Олійник Е. В. Особливості формування структури та властивостей прокату підвищеної деформівності з низьковуглецевих Cr-Mo-V сталей для виготовлення зварювального дроту

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0826U004679

Облікова картка дисертації

0826U004679.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 132 - Матеріалознавство

Спеціалізована вчена рада

PhD 16861

Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова Національної академії наук України

Анотація

Дисертаційна робота присвячена комплексному дослідженню закономірностей структуроутворення й формування комплексу механічних властивостей бунтового прокату з низьковуглецевих Cr-Mo-V сталей, а також науковому обґрунтуванню та розробленню технології його знеміцнювального термомеханічного оброблення для подальшого енергоефективного виготовлення зварювальних матеріалів. У роботі проаналізовано сучасні тенденції та проблеми виробництва прокату і дроту з низьковуглецевих Cr-Mo-V сталей зварювального призначення. Показано, що одним із найбільш актуальних завдань, яке наразі стоїть перед виробниками бунтового прокату зварювального призначення у всьому світі, є максимальна пластифікація металу в стані постачання металовиробним підприємствам, при цьому раціональний мікроструктурний дизайн відіграє ключову роль під час виготовлення високопластичного прокату. Формування твердих складників (мартенситу, бейніту або їхньої суміші) у структурі металу є небажаним через високий ризик руйнування дроту в процесі інтенсивного холодного деформування волочінням, водночас відомості про утворення таких структур на етапі виготовлення прокату в умовах металургійних підприємств вкрай обмежені, а деякі аспекти мікроструктурної еволюції та особливостей утворюваних фаз наразі залишаються недостатньо вивченими. За результатами теоретичних досліджень розвинуто подальші уявлення щодо фундаментальних засад знеміцнювального термомеханічного оброблення бунтового прокату з низьковуглецевих сталей у потоці сучасних технологічних ліній, що ґрунтується на створенні специфічного структурного стану гарячедеформованого аустеніту перед початком його розпаду, який характеризується дрібним розміром зерна за рахунок розвитку динамічної рекристалізації й зниженою густиною дислокацій та їх упорядкуванням завдяки наступному перебігу статичного повернення та метадинамічної рекристалізації з одночасним пригніченням розвитку статичної рекристалізації. Така концепція є головною передумовою для формування більшої об'ємної частки поліедричного фериту і зниження вірогідності утворення структур бейнітного й мартенситного типів під час уповільненого охолодження металу з прокатного нагрівання. З огляду на вимоги діючої нормативної документації та специфікацій кращих світових і вітчизняних виробників бунтового прокату з низьковуглецевих легованих сталей визначено цільові показники якості відповідної металопродукції з урахуванням характеристик самих зварювальних матеріалів. Вивчено закономірності кінетики розпаду аустеніту сталі CrMoV1Si (аналог Св-08ХГСМФА) під час безперервного охолодження у широкому інтервалі швидкостей (116–0,05 °С/с) та побудовано відповідну термокінетичну діаграму. Головною особливістю фазово-структурних перетворень в досліджуваній сталі є те, що за уповільненого охолодження у інтервалі швидкостей 1,1–0,05 °C/с реалізується складний дифузійно-проміжно-зсувний механізм, який обумовлює формування багатофазної структури, що складається з фериту, перліту, бейніту та високотвердого мартенситу в різних співвідношеннях, причому об'ємна частка мартенситу зростає по мірі зниження швидкості охолодження за рахунок більшого розвитку дифузійного насичення ділянок залишкового аустеніту вуглецем і марганцем до моменту початку його зсувного перетворення. За результатами металографічного аналізу отримані дані систематизовано у вигляді структурної діаграми. Методами растрової електронної мікроскопії, рентгеноспектрального мікроаналізу і Оже-електронної спектроскопії встановлено факт утворення високовуглецевого мартенситу (вміст C > 1 % ваг.) з високою твердістю (722–897 HV0,02) під час уповільненого безперервного охолодження низьковуглецевої Cr-Mo-V сталі з аустенітної області до кімнатної температури. Такий мартенсит формується у вигляді відносно рівномірно розподілених дрібних зерен сфероподібної форми, які розташовані переважно на границях феритних зерен і в деяких випадках всередині них. Експериментальними даними підтверджено, що така мікроструктурна еволюція досліджуваної сталі обумовлена динамічною зміною хімічного складу окремих структурних складників у процесі зниження температури, насамперед дифузійним перерозподілом вуглецю, марганцю та кремнію між α та γ фазами. Ґрунтуючись на положеннях нерівноважної термодинаміки розроблено розрахункову модель перерозподілу легувальних елементів у процесі формування структури сталі CrMoV1Si за уповільненого охолодження. Визначено величини термодинамічної сили для дифузії вуглецю, кінетичних коефіцієнтів та потоків термодинамічної системи, які описують кінетику структуроутворення досліджуваної сталі у процесі охолодження. Запропоновано вирази для розрахунку лінійних розмірів аустенітних і мартенситних ділянок, що формуються у результаті протікання дифузійних потоків вуглецю, марганцю і кремнію.

