RU2643119C2 - Method of deformation-thermal processing of high-manganese steel - Google Patents

Method of deformation-thermal processing of high-manganese steel Download PDF

Info

Publication number
RU2643119C2
RU2643119C2 RU2016117287A RU2016117287A RU2643119C2 RU 2643119 C2 RU2643119 C2 RU 2643119C2 RU 2016117287 A RU2016117287 A RU 2016117287A RU 2016117287 A RU2016117287 A RU 2016117287A RU 2643119 C2 RU2643119 C2 RU 2643119C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformation
temperature
forging
steel
carried out
Prior art date
Application number
RU2016117287A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016117287A (en
Inventor
Рустам Оскарович Кайбышев
Андрей Николаевич Беляков
Павел Сергеевич Кусакин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ")
Priority to RU2016117287A priority Critical patent/RU2643119C2/en
Publication of RU2016117287A publication Critical patent/RU2016117287A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2643119C2 publication Critical patent/RU2643119C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: preliminary deformation-thermal processing is carried out, including diffusion annealing of the ingots with the plasticity effect induced by twin formation in the furnace at a temperature of 1150°C for 4 hours, forging at a temperature of 1150°C to the total absolute degree of deformation ε= 1 followed by diffusion annealing in the furnace at a temperature of 1150°C for 4 hours. Further, the forging is hot rolled in a temperature range from 500 to 1150°C in 5 passes with a total absolute degree of deformation ε not less than 1.5, followed by diffusion annealing for 1 hour at a temperature of 1150°C. After that, high-manganese steel with the TWIP effect is subjected to bilateral forging under conditions of warm deformation at a temperature of 400°C to the absolute degree of deformation ε= 3. The invention may be applicable for manufacturing damper elements of seismic resistant structures.
EFFECT: obtaining high damping properties.
4 cl, 2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке металлов давлением, а именно к технологии получения заготовок из стали аустенитного класса, обладающей эффектом TWIP (Twinning Induced Plactisity – пластичности, наведенной двойникованием), и может быть применено при изготовлении демпферных элементов сейсмостойких сооружений.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the processing of metals by pressure, and in particular to a technology for producing blanks from austenitic steel with TWIP (Twinning Induced Plactisity) effect and can be used in the manufacture of damper elements of earthquake-resistant structures.

Наиболее опасными для технических объектов являются вибрационные воздействия. Знакопеременные напряжения, вызванные вибрационными воздействиями, приводят к накоплению повреждений в материале, что вызывает появление усталостных трещин и приводит к разрушению. Способы повышения усталостной прочности можно разделить на технологические и конструктивные. The most dangerous for technical objects are vibration effects. Alternating stresses caused by vibration influences lead to the accumulation of damage in the material, which causes the appearance of fatigue cracks and leads to failure. Ways to increase fatigue strength can be divided into technological and structural.

Конструктивные способы связаны с приданием деталям так называемых обтекаемых (сглаженных) форм, которые способствуют снижению концентраций напряжений и поэтому являются благоприятными для усталостной прочности. Structural methods are associated with imparting to parts so-called streamlined (smoothed) shapes that contribute to lower stress concentrations and therefore are favorable for fatigue strength.

Технологические способы направлены на формирование микроструктуры материалов, обладающей повышенной стойкостью к усталостному разрушению. На сегодняшний день одним из наиболее распространенных способов повышения усталостной прочности является деформационно-термическая обработка (ДТО). ДТО приводит к повышению твердости, предела текучести и временного сопротивления разрыву. Кроме того, используются способы поверхностного упрочнения деталей: дробеструйная и центробежно-шариковая обработка, обработка роликами, чеканка. Установлено, что упрочнение поверхностного слоя деталей пластическим деформированием приводит к значительному увеличению долговечности деталей машин не только в условиях обычной усталости, но и в агрессивных средах; кроме того, поверхностный наклеп способствует повышению износостойкости трущихся поверхностей. Technological methods are aimed at the formation of the microstructure of materials with increased resistance to fatigue failure. Today, one of the most common ways to increase fatigue strength is deformation-heat treatment (DTO). DTO leads to an increase in hardness, yield strength and temporary tensile strength. In addition, methods of surface hardening of parts are used: bead-blasting and centrifugal-ball processing, roller processing, chasing. It has been established that hardening of the surface layer of parts by plastic deformation leads to a significant increase in the durability of machine parts not only under normal fatigue, but also in aggressive environments; in addition, surface hardening helps to increase the wear resistance of rubbing surfaces.

