Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

А. Н. Юрченко, старший преподаватель кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» (МТО), канд. техн. наук, эл. почта: aleksmto@gmail.com
Ю. Н. Симонов, зав. кафедрой МТО, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: simonov@pstu.ru
М. Ю. Симонов, директор Объединенной лаборатории фундаментальных исследований в металловедении, канд. техн. наук, эл. почта: simonov@pstu.ru

Представлены результаты анализа новой экономно легированной стали 44Х2Г2С2МФ. С использованием современного горизонтального закалочного дилатометра построена зависимость «количество аустенита – температура нагрева». В печах сопротивления с окислительной атмосферой выполнены режимы термической обработки, в рамках которых проводили нагрев на температуры полной и неполной аустенитизации. Выявлено, что в процессе непрерывного охлаждения стали из верхнего диапазона межкритического интервала температур образуются мартенсит-бейнит и карбиды различной дисперсности и формы. Количество мартенсит-аустенитсоставляющей не превышает 5 % после проведения каждого режима термической обработки. Испытания на ударный изгиб показали, что изломы имеют ямочное строение, распространение трещины происходило по телу зерна бывшего аустенита. Испытания на растяжение показали, что при нагружении стали 44Х2Г2С2МФ проявляется TRIP-эффект, в результате которого происходит деформационное γ→α-превращение, приводящее к увеличению пластичности. Анализ результатов исследования и литературных источников показал, что диапазон механических свойств стали 44Х2Г2С2МФ соответствует разным областям диаграммы пластичности автомобильных сталей, в том числе и в области высокопрочных сталей третьего поколения. Установлено, что для использования стали 44Х2Г2С2МФ в качестве высокопрочной стали третьего поколения необходимо проводить режимы термической обработки, заключающиеся в нагреве до температур аустенитизации выше 800 ^оC, но ниже или равной 830 ^оC, выдержке и охлаждении на спокойном воздухе.

