Борисенко А. Ю. Розвиток теорії структурної спадковості у вуглецевій сталі для енергоефективного виробництва прокату з безперервнолитих заготовок

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми спрямованого формування ферито-перлітної структури й механічних властивостей вуглецевих сталей на основі закономірностей спадкового зв’язку механізмів структуроутворення при кристалізації, гарячій пластичній деформації і термічній обробки сталі для зниження енерговитрат на виробництво прокату з безперервнолитих заготовок. Встановлено, що після кристалізації в аустеніті існують за походженням два основні типи малокутових міжкристалітних границь дислокаційної будови: 1 – первинні, що формуються при кристалізації в результаті сполучення гілок дендритів; 2 – вторинні, що виникають після кристалізації в результаті пластичної деформації на 1–2% під дією усадочних напруг. Вторинні міжкристалітні границі утворюються як у місцях сполучення дендритів, так і перетинаючи дендрити в різних напрямках з утворенням кута розорієнтації між зернами 6–15градусів. Утворення границь зерен аустеніту в литих сталях відбувається по дислокаційних механізмах при температурі, що знижується, і зростаючих напругах приблизно1–4 МПа шляхом розкриття смуг ковзання, взаємодії смуг ковзання й взаємодії двійників. Теоретично обґрунтовано спадковий зв’язок між вмістом вуглецю, формуванням дислокаційної будови аустеніту і його механічними властивостями при температурах утворення границь зерен у литій сталі з величиною енергії дефекту паковування атомів заліза. Мікрохімічна неоднорідність сталі, викликана дендритною ліквацією, обумовлює неоднорідність реологічних властивостей аустеніту, яка спадково впливає на рівномірність його високотемпературної пластичної деформації й тим самим на форму, розмір і рівномірність утворення зеренної структури аустеніту й ферито-перлітної структури в БЛЗ. Подоба будови границь зерен аустеніту визначає подобу структур, які утворюються від них. За допомогою методу EBSD встановлено, що після кристалізації аустеніт зазнає кристалографічно регламентовану пластичну деформацію по механізмах ковзання й двійникування. Нормалізація литої сталі супроводжується додатковою деформацією аустеніту за механізмом зернограничного проковзування. Пластинчаста будови перліту утворюється шляхом одночасного формування й просування групи феритних пластин углиб аустенітних зерен внаслідок поліморфного гамма→альфа перетворення заліза по смугах ковзання дислокацій. Розроблено концепція існування ієрархії рівнів і спадкового зв’язку дислокаційних процесів формування структури аустеніту в залежності від хімічного складу, температури і величини внутрішніх напружень у литій, гарячедеформованій та термічно обробленій сталі. Обґрунтувано й показано економічну доцільність виробництва прокату на ливарно-прокатних агрегатах прокату з БЛЗ, розмір перерізу яких максимально наближений до розміру перерізу катанки.