Наиболее распространенными и эффективными видами термической обработки, направленной на повышение усталостной прочности, являются поверхностная закалка с низким отпуском и химико-термическая обработка. Поверхностная закалка заключается в нагреве (газовым пламенем, токами высокой частоты, облучением) тонкого поверхностного слоя до температуры образования в нем аустенита и в последующем быстром охлаждении. В результате структурных изменений в поверхностном слое возникают большие остаточные напряжения, обусловленные образованием в поверхностном слое структур с большим удельным объемом. Кроме возрастания усталостной прочности, значительно увеличивается износостойкость рабочих поверхностей за счет повышения их твердости [A.P. Zhilyaev, I. Shakhova, A. Belyakov, R. Kaibyshev, T.G. Langdon, Wear resistance and electroconductivity in copper processed by severe plastic deformation, Wear. 305 (2013) 89–99. doi:10.1016/j.wear.2013.06.001; D.-Z. Li, Y.-H. Wei, L.-F. Hou, W.-M. Lin, Microstructural Evolution of Surface Layer of TWIP Steel Deformed by Mechanical Attrition Treatment, J. Iron Steel Res. Int. 19 (2012) 38–46].The most common and effective types of heat treatment aimed at increasing fatigue strength are surface hardening with low tempering and chemical-thermal treatment. Surface hardening consists in heating (with a gas flame, high-frequency currents, irradiation) a thin surface layer to the temperature of formation of austenite in it and subsequent rapid cooling. As a result of structural changes in the surface layer, large residual stresses arise due to the formation of structures with a large specific volume in the surface layer. In addition to increasing fatigue strength, the wear resistance of working surfaces is significantly increased by increasing their hardness [A.P. Zhilyaev, I. Shakhova, A. Belyakov, R. Kaibyshev, T.G. Langdon, Wear resistance and electroconductivity in copper processed by severe plastic deformation, Wear. 305 (2013) 89–99. doi: 10.1016 / j.wear.2013.06.001; D.-Z. Li, Y.-H. Wei, L.-F. Hou, W.-M. Lin, Microstructural Evolution of Surface Layer of TWIP Steel Deformed by Mechanical Attrition Treatment, J. Iron Steel Res. Int. 19 (2012) 38–46].

Стали с эффектом TWIP при пластической деформации демонстрируют образование наноразмерных двойников деформации (толщина двойниковых пластин составляет 20-50 нм). Формирование большого количества двойниковых границ создает препятствия для движения дислокаций. Кроме того, образование границ деформационных двойников приводит к повышению плотности дислокаций до высоких значений, вплоть до 2..4×1015 м-2. Помимо этого, образование большого количества высокоугловых границ деформационных двойников приводит к измельчению структуры до наноразмерных значений (менее 100 нм) [O. Bouaziz, S. Allain, C.P. Scott, P. Cugy, D. Barbier, High manganese austenitic twinning induced plasticity steels: A review of the microstructure properties relationships, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 15 (2011) 141–168; O. Bouaziz, Strain-hardening of twinning-induced plasticity steels, Scr. Mater. 66 (2012) 982–985].Steel with the TWIP effect during plastic deformation demonstrate the formation of nanoscale strain twins (the thickness of twin plates is 20-50 nm). The formation of a large number of twin boundaries creates obstacles to the movement of dislocations. In addition, the formation of the boundaries of deformation twins leads to an increase in the dislocation density to high values, up to 2..4 × 10 15 m -2 . In addition, the formation of a large number of high-angle boundaries of deformation twins leads to a refinement of the structure to nanoscale values (less than 100 nm) [O. Bouaziz, S. Allain, CP Scott, P. Cugy, D. Barbier, High manganese austenitic twinning induced plasticity steels: A review of the microstructure properties relationships, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 15 (2011) 141–168; O. Bouaziz, Strain-hardening of twinning-induced plasticity steels, Scr. Mater. 66 (2012) 982-985].

Известен способ получения ферритной стали, имеющей стойкость к усталостному разрушению (US2011/0305595 A1, опубликован 15.12.2011). В качестве основы в изобретении использовалась сталь STPG370. Согласно изобретению сталь содержит 0.47% С, 0.18% Si, 0.63% Mn, 0.014% P, 0.003% S, 0.11% Cu, 0.1% Ni, 0.08% Cr. Способ деформационно-термической обработки заключается в ковке при 1170°С в течение часа с последующим охлаждением на воздухе и затем прокатка при 560°С на 95%, после охлаждение в воде. Также дополнительно может быть применен отжиг при 600 или 700°С в течение 1 часа с охлаждением на воздухе. При этом достигается мелкозернистая структура с размером зерна от 1 микрона. A known method of producing ferritic steel having resistance to fatigue failure (US2011 / 0305595 A1, published 12/15/2011). As the basis for the invention, STPG370 steel was used. According to the invention, the steel contains 0.47% C, 0.18% Si, 0.63% Mn, 0.014% P, 0.003% S, 0.11% Cu, 0.1% Ni, 0.08% Cr. The method of deformation-heat treatment consists in forging at 1170 ° C for an hour, followed by cooling in air and then rolling at 560 ° C for 95%, after cooling in water. Additionally, annealing at 600 or 700 ° C for 1 hour with cooling in air can be applied. This achieves a fine-grained structure with a grain size of 1 micron.