Читати повністю

Публікації

1. Parusov E. V., Chuiko I. M., Gubenko S. I., Oliinyk E. V., Parusov O. V. Influence of temperature-deformation parameters of thermomechanical treatment on the structure and mechanical properties of low-carbon alloyed steel. Mater. Sci. 2025. Vol. 61. P. 42–49. https://doi.org/10.1007/s11003-025-00960-5

2. Parusov E. V., Chuiko I. M., Oliinyk E. V., Parusov O. V. Recovery processes in hot-deformed austenite: the essence of phenomena, models, applications in industry. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2025. Vol. 47. No. 9. P. 927–955. https://doi.org/10.15407/mfint.47.09.0927

3. Bobyr’ S. V., Parusov E. V., Chuyko I. M., Oliynyk E. V., Zhukov V. V. Non-equilibrium thermodynamic model of the process of redistribution of alloying elements and structure formation in low-carbon steel during slow cooling. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2026. Vol. 48. No. 3. P. 275–292. https://doi.org/10.15407/mfint.48.03.0275

4. Parusov E. V., Chuiko I. M., Bobyr S. V., Oliinyk E. V., Zhukov V. V. On the formation of martensite in low-carbon alloy steel wire rod for welding applications during slow continuous cooling. Key Engineering Materials. 2026. Vol. 1041. P. 3–9. https://doi.org/10.4028/p-sW6lDI

5. Парусов Е. В., Чуйко І. М., Олійник Е. В., Парусов О. В. Аналіз тенденцій та проблем виробництва прокату і дроту з низьковуглецевих Cr-Mo-V сталей зварювального призначення. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2024. Вип. 38. С. 431–454. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-431-454

6. Олійник Е. В., Парусов Е. В., Чуйко І. М., Парусов О. В., Голубенко Т. М. Дослідження закономірностей формування структури прокату зі сталі CrMoV1Si під час моделювання промислових режимів повітряного охолодження. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2025. Вип. 39. С. 210–225. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2025-39-12

7. Парусов Е. В., Чуйко І. М., Олійник Е. В., Парусов О. В. Знеміцнювальне термомеханічне оброблення бунтового прокату із низьковуглецевих Cr-Mo-V сталей. Автоматичне зварювання. 2025. № 6. С. 65–72. https://doi.org/10.37434/as2025.06.08

8. Олійник Е. В., Парусов Е. В. Сучасні уявлення про отримання якісного прокату із мультифазною структурою з низьковуглецевих легованих сталей зварювального призначення. ІV науково-практична конференція студентів, аспірантів і молодих вчених Придніпровської державної академії будівництва та архітектури : зб. тез, м. Дніпро, 27–28 березня 2023 р. Дніпро : ПДАБА, 2023. С. 528–529. URL: https://pgasa.dp.ua/wp-content/uploads/2023/06/Zbirnyk-tez-Konferentsiyi-studentiv-aspirantiv-molodyh-vchenyh.pdf

9. Олійник Е. В., Парусов Е. В. Існуючі та перспективні способи охолодження сталей зварювального призначення в лінії прокатного стана. Наука і металургія : зб. тез всеукр. наук.-техн. конф., м. Дніпро, 14–16 листопада 2023 р. Дніпро : ІЧМ НАНУ, УДУНТ МОН України, 2023. С. 76. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-conferens

