ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия:
Н. В. Копцева, докт. техн. наук, профессор кафедры литейных процессов и материаловедения, эл. почта: kopceva1948@mail.ru
Ю. Ю. Ефимова, канд. техн. наук, доцент кафедры технологий обработки материалов, эл. почта: jefimova78@mail.ru
М. А. Полякова, докт. техн. наук, профессор кафедры технологий обработки материалов, эл. почта: m.polyakova-64@mail.ru
А. Е. Гулин, канд. техн. наук, доцент кафедры технологий обработки материалов, эл. почта: a.gulin@magtu.ru

При производстве проволоки в процессе волочения поля деформаций могут быть распределены неоднородно по сечению и вызывать структурную микронеоднородность, значительно влияющую на стабильность процесса. При этом при пластической деформации углеродистой стали с перлитной структурой большое значение имеют межпластиночное расстояние в ферритно-карбидной смеси и размер перлитных колоний, которые определяют деформационное поведение стали. Кроме того, в технологии изготовления проволоки используются операции термической обработки с нагревом стали до аустенитного состояния, температура которого существенно влияет на формирование структуры и свойств стали. В работе исследовано влияние температуры аустенитизации на структурную микронеоднородность проволоки из углеродистой стали с перлитной структурой после волочения. Представлены результаты исследования микроструктуры, определения межпластиночного расстояния, коэффициента анизотропии перлитных колоний, а также распределения микротвердости по сечению образца при волочении после разных температур предварительной аустенитизации. Показано, что после предварительной аустенитизации при температуре 900, 950 и 1000 °C в проволоке из углеродистой стали с перлитной структурой наблюдается микроструктурная неоднородность по дисперсности ферритно-перлитной смеси. Она проявляется как разница значений межпластиночного расстояния в перлите у поверхности и в центре сечения образца и сохраняется при последующем волочении с суммарным обжатием от 8 до 15 %. Установлено, что температура предварительной аустенитизации на коэффициент анизотропии перлитных колоний в исходном состоянии после аустенитизации практически не влияет, причем он не меняется по сечению образца. Однако при последующем волочении с увеличением суммарного обжатия коэффициент анизотропии увеличивается, при этом он возрастает от поверхности к центру образца. Выявлено, что при повышении температуры предварительной аустенитизации от 900 до 1000 °C микроструктурная неоднородность в волоченой проволоке проявляется в большей степени, что можно связать с увеличением размеров зерна исходного аустенита, размеров перлитных колоний и межпластиночного расстояния в перлите. Микроструктурная неоднородность подтверждается характером распределения микротвердости по сечению образца.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и ДНТ в рамках научного проекта №18-58-45008 ИНД_а.