Недостатком способа является предел усталостной выносливости более 10 млн циклов, равный 150 МПа, что существенно ниже значений, предъявляемых современными требованиями.The disadvantage of this method is the fatigue endurance limit of more than 10 million cycles, equal to 150 MPa, which is significantly lower than the values presented by modern requirements.

Известен способ получения катаной стали, обладающей высокой износостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению (EP1026276 A4, опубликован 05.08.1999). Способ деформационно-термической обработки стали, имеющей состав, вес. %: С: 0,02-0,2; Mn, Si, Cr, Al, Ti<0,1; Ni: 0,8-3,0; Cu: 0,8-2,0; Mo: 0,4-0,7; N: 0,001-0,01; P<0,1; S<0,006, а также железо и неизбежные примеси, заключается в горячей прокатке после нагрева в интервале температур 1100 – 1300°С, предпочтительно в течение 4,5 ч, а затем горячей прокатке при температуре не выше 950°С для обеспечения общего уменьшения толщины не менее 40%. В результате такой деформационно-термической обработки сталь имеет предел выносливости, равный 481 МПа.A known method of producing rolled steel having high wear resistance and resistance to fatigue failure (EP1026276 A4, published 05.08.1999). The method of deformation-heat treatment of steel having a composition, weight. %: C: 0.02-0.2; Mn, Si, Cr, Al, Ti <0.1; Ni: 0.8-3.0; Cu: 0.8-2.0; Mo: 0.4-0.7; N: 0.001-0.01; P <0.1; S <0.006, as well as iron and unavoidable impurities, consists in hot rolling after heating in the temperature range 1100 - 1300 ° C, preferably for 4.5 hours, and then hot rolling at a temperature not exceeding 950 ° C to provide an overall reduction in thickness not less than 40%. As a result of such deformation-heat treatment, steel has an endurance limit of 481 MPa.

Недостатком способа является предел усталостной выносливости, равный 481 МПа, что существенно ниже значений, предъявляемых современными требованиями.The disadvantage of this method is the fatigue endurance limit equal to 481 MPa, which is significantly lower than the values presented by modern requirements.

Наиболее близкий к предложенному изобретению способ, принятый за прототип, описан в публикации A.S. Hamada и др. «Fatigue Behavior of Four High-Mn Twinning Induced Plasticity Effect Steels», Metallurgical and Materials Transactions A (2010) том 41 вып. 5, стр. 1102–1108. Способ деформационно-термической обработки сталей, имеющих в составе марганец в количестве от 18 до 22 вес. % от 0.3 до 0.6 вес.% углерода, а также 0-3 вес.% алюминия, 0-3 вес.% кремния и ниобий, заключался в том, что все стали были получены путем отливки, горячей прокатки, гомогенизационного отжига, последующей холодной прокатки и еще одного отжига при температуре 1000°С в течение 5 минут. После этого стали имели равноосную полностью аустенитную структуру со средним размером зерна около 35 микрон. В публикации были продемонстрированы усталостные свойства четырех высокомарганцевых аустенитных сталей. В данном исследовании было показано, что все стали, независимо от химического состава, демонстрируют предел усталостной выносливости более 10 млн циклов при напряжениях на уровне 400 МПа. При этом механические свойства всех сталей составляют: условный предел текучести в районе 270-350 МПа, временное сопротивление разрыву от 810 до 930 МПа, удлинение при разрыве порядка 95% для всех четырех сталей. Closest to the proposed invention, the method adopted for the prototype is described in the publication A.S. Hamada et al. Fatigue Behavior of Four High-Mn Twinning Induced Plasticity Effect Steels, Metallurgical and Materials Transactions A (2010) vol. 41 5, pp. 1102–1108. The method of deformation-heat treatment of steels containing manganese in an amount of from 18 to 22 weight. % from 0.3 to 0.6 wt.% carbon, as well as 0-3 wt.% aluminum, 0-3 wt.% silicon and niobium, consisted in the fact that all steels were obtained by casting, hot rolling, homogenization annealing, followed by cold rolling and another annealing at a temperature of 1000 ° C for 5 minutes. After that, the steels had an equiaxed fully austenitic structure with an average grain size of about 35 microns. The publication demonstrated the fatigue properties of four high manganese austenitic steels. In this study, it was shown that all steels, regardless of chemical composition, demonstrate a fatigue endurance limit of more than 10 million cycles at stresses of 400 MPa. Moreover, the mechanical properties of all steels are: conditional yield strength in the region of 270-350 MPa, temporary tensile strength from 810 to 930 MPa, elongation at break of about 95% for all four steels.

