Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия

Д. В. Константинов, сотрудник научно-исследовательского сектора, канд. техн. наук, эл. почта: const_dimon@mail.ru
А. Г. Корчунов, заведующий кафедрой проектирования и эксплуатации металлургических машин и оборудования, профессор, докт. техн. наук

Ю. Ю. Ефимова, сотрудник НИИ «Наносталей», канд. техн. наук

ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ», Магнитогорск, Россия
А. Ю. Столяров, главный специалист по технологии, канд. техн. наук

Приведено исследование структуры и свойств стальной арматуры периодического профиля после знакопеременного изгиба с растяжением на основе лабораторных тестов промышленных образцов, полученных в рамках действующего производства ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод ММК-МЕТИЗ», а также компьютерного мультимасштабного моделирования. Анализ механических свойств показал возможность достижения класса А500 для исследуемого вида арматуры при использовании в качестве исходной заготовки горячекатаной арматуры класса А400. Исследования микроструктуры выявили ярко выраженную неоднородную структуру стали, характеризуемую слоистыми скоплениями зерен перлита в продольном сечении образцов. С учетом структурной неоднородности, установленной для производственных образцов, посредством программы SIMULIA Abaqus выполнено сравнительное компьютерное мультимасштабное моделирование поведения в условиях деформации идеализированной микроструктуры с равномерным распределением перлитных зерен и приближенной к реальности квазислоистой структурой. Совместно с анализом напряженно-деформированного состояния различных видов периодических профилей по ГОСТ 34028–2016 установлено, что получаемая неоднородность деформации на микроуровне «суммируется» с неравномерностью деформированного состояния на макроуровне из-за специфики геометрических параметров каждого отдельного профиля.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (соглашение № 23-29-10046 от 20.04.2023, https://rscf.ru/project/23-29-10046/) и финансовой поддержки Правительства Челябинской области (соглашение № 588 от 29.06.2023).

1. ГОСТ 34028–2016. Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Технические условия. — Введ. 01.01.2018.
2. Харитонов В. А., Иванцов А. Б., Харитонов Вик. А. Обработка бунтовой арматурной стали по схеме «растяжение – знакопеременный изгиб» (теория, технология, оборудование) // Металлург. 2010. № 4. С. 78–83.
3. Ахметов Т. А., Редькова И. Н., Локтионова Л. В. Современные тенденции в развитии технологии производства холоднодеформированной арматурной стали // Литье и металлургия. 2014. № 2 (75). С. 65–67.
4. Badische Stahlwerke GmbH. — URL: https://bsw-kehl.de/en/products/ (дата обращения: 30.11.2023).
5. Klemm М., Wagenfurer G., Wagner В. Stretched reinforcing steel – a simple coldworking process for improved mechanical properties // Wire. 1993. Vol. 43, Iss. 5. P. 309–314.
6. Столяров А. Ю., Зайцева М. В., Столяров Ф. А. Оценка возможности внедрения технологии cold stretching для повышения качества холоднодеформированного арматурного проката класса 500 в условиях ОАО «ММК-Метиз» // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 10. С. 1028–1034.
7. Должанский A. M., Ермакова О. С. Деформация катанки в роликовом окалиноломателе. Сообщение 1 // Металлургия и горнорудная промышленность. 2005. № 2. С. 52–54.
8. Радионова Л. В. Математическое моделирование знакопеременной деформации изгибом в многороликовом устройстве // Известия вузов. Черная металлургия. 2013. № 9. С. 62–66.
9. Чукин М. В., Полякова М. А., Гулин А. Е., Емалеева Д. Г. Влияние комбинированных методов деформационной обработки на механические свойства углеродистой проволоки // Черные металлы. 2014. № 12. С. 35–39.
10. Белалов Х. Н., Клековкин А. А., Клековкина Н. А., Гун Г. С. и др. Стальная проволока. — Магнитогорск, 2011. — 689 с.
11. Бобарикин Ю. Л., Авсейков С. В., Мартьянов Ю. В. Способ повышения прямолинейности металлокорда осевым растяжением тонкой проволоки // Механическое оборудование металлургических заводов. 2014. № 3. С. 106–111.

12. Watanabe I., Setoyama D., Nagasako N., Iwata N., Nakanishi K. Multiscale prediction of mechanical behavior of ferrite-pearlite steel with numerical material testing // International Journal for Numerical Methods in Engineering. 2012. Vol. 89. P. 829–845.
13. Zhou H., Suzuki Y., Kinefuchi M., Shibanuma K. Applicability of the multiscale model for predicting fatigue strength to short and long crack problems // ISIJ International. 2022. Vol. 62. P. 2126–2131.
14. Zhou H., Liu Z., Kinefuchi M., Shibanuma K. Multiscale modelling strategy for predicting fatigue lives and limits of steels based on a generalised evaluation method of grain boundaries effects // International Journal of Fatigue. 2022. Vol. 158. 106749.
15. Courbon C., Arrieta I. M., Cabanettes F., Rech J., Arrazola P.-J. The contribution of microstructure and friction in broaching ferrite-pearlite steels // CIRP Annals – Manufacturing Technology. 2020. Vol. 69. P. 57–60.
16. Saez-de-Buruaga M., Aristimuño P., Soler D., D’Eramo E. et al. Microstructure based flow stress model to predict machinability in ferrite-pearlite steels // CIRP Annals. 2019. Vol. 68. P. 49–52.
17. Konstantinov D., Emaleeva D., Pesin A. Application of statistical representation of microstructure during simulation of ferritic-pearlitic steel wire drawing // Materials Science Forum. 2020. Vol. 989. P. 691–698.
18. Иванов Ю. Ф., Юрьев А. Б., Морозов М. М., Ивлиев А. В., Громов В. Е. Формирование градиентных структурно-фазовых состояний в арматуре из малоуглеродистой стали // Известия вузов. Черная металлургия. 2005. № 8. С. 23–25.
19. Константинов Д. В., Корчунов А. Г., Огнева Е. М., Столяров А. Ю., Зайцева М. В. Конечно-элементный анализ напряженно-деформированного состояния арматуры в процессе stretching-bendingrebending (cold stretching) // Сталь. 2023. № 11. С. 34–40.