10. Олійник Е. В., Парусов Е. В., Чуйко І. М. Теоретичні та технологічні засади знеміцнюючого термомеханічного оброблення сталевого прокату зварювального призначення. Інформаційні технології в металургії та машинобудуванні – ІТММ’2024 : матер. міжнар. наук.-техн. конф., м. Дніпро, 10–11 квітня 2024 р. Дніпро : УДУНТ, 2024. С. 57–64. https://doi.org/10.34185/1991-7848.itmm.2024.01.010

11. Олійник Е. В., Парусов Е. В., Чуйко І. М. Методика прогнозного визначення деформаційного зміцнення низьковуглецевої Cr-Mo-V сталі під час виготовлення зварювального дроту. Наука і металургія : зб. тез всеукр. наук.-техн. конф., присвячений 85-річчю ІЧМ НАНУ, м. Дніпро, 19–20 листопада 2024 р. Дніпро : ІЧМ НАНУ, УДУНТ МОН України, ДДТУ МОН України, 2024. С. 32. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-conferens

12. Олійник Е. В., Парусов Е. В., Чуйко І. М., Кукса О. В. Особливості впливу хімічного складу на формування механічних властивостей низьковуглецевих Cr-Mo-V сталей зварювального призначення. Інформаційні технології в металургії та машинобудуванні ІТММ’2025 : матер. міжнар. наук.-техн. конф., м. Дніпро, 23–24 квітня 2025 р. Дніпро : УДУНТ, 2025. С. 148–154. https://doi.org/10.34185/1991-7848.itmm.2025.01.025

13. Parusov E., Chuiko I., Bobyr S., Oliinyk E., Zhukov V. On the formation of martensite in low-carbon alloy steels for welding applications during slow continuous cooling. HighMatTech-2025 : Book of Abstracts ІXth Int. Mater. Sci. Conf., Ukraine, Kyiv, October 6–10, 2025. Kyiv : Frantsevich Ukrainian Materials Research Society, 2025. Р. 164. URL: https://umrs.org.ua/activities/conferences/hmt-2025/boa2025/

14. Олійник Е. В., Парусов Е. В., Чуйко І. М. Експериментально-теоретичні дослідження процесів структуроутворення в сталі CrMoV1Si за умов безперервного повітряного охолодження з різними швидкостями. Наука і металургія 2025 : зб. тез всеукр. наук.-техн. конф., м. Дніпро, 19–20 листопада 2025 р., Дніпро : ІЧМ НАНУ, 2025. С. 39. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2025-conferens

15. Олійник Е. В., Парусов Е. В., Чуйко І. М. Створення програмного інструменту для розроблення ефективної технології волочіння зварювального дроту з низьковуглецевих Cr-Mo-V сталей. Інформаційні технології в металургії та машинобудуванні ІТММ’2026 : матер. міжнар. наук.-техн. конф., м. Дніпро, 22 квітня 2026 р. Дніпро : УДУНТ, 2026. С. 110–115. https://doi.org/10.34185/1991-7848.itmm.2026.01.021

Читати повністю

Файли

autoreferat-Анотація Олійник Е-В-.pdf

Дисертація Олійник Е-В-.pdf

Дисертація Олійник Е-В-_Validation_Report.pdf

Схожі дисертації

0826U004996

Браточкін Олег Віталійович

Стійкість ферито-перлітної сталі 10Г2ФБ до корозійного розтріскування в умовах тонкоплівкової корозії та катодної поляризації

0826U004778

Лісовський Юрій Ігорович

Корозійно-механічна стійкість в умовах катодної поляризації зварних з'єднань зі сталі 10Г2ФБ, виконаних дротами Св-08Г1НМА і S3Mo-TiB

0826U004746

Стельмах Дмитро Іванович

Оцінювання стану великогабаритних зварних конструкцій із застосуванням безпілотних літальних апаратів, фотограмметрії та методів штучного інтелекту

0826U004699

Коваленко Ігор Анатолійович

Підвищення ефективності лезової обробки інструментом із ПКНБ деталей з високоміцного чавунa за рахунок управління параметрами контактної взаємодії в зоні різання.

0826U004680

Подольська Олена Анатоліївна

Закономірності впливу структурної неоднорідності та гарячої пластичної деформації доевтектоїдної сталі на надійність залізничних осей