Недостаток данного способа заключается в том, что получение стальных заготовок таким способом обеспечивает высокие значения пластичности, однако не обеспечивает высоких значений прочностных свойств при растяжении и при испытаниях на усталостную выносливость. Предел усталостной выносливости более 10 млн циклов, равный 400 МПа, существенно ниже значений, предъявляемых современными требованиями.The disadvantage of this method is that obtaining steel billets in this way provides high ductility values, but does not provide high values of tensile strength and fatigue resistance tests. The fatigue endurance limit of more than 10 million cycles, equal to 400 MPa, is significantly lower than the values imposed by modern requirements.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа деформационно-термической обработки высокомарганцевой стали с эффектом пластичности, наведенной двойникованием, для получения высоких демпфирующих свойств, содержащих в химическом составе марганец, углерод и алюминий.The objective of the invention is to develop a method of deformation-heat treatment of high manganese steel with the effect of plasticity induced by twinning to obtain high damping properties containing manganese, carbon and aluminum in the chemical composition.

Поставленная задача решается предложенным способом деформационно-термической обработки высокомарганцевой аустенитной стали с эффектом пластичности, наведенной двойникованием, с содержанием марганца не менее 15 вес. %, алюминия не менее 1.5 вес. %, углерода не менее 0.3% в таких количествах, чтобы энергия дефектов упаковки стали лежала в интервале от 20 до 40 мДж/м2, который включает: отливку, горячую прокатку, гомогенизационный отжиг, кроме того горячую ковку в качестве предварительной деформационно-термической обработки, а также двустороннюю теплую многократную ковку в качестве основной деформационно-термической обработки и закалку в воду. При таких значениях энергии дефектов упаковки реализуется эффект пластичности, наведенной двойникованием, в результате чего при деформации образуются деформационные двойники [O. Bouaziz, S. Allain, C.P. Scott, P. Cugy, D. Barbier, High manganese austenitic twinning induced plasticity steels: A review of the microstructure properties relationships, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 15 (2011) 141–168]. При этом предварительная деформационно-термическая обработка заключается в гомогенизационном отжиге в интервале температур 950 – 1150°С в течение 2 - 8 ч, многократную ковку в интервале температур 950 – 1150°С. Суммарная истинная степень деформации после ковки должна составлять не менее ε = 1,2. После достижения необходимой степени деформации материал подвергается гомогенизационному отжигу в интервале температур 950 – 1150°С в течение 2 - 8 ч с последующей многократной горячей прокаткой в интервале температур от 500 до 1150°С, суммарная истинная степень деформации не менее ε = 2. На финальной стадии предварительной деформационно-термической обработки высокомарганцевую сталь с эффектом пластичности, наведенной двойникованием, подвергают отжигу в интервале температур от 950 – 1150°С в течение 1 – 2 ч для получения равноосной однофазной аустенитной структуры. Далее заготовку подвергают двусторонней многократной ковке в условиях теплой деформации при температуре 400-600°С с истинной степенью деформации за проход не менее ε = 0,5 до суммарной истинной степени деформации не менее ε = 3, с последующей закалкой в воду.The problem is solved by the proposed method of deformation-heat treatment of high manganese austenitic steel with the effect of plasticity induced by twinning with a manganese content of at least 15 weight. %, aluminum, not less than 1.5 weight. %, carbon content of not less than 0.3% in such quantities that the energy of steel packaging defects lies in the range from 20 to 40 mJ / m 2 , which includes: casting, hot rolling, homogenization annealing, and also hot forging as a preliminary deformation-heat treatment as well as double-sided warm multiple forging as the main deformation-heat treatment and quenching in water. At such energies of packing defects, the effect of plasticity induced by twinning is realized, as a result of which deformation twins are formed upon deformation [O. Bouaziz, S. Allain, CP Scott, P. Cugy, D. Barbier, High manganese austenitic twinning induced plasticity steels: A review of the microstructure properties relationships, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 15 (2011) 141–168]. In this case, the preliminary deformation-thermal treatment consists in homogenizing annealing in the temperature range 950–1150 ° С for 2–8 h, repeated forging in the temperature range 950–1150 ° С. The total true degree of deformation after forging should be at least ε = 1.2. After reaching the required degree of deformation, the material is subjected to homogenization annealing in the temperature range 950–1150 ° С for 2–8 h, followed by repeated hot rolling in the temperature range from 500 to 1150 ° С, the total true degree of deformation is not less than ε = 2. At the final stages of preliminary deformation-heat treatment of high-manganese steel with the effect of plasticity induced by twinning, are annealed in the temperature range from 950 - 1150 ° C for 1 - 2 hours to obtain equiaxed single-phase ACS shadow structure. Next, the workpiece is subjected to double-sided forging under conditions of warm deformation at a temperature of 400-600 ° C with a true degree of deformation per pass of at least ε = 0.5 to a total true degree of deformation of at least ε = 3, followed by quenching in water.