1. Юрченко А. Н., Симонов Ю. Н. Структурные особенности, механические свойства и термическая обработка бейнитных сталей // Вестник ПНИПУ. Машиностроение и материаловедение. 2016. Т. 18. № 3. С. 160–181.
2. Xuehui Hao, Xingchuan Zhao, Baoxu Huang, Hui Chen et al. Influence of intercritical quenching temperature on microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of dual-phase steel // Journal of Materials Engineering and Performance. 2020. Vol. 29. P. 4446–4456.
3. Ersoy Erisir, Oguz Gurkan Bilir. Effect of intercritical annealing temperature on phase transformations in medium carbon dual phase steels // Journal of Materials Engineering and Performance. 2013. Vol. 23. P. 1055–1061.
4. Masoud Safarpour, Aliakbar Ekrami. The effect of bainite volume fraction on wear behavior of AISI 4340 ferrite–bainite dual-phase steel // Journal of Materials Engineering and Performance. 2022. Vol. 31. P. 8687–8698.
5. Shangping Chen, Radhakanta Rana, Chris Lahaije. Study of TRIP-aided bainitic ferritic steels produced by hot press forming // Metallurgical and Materials Transactions. 2014. Vol. 45A. P. 2209–2218.
6. Ashkan Nouri, Farzad Badkoobeh, Naghmeh Rabiei, Hossein Hassannejad. Evolutions of microstructural and mechanical properties of tempered dual-phase steels influenced by silicon content and the intercritical annealing temperature // Journal of Materials Engineering and Performance. 2022. Vol. 31. P. 5441–5457.
7. Iurchenko A., Simonov I. Advanced high-strength steels for automotive engineering // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 376. P. 1–12.
8. Zhenye Liang, Tianxia Zou, Wei Dai, Zhiheng Zhang et al. Compensate for longitudinally discrepant springback and bow in chain-die forming processes by multiple sections optimization // The International Journal
of Advanced Manufacturing Technology. 2022. Vol. 121. P. 6407–6430.
9. Nima Nadimi, Rostam Yadegari, Majid Pouranvari. Resistance spot welding of quenching and partitioning (q&p) third-generation advanced highstrength steel: process–microstructure–performance // Metallurgical and Materials Transactions A. 2023. Vol. 54A. P. 577–589.
10. Jitendra Narayan Mohapatra, Satish Kumar Dabbiru G. Balachandran. Development of ultra-high strength steel with a versatile range of properties by single stage quench partitioning process // Trans Indian Inst Met. 2023. Vol. 76, Iss. 7. P. 1905–1913.
11. Slim Ben–Elechi, Riadh Bahloul, Sami Chatti. Investigation on the effect of friction and material behavior models on the springback simulation precision: application to automotive part B-Pillar and material TRIP800 steel // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2022. Vol. 44, Iss. 8. 380.
12. Man Liu, Jun-yu Tian, Feng Cai, Cheng-gang Pan et al. Chro-austempering treatment of a medium-carbon high-strength bainitic steel // J. Iron Steel Res. Int. 2023. Vol. 30. P. 317–327.
13. Lirong Wang, Yilong Liang, Fei Zhao, Fahong Xu et al. Achieving high tensile properties and impact toughness in ultrahigh strength lean alloy steel by quenching and partitioning treatment // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2024. Vol. 24. 32.
14. Rodríguez-Muñoz J.-L., Pacheco-Cedeño J.-S., Bedolla-Jacuinde A., Medina-Flores A. Effect of microstructural morphology in low-carbon TRIP steels on their mechanical properties // MRS Advances. 2023. Vol. 8. P. 1167–1171.
15. Duran-Nuñez A., Ramirez-Ledesma A. L., Lopez H., Juarez-Islas J. A. On the microstructural and mechanical behavior of a Fe-0.3C-2.3Mn-0.22Si-0.5Cr-0.13Ti-0.005B steel intended for automotive applications // Journal of Materials Engineering and Performance. 2020. Vol. 29, Iss. 10. P. 6513–6519.
16. Jun Hu, Grant Thomas. Evolving the ‘‘banana chart’’: temperature and strain rate effects on tensile properties of new-generation advanced high-strength steels // The Journal of the Minerals, Metals & Materials Society. 2021. Vol. 73, Iss. 11. P. 3204–3213.
17. Леонтьев П. А., Симонов Ю. Н., Панов Д. О. Метод обработки первичных дилатометрических данных, полученных в условиях высокоскоростных нагрева и охлаждения // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 6. С. 45–48.
18. Панов Д., Барсукова Т., Смирнов А., Орлова Е., Симонов Ю. Межкритическая закалка низкоуглеродистой стали с получением дисперсной многофазной структуры // Обработка металлов. 2017. № 4 (77). С. 6–18.
19. ГОСТ 9013–59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. — Введ. 01.01.1969.
20. ГОСТ 1497–84. Металлы. Метод испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986.
21. Юрченко А. Н., Мариева М. А., Гребенкин Р. Д., Симонов Ю. Н. Определение критических температур в сталях системы легирования Х2Г2С2МФ с помощью дилатометрического метода и метода пробных закалок // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета «Машиностроение, материаловедение». 2019. Т. 21. № 3. С. 85–92.
22. Жуань Л. Х., Ву К. М., Цю Дж. А., Ширзади А. А. и др. Влияние содержания кремния на выделение карбидов и низкотемпературную вязкость сталей для сосудов давления // МиТОМ. 2017. № 2. С. 33–37.
23. Depinoy S., Toffolon-Masclet C., Urvoy S., Roubaud J. et al. Carbide precipitation in 2.25 Cr-1 Mo bainitic steel: effect of heating and isothermal tempering conditions // Metallurgical and Materials Transactions. 2017. Vol. 48A. P. 2164–2178.
24. Saucedo-Muñoz M. L. Precipitation kinetics of carbides during cyclical and isothermal aging of 2.25Cr–1Mo steel and its effect on mechanical properties // Journal of Iron and Steel Research International. 2021. Vol. 28, Iss. 10. P. 1282–1290.

25. Юрченко А. Н., Симонов Ю. Н., Панов Д. О., Житенев А. И. Превращения, структура и свойства стали 22Х2Г2С2МФ при непрерывном охлаждении // Металловедение и термическая обработка металлов. 2019. № 10. С. 33–37.
26. Pepelnjak T., Kayhan E., Kaftanoglu B. Analysis of non-isothermal warm deep drawing of dual-phase DP600 steel // International Journal of Material Forming. 2019. Vol. 12. P. 223–240.
27. Kilic S., Ozturk F., Toros S. Analysis of yield criteria and flow curves on FLC for TWIP900 steel // Experimental Techniques. 2020. Vol. 44. P. 597–612.
28. Elliott R., Coley K., Mostaghel S., Barati M. Review of manganese processing for production of TRIP/TWIP steels, Part 1: Current practice and proces sing fundamentals // The Journal of the Minerals, Metals & Materials Society. 2018. Vol. 70, Iss. 5. P. 680–690.
29. Майсурадзе М. В., Рыжков М. А. Термическая стабилизация аустенита при ступенчатой закалке сталей для автомобилестроения // Металлург. 2018. № 4. С. 38–47.
30. Steel Definitions. Today’s AHSS for Automotive. — URL: https://ahssinsights.org/blog/a-new-global-formability-diagram (дата обращения: 08.04.2024).