1. Иванов Ю. Ф., Громов В. Е., Попова Н. А., Коновалов С. В., Конева Н. А. Структурно-фазовые состояния и механизмы упрочнения деформированной стали. — Новокузнецк : Полиграфист, 2016. — 510 с.
2. Кукса Л. В. Механика структурно-неоднородных материалов на микро- и макроуровнях. — Волгоград : ВолгГАСА, 2002. — 160 с.
3. Анастасиади Г. П., Сильников М. В. Неоднородность и работоспособность стали. — СПб. : Полигон, 2002. — 622 с.
4. Кукса Л. В., Черепенников А. В. Микронеоднородность деформации и механические свойства стали в зависимости от структуры при различных условиях испытания // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2007. № 5. С. 94–99.
5. Ломакин В. А. Влияние микронеоднородности структуры материалов на их механические свойства // Проблемы надежности в строительной механике. 1968. Т. 1. С. 107–112.
6. Багмутов В. П., Богданов Е. П. Влияние взаимодействия анизотропных зерен на предел прочности и энергию активации металлов // Металловедение и прочность материалов : межведомств. сб. науч. тр. — Волгоград : ВПИ, 2001. С. 63–73.
7. Виноградов А. И., Гарбер Э. А., Сарычева И. А. Влияние анизотропии формы зерна на изменение предела текучести металла при холодной прокатке // Производство проката. 2011. № 6. С. 10–15.
8. Zhang K., Shi Y., Xu L., Yu D. Anisotropy of yielding/hardening and microinhomogeneity of deforming/rotating for a polycrystalline metal under cyclic tension-compression // Acta Metallurgica Sinica. 2011. Vol. 47, Iss. 10. Р. 1292–1300.
9. Степанов Г. В. Анализ влияния микронеоднородности пластического деформирования металла на его сопротивление деформации // Проблемы прочности. 2004. № 5. С. 48–55.
10. Малахов Н. В., Мотовилина Г. Д., Хлусова Е. И., Казаков А. А. Структурная неоднородность и методы ее снижения для повышения качества конструкционных сталей // Вопросы материаловедения. 2009. № 3. С. 52–64.
11. Федосеева Е. М. Механическая и структурная микронеоднородность сварных соединений стали Х65 // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2016. Т. 18. № 2. С. 76–87.
12. Wang L. F., Wang M., Wang L. P. Influence of Stelmor Cooling Procedure on Eutectoid Transformation of Segregation in 82B Wires // Advanced Materials Research. 2012. Vol. 580. Р. 253–259.
13. You D., Bernhard C., Michelic S., Wieser G., Presoly P. On the modelling of microsegregation in steels involving thermodynamic databases // Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 119. 012027.
14. Потемкин К. Д. Термическая обработка и волочение высокопрочной проволоки. — М. : Металлургиздат, 1963. — 120 с.
15. Счастливцев В. М., Мирзаев Д. А., Яковлева И. Л., Окишев К. Ю., Табатчикова Т. И. и др. Перлит в углеродистых сталях. — Екатеринбург : УрО РАН, 2006. — 311 с.
16. Мирзаев Д. А., Яковлева И. Л., Терещенко Н. А., Урцев В. Н., Дегтярев В. Н., Шмаков А. В. Природа анормального образования перлита в среднеуглеродистой стали при неравновесных условиях нагрева // Физика металлов и металловедение. 2016. Т. 117. № 6. С. 593–599.
17. Гречников Ф. В., Ерисов Я. А. Влияние параметров текстуры на устойчивость процессов формообразования анизотропных заготовок // Известия Самарского научного центра РАН. 2012. № 4. С. 293–298.
18. Toribio J. Role of the microstructure on the mechanical properties of fully pearlitic eutectoid steels // Fracture ed Integrita Strutturale. 2014. Vol. 30. Р. 424–430.

19. Счастливцев В. М., Яковлева И. Л., Копцева Н. В., Ефимова Ю. Ю., Никитенко О. А. Закономерности и структурообразования при термодеформационных воздействиях в процессах производства высокопрочной арматуры // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2014. № 1. С. 32–37.
20. Zelin M. Microstructure evolution in pearlitic steels during wire drawing // Acta Materialia. 2002. Vol. 50. P. 4431–4447.
21. Копцева Н. В., Чукин М. В., Никитенко О. А. Использование программного продукта Thixomet PRO для количественного анализа ультрамелкозернистой структуры низко- и среднеуглеродистой стали, подвергнутой равноканальному угловому прессованию // Металловедение и термическая обработка металлов. 2012. № 8. С. 12–17.
22. Виноградов А. И., Гарбер Э. А., Сарычева И. А. Совершенствование метода определения сопротивления деформации металла при холодной прокатке путем учета анизотропии формы зерен его структуры // Вестник Череповецкого государственного университета. 2011. № 2. С. 6–11.
23. ГОСТ 9450–76 (СТ СЭВ 1195–78). Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников (с Изм. № 1, 2). — Введ. 01.01.1977.
24. Закиров Д. М., Целлермаер В. Я., Иванов Ю. Ф., Козлов Э. Ю., Громов В. Е. Структурная текстура и ее эволюция при холодной штамповке ферритно-перлитной стали // Известия вузов. Черная металлургия. 1996. № 12. С. 36–40.
25. Терещенко Н. А., Яковлева И. Л., Зубкова Т. А., Чукин М. В., Копцева Н. В. Структурные уровни деформации перлита в углеродистой стали эвтектоидного состава // Физика металлов и металловедение. 2013. Т. 114. № 5. С. 468–480.
26. Polyakova M. A., Efimova Y. Y., Narasimhan K., Prasad M. J. N. V. Evolution of cementite in pearlite carbon steel wire at combined deformational processing // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 16. P. 38–44.
27. Koptseva N. V., Efimova Y. Y., Gulin A. E., Narasimyan K., Prasad M. J. N. V. Behavior of Fine Pearlite Plates in the Deformation of High-Carbon Steel // Steel in Translation. 2019. Vol. 49. Р. 286–290.
28. Koptseva N. V., Efimova Y. Y., Chukin M. V. Deformation behavior of finely-lamellar pearlite during multiple cold plastic deformation of eutectoid steel // Metal Science and Heat Treatment. 2019. Vol. 61. No. 5-6. P. 267–273.