Технический результат заключается в том, что:The technical result is that:

- двусторонняя ковка в условиях теплой деформации с общей деформацией ε=3 при температуре 400-600°С приводит к интенсивному деформационному упрочнению за счет двойникования и дислокационного скольжения;- bilateral forging under conditions of warm deformation with a total deformation of ε = 3 at a temperature of 400-600 ° C leads to intense strain hardening due to twinning and dislocation slip;

- повышенная температура ковки (400-600°С) приводит к процессам динамического возврата, в результате чего высокомарганцевая сталь с эффектом пластичности, наведенной двойникованием, имеет запас пластичности после двусторонней теплой ковки;- increased forging temperature (400-600 ° C) leads to dynamic return processes, as a result of which high-manganese steel with the effect of ductility induced by twinning has a ductility margin after double-sided warm forging;

- интенсивное деформационное упрочнение за счет двойникования и дислокационного скольжения приводит к существенному повышению демпфирующих свойств высокомарганцевой стали с эффектом пластичности, наведенной двойникованием.- intensive strain hardening due to twinning and dislocation glide leads to a significant increase in the damping properties of high manganese steel with the effect of plasticity induced by twinning.

Примеры осуществленияExamples of implementation

Пример 1. Слиток высокомарганцевой аустенитной стали с эффектом пластичности, наведенной двойникованием, номинального химического состава Fe-0.6%C-18%Mn-1.5%Al был подвергнут предварительной деформационно-термической обработке. Первоначально исходный материал в литом состоянии в виде слитка размерами 140х140х140 мм3 был подвергнут гомогенизационному отжигу в печи при температуре 1150 °С в течение 4 ч. Затем этот слиток был прокован при температуре 1150 °С в три ступени: 140 мм → 100 мм, 100 мм → 70 мм, 70 мм → 50 мм, суммарная истинная степень деформации составила ε = 1. После этого высокомарганцевая сталь была повторно подвергнута гомогенизационному отжигу в печи при температуре 1150°С в течение 4 ч. Далее поковка была подвергнута горячей прокатке в интервале температур от 500 до 1150°С в 5 проходов при следующем изменении высоты: 1) 50 мм → 34 мм, 2) 34 мм → 25 мм, 3) 25 мм → 17 мм, 4) 17 мм → 13 мм, 5) 13 мм → 10 мм, при этом суммарная истинная степень деформации составила ε = 1,6. При прохождении через валки высокомарганцевая сталь не подвергалась повторному нагреву. После прокатки сталь была подвергнута отжигу в течение 1 часа при температуре 1150°С. После этого высокомарганцевая сталь с эффектом пластичности, наведенной двойникованием, была подвергнута двусторонней ковке в условиях теплой деформации при температуре 400°С до истинной степени деформации ε = 3. В результате этого сталь обладает повышенным значением предела усталостной выносливости, равным 600 МПа на базе 10 млн циклов. Example 1. An ingot of high manganese austenitic steel with a twin-induced ductility effect of the nominal chemical composition Fe-0.6% C-18% Mn-1.5% Al was subjected to preliminary heat-treatment. Initially, the starting material in the cast state in the form of an ingot with dimensions of 140x140x140 mm 3 was subjected to homogenization annealing in a furnace at a temperature of 1150 ° C for 4 hours. Then this ingot was forged at a temperature of 1150 ° C in three steps: 140 mm → 100 mm, 100 mm → 70 mm, 70 mm → 50 mm, the total true degree of deformation was ε = 1. After that, high manganese steel was repeatedly subjected to homogenization annealing in a furnace at a temperature of 1150 ° C for 4 hours. Next, the forging was subjected to hot rolling in the temperature range from 500 to 1150 ° C 5 passes with the following change in height: 1) 50 mm → 34 mm, 2) 34 mm → 25 mm, 3) 25 mm → 17 mm, 4) 17 mm → 13 mm, 5) 13 mm → 10 mm, while the total the true degree of deformation was ε = 1.6. When passing through the rolls, the high manganese steel was not subjected to reheating. After rolling, the steel was annealed for 1 hour at a temperature of 1150 ° C. After that, high-manganese steel with the effect of plasticity induced by twinning was subjected to double-sided forging under conditions of warm deformation at a temperature of 400 ° C to the true degree of deformation ε = 3. As a result, the steel has an increased fatigue endurance limit of 600 MPa based on 10 million cycles.

