НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей», Санкт-Петербург, Россия

Е. И. Хлусова, зам. начальника НПК, зав. лабораторией, докт. техн. наук, профессор
О. В. Сыч, начальник сектора, докт. техн. наук, эл. почта: npk3@crism.ru
А. В. Ильин, зам. генерального директора — начальник НПК3, докт. техн. наук
С. В. Коротовская, начальник сектора, канд. техн. наук
Н. С. Новоскольцев, ведущий инженер

В настоящее время на территории Российской Федерации разработаны технологии изготовления и осуществлено опытно-промышленное производство на металлургических заводах конструкционной стали с высоким уровнем хладостойкости в толщинах до 80 мм с гарантированным уровнем трещиностойкости в толщинах до 50 мм. Однако для масштабного освоения Арктического региона требуется применение сталей толщиной до 150 мм. Приведены структуры листового проката толщиной 80–150 мм из судостроительных сталей с гарантированным пределом текучести от 315 до 690 МПа, изготовленные по технологиям нормализации, термомеханической обработки и закалки с прокатного нагрева и отпуска. Представлены результаты определения механических свойств, критических температур перехода в хрупкое состояние, трещиностойкости для листового проката толщиной 80–150 мм из судостроительных марок стали. Исследована поверхность разрушения образцов после испытаний на ударный изгиб при низких температурах. Предложены критерии оценки качества толстолистового проката, гарантирующие его работоспособность при низких температурах. В результате исследования установлено, что формирование выраженной структурной неоднородности, связанной в первую очередь с разнозернистостью аустенита и наличием протяженных областей бейнита реечной морфологии размером более 100 мкм, является основным фактором, который приводит к повышению анизотропии механических свойств, снижению хладо- и трещиностойкости листового проката больших толщин из низкоуглеродистой судостроительной стали вне зависимости от ее легирования (уровня прочности) и технологии изготовления.

