. 37–40.
3. Серин К., Пехле Х. Й. Повышенная стойкость инструмента горячей обработки при производстве бесшовных труб // Черные металлы. 2015. № 3. С. 59–67.
4. Serin K., Pehle H. J. Improved service life of hot forming tools in seamless tube plants // Stahl und Eisen. 2014. Vol. 134. Iss. 11. P. 161–174.
5. Сычева С. С., Петрова В. Ф., Кустова А. Н., Дубцов Ю. Н. Исследование причин разрушения прошивных оправок из стали 20Х2Н4МФ // Известия Волгоградского гос. техн. ун-та. Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. Вып. 11. 2015. № 5. С. 122–124.
6. Соколов Г. Н., Литвиненко-Арьков В. Б., Лысак В. И. Способы повышения ресурса прошивных оправок трубопрокатных станов // Заготовительные производства в машиностроении. 2011. № 11. С. 10–14.
7. Чувага А. П., Фискин Б. М., Фролочкин В. В., Баландина Л. А. Повышение стойкости оправок стана пресс-валковой прошивки на ТПА 159-426 // Сталь. 2000. № 2. С. 51.
8. Чубуков М. Ю., Руцкий Д. В., Зюбан Н. А., Усков Д. П. Исследование влияния технологии изготовления оправок прошивного стана на особенности строения поверхностных и внутренних оксидных слоев // Черные металлы. 2016. № 1. С. 28–32.
9. Патент 2138351 РФ, МПК B21С3/14, B21С9/00, B21С43/04. Способ изготовления проволоки из горячекатаной заготовки / Ю. Ф. Бахматов, Э. М. Голубчик, М. А. Полякова, С. Н. Магнитогорская государственная горно-металлургическая академия им. Г. И. Носова, 1999.
10. Hui Bin Wu, Di Wang, Peng-Cheng Zhang, Sheng Lu, Di Tang. Influences of alloying elements on oxidation behavior of steels and microstructure of oxide scale // Journal of Iron and Steel Research, International. 2016. Vol. 23(3). P. 231–237.
11. Paidassi, J. The precipitation of Fe₃O₄ in scales formed by oxidation of iron at elevated temperatures // Acta Metallurgica. September 1995. Vol. 3. Iss. 5. P. 447–451.
12. P. Z. Zhou, L. W. Zhang, S. D. Gu, H. T. Duan, L. H. Teng. «Effects of Mandrel Structure on Ring Rolling Process for Large-Scale T-Sectioned Ring with Numerical Simulation», Advanced Materials Research, Vols. 690–693, pp. 2307–2310, 2013.