Данный пример характеризуют следующие графические материалы:This example is characterized by the following graphic materials:

Фигура 1 – схема деформационно-термической обработки высокомарганцевой стали с эффектом пластичности, наведенной двойникованием. Здесь ε – истинная степень деформации.Figure 1 is a diagram of the deformation-heat treatment of high manganese steel with the effect of ductility induced by twinning. Here ε is the true degree of deformation.

Фигура 2 – Кривая зависимости количества циклов до разрушения высокомарганцевой стали, подвергнутой термомеханической обработке в виде двусторонней ковки при температуре 400°С до истинной степени деформации ε = 3, от приложенного напряжения.Figure 2 - Curve of the dependence of the number of cycles before the destruction of high manganese steel subjected to thermomechanical processing in the form of two-sided forging at a temperature of 400 ° C to the true degree of deformation ε = 3, on the applied stress.

Пример 2. Слиток высокомарганцевой аустенитной стали с эффектом пластичности, наведенной двойникованием, номинального химического состава Fe-0.6%C-18%Mn-1.5%Al был подвергнут предварительной деформационно-термической обработке. Первоначально исходный материал в литом состоянии в виде слитка размерами 140х140х140 мм3 был подвергнут гомогенизационному отжигу в печи при температуре 1150°С в течение 4 ч. Затем этот слиток был прокован при температуре 1150°С в три ступени: 140 мм → 100 мм, 100 мм → 70 мм, 70 мм → 50 мм, суммарная истинная степень деформации составила ε = 1. После этого высокомарганцевая сталь была повторно подвергнута гомогенизационному отжигу в печи при температуре 1150°С в течение 4 ч. Далее поковка была подвергнута горячей прокатке в интервале температур от 500 до 1150°С в 5 проходов при следующем изменении высоты: 1) 50 мм → 34 мм, 2) 34 мм → 25 мм, 3) 25 мм → 17 мм, 4) 17 мм → 13 мм, 5) 13 мм → 10 мм, при этом суммарная истинная степень деформации составила ε = 1,6. При прохождении через валки высокомарганцевая сталь не подвергалась повторному нагреву. После прокатки сталь была подвергнута отжигу в течение 1 часа при температуре 1150°С. После этого высокомарганцевая сталь с эффектом TWIP была подвергнута двусторонней ковке в условиях теплой деформации при температуре 600°С до истинной степени деформации ε = 3. В результате этого сталь обладает повышенным значением предела усталостной выносливости, равным 600 МПа на базе 10 млн циклов.Example 2. An ingot of high manganese austenitic steel with a twin-induced ductility effect of the nominal chemical composition Fe-0.6% C-18% Mn-1.5% Al was subjected to preliminary deformation-heat treatment. Initially, the starting material in the cast state in the form of an ingot with dimensions of 140x140x140 mm 3 was subjected to homogenization annealing in a furnace at a temperature of 1150 ° C for 4 hours. Then this ingot was forged at a temperature of 1150 ° C in three steps: 140 mm → 100 mm, 100 mm → 70 mm, 70 mm → 50 mm, the total true degree of deformation was ε = 1. After that, high manganese steel was repeatedly subjected to homogenization annealing in a furnace at a temperature of 1150 ° C for 4 hours. Next, the forging was subjected to hot rolling in the temperature range from 500 to 1150 ° C in 5 passes with the following change in height: 1) 50 mm → 34 mm, 2) 34 mm → 25 mm, 3) 25 mm → 17 mm, 4) 17 mm → 13 mm, 5) 13 mm → 10 mm, while the total the true degree of deformation was ε = 1.6. When passing through the rolls, the high manganese steel was not subjected to reheating. After rolling, the steel was annealed for 1 hour at a temperature of 1150 ° C. After that, high-manganese steel with the TWIP effect was subjected to double-sided forging under conditions of warm deformation at a temperature of 600 ° C to a true degree of deformation ε = 3. As a result, the steel has an increased fatigue strength of 600 MPa based on 10 million cycles.