1. Голи-Оглу Е. А., Бокачев Ю. А. Производство проката толщиной до 150 мм из конструкционной стали, микролегированной ванадием // Сталь. 2015. № 8. С. 55–61.
2. Голи-Оглу Е. А., Бокачев Ю. А. Повышение уровня пластичности в Z-направлении проката толщиной 150 мм из низкоуглеродистых сталей для ответственных сварных конструкций // Металлург. 2014. № 9. С. 71–76.
3. Голи-Оглу Е. А., Кичкина А. А. Микро- и наноструктурная неравномерность по толщине 100 мм плит из конструкционной стали после ТМО и ТО // Металлург. 2016. № 11. С. 54–60.
4. Голи-Оглу Е. А., Бокачев Ю. А. Термомеханическая обработка плит толщиной до 100 мм из низколегированной конструкционной стали в NLMKDanSteel // Сталь. 2014. № 9. С. 71–78.
5. Голи-Оглу Е. А., Ермолаев А. В. Производство толстолистового проката из крупногабаритных слябов электросталеплавильного производства для фундаментов морских ветрогенераторов // Сталь. 2024. № 5. С. 35–42.
6. Головин С. В., Кравченко А. Г., Дремов В. П. Термомеханическая обработка высокопрочного толстолистового проката в условиях металлургического комплекса стан-5000 // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 10. С. 50–55.
7. Кравченко А. Г., Багмет О. А., Эфрон Л. И., Астафьев Д. С. Разработка технологии производства плит из непрерывнолитых слябов низкоуглеродистых микролегированных сталей с применением термомеханической обработки // Черные металлы. 2024. № 12. С. 50–60.
8. Степанов П. П., Мунтин А. В., Эфрон Л. И., Кудашов Д. В., Червонный А. В. Современные технологии производства плоского проката из низкоуглеродистых микролегированных сталей. Монография. — М. : Металлуриздат, 2024. — 456 с.
9. ГОСТ Р 52927-2023. Прокат для судостроения из стали нормальной, повышенной и высокой прочности. Технические условия. — Введ. 01.12.2023.
10. НД № 2-020101-174. Правила классификации и постройки морских судов. Часть ХIII. Материалы. — С-Пб. : Российский морской регистр судоходства, 2023. — 389 с.
11. Сыч О. В. Научно-технологические основы создания хладостойких сталей с гарантированным пределом текучести 315–750 МПа для Арктики. Часть 1. Принципы легирования и требования к структуре листового проката // Вопросы материаловедения. 2018. № 3 (95). С. 22–47.
12. Сыч О. В. Научно-технологические основы создания хладостойких сталей с гарантированным пределом текучести 315–750 МПа для Арктики. Часть 2. Технология производства, структура и характеристики работоспособности листового проката // Вопросы материаловедения. 2018. № 4 (96). С. 14–42.
13. Орлов В. В. Принципы управляемого создания структурных элементов наноразмерного масштаба в трубных сталях при значительных пластических деформациях // Вопросы материаловедения. 2011. № 2 (66). С. 5–17.
14. Сыч О. В., Коротовская С. В., Хлусова Е. И., Мотовилина Г. Д., Никитина В. Р. Исследование неоднородности структуры и механических свойств по толщине до 100 мм листового проката из низколегированной судостроительной стали с пределом текучести не менее 420 МПа // Вопросы материаловедения. 2021. № 3 (107). С. 9–27.
15. Казаков А. А., Киселев Д. В., Сыч О. В., Хлусова Е. И. Количественная оценка структурной неоднородности в листовом прокате из хладостойкой низколегированной стали для интерпретации технологических особенностей его изготовления // Черные металлы. 2020. № 11. С. 4–14.
16. Kazakov A. A., Kiselev D. V., Sych O. V., Khlusova E. I. Quantitative assessment of microstructural inhomogeneity by thickness of hot-rolled plates made of cold-resistant low-alloy steel for Arctic applications // CIS Iron and Steel Review. 2020. Vol. 20. P. 41–49.
17. Счастливцев В. М., Табатчикова Т. И., Яковлева И. Л. и др. Влияние термомеханической обработки на хладостойкость низкоуглеродистой низколегированной свариваемой стали // Физика металлов и металловедения. 2010. № 3(109). С. 314–325.
18. From А., Sandstrom R. Influence of mixed grain size distribution on the toughness in high and extra high strength steels // Materials Characterization. 1999. Vol. 42. P. 11–122.

19. Morris J. W. On the ductile-brittle transition in lath martensitic steel // ISIJ International. 2011. Vol. 51, Iss. 10. P. 1569–1575.
20. Isasti N., Jorge-Badiola D., Taheri M. L., Uranga P. Microstructural features controlling mechanical properties in Nb-Mo microalloyed steels. Part II: Impact toughness // Metallurgical and Materials Transactions A. 2014. Vol. 45. P. 4972–4982.
21. Bingley M. S. Effect of grain size and carbide thickness on impact transition temperature of low carbon structural steels // Materials Science and Technology. 2001. Vol. 17. P. 700–714.
22. Сыч О. В., Хлусова Е. И., Яшина Е. А. Особенности создания технологии производства толстолистового проката из низкоуглеродистых низколегированных хладостойких сталей с индексом «Аrc» в промышленных условиях // Тяжелое машиностроение. 2017. № 11–12. С. 2–10.
23. Хлусова Е. И., Сыч О. В., Орлов В. В. Хладостойкие стали. Структура, свойства, технологии // Физика металлов и металловедение. 2021. Т. 122. № 6. С. 621-657.
24. Сыч О. В., Хлусова Е. И. Взаимосвязь параметров структуры с характеристиками работоспособности судостроительных сталей различного легирования // Вопросы материаловедения. 2020. № 4 (104). С. 17–31.
25. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1984.
26. ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. — Введ. 01.01.1979.
27. ГОСТ 28870-90. Сталь. Методы испытания на растяжение толстолистового проката в направлении толщины. — Введ. 01.01.1992