Таким образом, выполнена задача по разработке нового способа деформационно-термической обработки высокомарганцевой стали для получения высоких демпфирующих свойств. Предложенный способ обработки приводит к получению высокомарганцевой стали, отличающейся повышенными показателями сопротивлению усталостному разрушению, которая может быть использована при изготовлении демпферных элементов сейсмостойких сооружений.Thus, the task of developing a new method of deformation-heat treatment of high manganese steel to obtain high damping properties has been completed. The proposed processing method leads to the production of high manganese steel, characterized by increased fatigue resistance, which can be used in the manufacture of damper elements of earthquake-resistant structures.

Claims (4)

1. Способ деформационно-термической обработки заготовок из высокомарганцевой стали, включающий получение слитка из стали, содержащей марганец, алюминий, углерод с эффектом пластичности, наведенной двойникованием, гомогенизационный отжиг и горячую прокатку, отличающийся тем, что получают слиток размером 140×140×140 мм3, осуществляют гомогенизационный отжиг слитка в печи при температуре 950-1150°С в течение 2-8 ч, затем при упомянутой температуре проводят многократную горячую ковку с суммарной истинной степенью деформации не менее ε=1,2 в три ступени: 140 мм → 100 мм, 100 мм → 70 мм, 70 мм → 50 мм, полученную поковку подвергают повторному гомогенизационному отжигу в печи при температуре 950-1150°С в течение 2-8 ч и последующей горячей прокатке в интервале температур от 500 до 1150°С в 5 проходов с суммарной истинной степенью деформации не менее ε=2, при этом после горячей прокатки осуществляют гомогенизационный отжиг в течение 1-2 часов при температуре 950-1150°С, а затем двустороннюю ковку в условиях теплой деформации при температуре 400-600°С до истинной степени деформации не менее ε=3.1. The method of deformation-heat treatment of billets of high manganese steel, including obtaining an ingot of steel containing manganese, aluminum, carbon with the effect of plasticity induced by twinning, homogenization annealing and hot rolling, characterized in that the ingot is sized 140 × 140 × 140 mm 3 , the ingot is homogenized annealed in an oven at a temperature of 950–1150 ° C for 2–8 h, then at this temperature, multiple hot forging is carried out with a total true degree of deformation of at least ε = 1.2 in three steps Yen: 140 mm → 100 mm, 100 mm → 70 mm, 70 mm → 50 mm, the resulting forgings are subjected to repeated homogenization annealing in an oven at a temperature of 950-1150 ° C for 2-8 hours and subsequent hot rolling in the temperature range from 500 to 1150 ° C in 5 passes with a total true degree of deformation of at least ε = 2, while after hot rolling, homogenization annealing is carried out for 1-2 hours at a temperature of 950-1150 ° C, and then bilateral forging under conditions of warm deformation at a temperature 400-600 ° C to a true degree of deformation of at least ε = 3. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что двустороннюю ковку проводят в интервале температур от 400 до 600°C с последующим охлаждением в воде.2. The method according to p. 1, characterized in that the two-way forging is carried out in the temperature range from 400 to 600 ° C, followed by cooling in water. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что двустороннюю ковку проводят в интервале температур от 400 до 600°C с последующим охлаждением в масле.3. The method according to p. 1, characterized in that the bilateral forging is carried out in the temperature range from 400 to 600 ° C, followed by cooling in oil. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что двустороннюю ковку проводят в интервале температур от 400 до 600°C с последующим охлаждением на воздухе.4. The method according to p. 1, characterized in that the bilateral forging is carried out in the temperature range from 400 to 600 ° C, followed by cooling in air.
RU2016117287A 2016-05-04 2016-05-04 Method of deformation-thermal processing of high-manganese steel RU2643119C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016117287A RU2643119C2 (en) 2016-05-04 2016-05-04 Method of deformation-thermal processing of high-manganese steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016117287A RU2643119C2 (en) 2016-05-04 2016-05-04 Method of deformation-thermal processing of high-manganese steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016117287A RU2016117287A (en) 2017-11-10
RU2643119C2 true RU2643119C2 (en) 2018-01-30

Family

ID=60264205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016117287A RU2643119C2 (en) 2016-05-04 2016-05-04 Method of deformation-thermal processing of high-manganese steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2643119C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2692539C1 (en) * 2018-12-24 2019-06-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of obtaining volumetric blanks of high-manganese steel with recrystallized fine-grained structure
RU2766225C1 (en) * 2021-05-24 2022-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горянина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт"-ЦНИИ КМ "Прометей") Method for making forged pieces from austenitic steels
RU2790707C1 (en) * 2022-06-27 2023-02-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of multiple deformation-heat treatment of austenitic corrosion-resistant steel

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112725566B (en) * 2020-12-17 2022-02-25 北京科技大学 Method for inhibiting local deformation plastic instability behavior of medium and high manganese steel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2073731C1 (en) * 1993-10-18 1997-02-20 Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта Method of strengthening high-manganese steel parts
RU2074900C1 (en) * 1991-12-30 1997-03-10 Поханг Айрон энд Стил Ко., Лтд. Method of steel treatment (versions)
US20070289717A1 (en) * 2003-12-23 2007-12-20 Joachim Kroos Method for Making Hot Strips of Lightweight Construction Steel
US20100258218A1 (en) * 2009-04-14 2010-10-14 Hyundai Motor Company High-strength twip steel sheet and method of manufacturing the same
RU2544970C2 (en) * 2010-03-16 2015-03-20 Зальцгиттер Флахшталь Гмбх Method of manufacturing items from light austenitic structural steel and item from light austenitic structural steel (versions)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2074900C1 (en) * 1991-12-30 1997-03-10 Поханг Айрон энд Стил Ко., Лтд. Method of steel treatment (versions)
RU2073731C1 (en) * 1993-10-18 1997-02-20 Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта Method of strengthening high-manganese steel parts
US20070289717A1 (en) * 2003-12-23 2007-12-20 Joachim Kroos Method for Making Hot Strips of Lightweight Construction Steel
US20100258218A1 (en) * 2009-04-14 2010-10-14 Hyundai Motor Company High-strength twip steel sheet and method of manufacturing the same
RU2544970C2 (en) * 2010-03-16 2015-03-20 Зальцгиттер Флахшталь Гмбх Method of manufacturing items from light austenitic structural steel and item from light austenitic structural steel (versions)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2692539C1 (en) * 2018-12-24 2019-06-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of obtaining volumetric blanks of high-manganese steel with recrystallized fine-grained structure
RU2766225C1 (en) * 2021-05-24 2022-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горянина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт"-ЦНИИ КМ "Прометей") Method for making forged pieces from austenitic steels
RU2790707C1 (en) * 2022-06-27 2023-02-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of multiple deformation-heat treatment of austenitic corrosion-resistant steel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016117287A (en) 2017-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6574307B2 (en) High toughness seamless steel pipe and manufacturing method thereof
EP1846584B2 (en) Austenitic steel having high strength and formability method of producing said steel and use thereof
JP6306711B2 (en) Martensitic steel with delayed fracture resistance and manufacturing method
JP6156574B2 (en) Thick and high toughness high strength steel sheet and method for producing the same
CN108486492B (en) 1200 MPa-grade high-strength high-plasticity low-density steel plate and manufacturing method thereof
KR101590689B1 (en) Method for the production of very-high-strength martensitic steel and sheet or part thus obtained
JP3758508B2 (en) Manufacturing method of duplex stainless steel pipe
JP6048626B1 (en) Thick, high toughness, high strength steel plate and method for producing the same
KR102090196B1 (en) Rolled bar for cold forging
JP6103156B2 (en) Low alloy oil well steel pipe
CN108779529B (en) Steel material and steel pipe for oil well
JP6819198B2 (en) Rolled bar for cold forged tempered products
JP2009293063A (en) METHOD FOR MANUFACTURING HIGH-Cr HEAT-RESISTANT FERRITIC STEEL MATERIAL
JPWO2007023873A1 (en) High-strength thick-walled electric-welded steel pipe excellent in hardenability, hot workability and fatigue strength, and method for producing the same
TWI595101B (en) Cold forging and quenching and tempering after the delay breaking resistance of the wire with excellent bolts, and bolts
EP3209806A1 (en) An ultra-high strength thermo-mechanically processed steel
RU2643119C2 (en) Method of deformation-thermal processing of high-manganese steel
JP3403913B2 (en) High strength spring steel
JP6679935B2 (en) Steel for cold work parts
WO2018061101A1 (en) Steel
WO2020128568A1 (en) Hot rolled and steel and a method of manufacturing thereof
US20150040636A1 (en) Wire rod and steel wire for springs having high corrosion resistance, method of manufacturing steel wire for springs, and method of manufacturing springs
JPH029647B2 (en)
US10487372B2 (en) High-strength bolt
JP5972823B2 (en) Manufacturing method of steel for cold forging