Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Пластичность и изломы при растяжении образцов стали 09Г2С (13Mn6) после термического улучшения

В. А. Хотинов, О. Е. Прокопьева, А. Б. Овсянников, О. В. Селиванова, М. В. Фарбер

Аннотация


Изучены структура и механические свойства низкоуглеродистой стали 09Г2С (13Mn6) в закаленном состоянии и после отпуска при разных температурах. На основе анализа кривых растяжения в условных и истинных координатах определены параметры пластичности образцов на равномерной и сосредоточенной стадиях деформации, позволяющие оценить способность стали в разных структурно-фазовых состояниях к накоплению дефектов различного масштабного уровня. Исследованы изломы образцов и их профили. Выявлены характерные зоны на поверхности разрушения (центральная, радиальная, губы среза) и морфология вторичных очаговых трещин, образующихся при интенсивном пластическом течении как в шейке растягиваемого образца, так и при распространении магистральной трещины. Показано, что высокопластичное состояние, формирующееся в стали 09Г2С после отпуска при 650 °C, способствует появлению в изломе образца радиальной зоны, в которой зарождение и рост вторичных очаговых трещин происходит по вязкому механизму.


Ключевые слова


сталь 09Г2С (13Mn6); мартенсит; отпуск; кривые растяжения; параметры пластичности; поверхность излома; радиальные трещины; дефекты

Полный текст:

PDF

Литература


Штремель М. А. Прочность сплавов. В 2 частях. Ч. 2: Деформация. М.: МИСиС, 1999. 384 с.

Бернштейн М. Л., Займовский В. А. Механические свойства металлов. 2-е изд. М.: Металлургия, 1979. 495 с.

Hertzberg R. W. Deformation and fracture mechanics of engineering materials / 4th edition. John Wiley & Sons Inc. 1996. 810 p.

Фарбер В. М., Хотинов В. А. Характеристики стадий (периодов) кривой растяжения конструкционных сталей // МиТОМ. 2021. № 4. С. 14 – 20. DOI: 10.30906/mitom. 2021.4.14-20

Штремель М. А. Разрушение: в 2 частях. Ч. I. Разрушение материала. М.: МИСиС, 2014. 670 с.

Фарбер В. М., Хотинов В. А., Беликов С. В. и др. Расщепления в сталях, испытавших контролируемую прокатку и последующее ускоренное охлаждение // ФММ. 2016. Т. 117, № 4. С. 422 – 436. DOI: 10.7868/ S0015323016040057

Фарбер В. М. Вклад диффузионных процессов в структурообразование при интенсивной холодной пластической деформации металлов // МиТОМ. 2002. № 8. С. 3 – 9.

Zhao L., Wang Q., Shi G. et al. In-depth understanding of the relationship between dislocation substructure and tensile properties in a low-carbon microalloyed steel // Mater. Sci. Eng. A. 2022. V. 854. Art. 143681. DOI: 10.1016/ j.msea.2022.143681

Shamsujjoha M. Evolution of microstructures, dislocation density and arrangement during deformation of low carbon lath martensitic steels // Mater. Sci. Eng. A, 2020. V. 776, Is. 1. Art. 139039. DOI: 10.1016/j.msea.2020.139039

Иванов Ю. Ф., Козлов Э. В. Изотермический отпуск закаленной среднеуглеродистой малолегированной стали. Преобразование дефектной подсистемы // Фунд. пробл. совр. материаловедения. 2004. Т. 1, № 2. С. 21 – 32.

Тушинский Л. И. Структурная теория конструктивной прочности материалов. Новосибирск: НГТУ, 2004. 399 с.

Сафаров И. М., Галеев Р. М., Сергеев С. Н., Корзников А. В. Влияние комбинированной деформационной обработки на структуру и механические свойства стали 05Г2МФБ // Письма о материалах. 2014. Т. 4, № 1. С. 55 – 58. DOI: 10.22226/2410-3535-2014-1-55-58

Wu Q., He S., Hu P. et al. Effect of finish rolling temperature on microstructure and mechanical properties of X80 pipeline steel by on-line quenching // Mater. Sci. Eng. A. 2023. V. 862. Art. 144496. DOI: 10.1016/j.msea.2022.144496

Peng H., Wu Q., Xu S. et al. Study on the mechanism of quenching-tempering heat treatment to strengthen the plasticity of X80 long-distance pipeline steel // Mater. Today Commun. 2025. V. 42. Art. 111571. DOI: 10.1016/j.mtcomm. 2025.111571

Ботвина Л. Р. Разрушение: Кинетика, механизмы, общие закономерности. М.: Наука, 2008. 334 с.

Shipley R. J., Becker W. T. ASM Handbookю Vol. 11: Failure Analysis and Prevention. ASM International, 2002. 2909 p.

Jiang B., Wu M., Zhang M. et al. Microstructural characterization, strengthening and toughening mechanisms of a quenched and tempered steel: Effect of heat treatment parameters // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 707. P. 306 – 314. DOI: 10.1016/j.msea.2017.09.062

Беккерт М., Клемм Х. Способы металлографического травления: справочник. М.: Металлургия, 1979. 338 с.

Ushioda K., Takata K., Takahashi J. et al. Changes in states of carbon and mechanical properties with aging at 50 °C after quenching in low carbon steel // Mater. Trans. 2020. V. 61. Is. 4. P. 668 – 677. DOI: 10.2320/jinstmet.j2019018

Криштал М. М. Неустойчивость и мезоскопическая неоднородность пластической деформации (аналитический обзор). Часть I. Феноменология зуба текучести и прерывистой текучести // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7, № 5. С. 5 – 29.

Dong Q., Lu H., Wang Y. et al. The influence of strain aging at different temperatures on the mechanical properties of cold-drawn 10B21 steel combined with an electron microscope // Materials. 2024. V. 17, Is. 4. Art. 826. DOI: 10.3390/ma17040826

Chakraborty A., Roy S. Shear localization and shear banding: A review about the complex interplay between material, microstructural and process variables // Mater. Charact. 2024. V. 218, Part 1. Art. 114501. DOI: 10.1016/j.matchar. 2024.114501

Фарбер В. М., Хотинов В. А., Селиванова О. В. и др. Эволюция структуры и механических свойств при высокотемпературном отпуске среднеуглеродистой микролегированной стали // ФММ. 2023. Т. 124, № 8. С. 756 – 762. DOI 10.31857/S0015323023600612

Фарбер В. М., Морозова А. Н., Селиванова О. В. и др. Отпуск мартенсита среднеуглеродистой стали // МиТОМ. 2025. № 3(837). С. 18 – 27. DOI: 10.30906/mitom. 2025.3.18-27

Krauss G. Steels: processing, structure, and performance. ASM international, 2015. 613 p.

Wang Y., Tong L., Shi W. Experimental and numerical investigation on ductile fracture behavior of welded areas under tensile and shear forces // Eng. Struct. 2025. V. 329. Art. 119802. DOI: 10.1016/j.engstruct.2025.119802

Suárez F., Gálvez J. C., Cendón D. A., Atienza J. M. Fracture of eutectoid steel bars under tensile loading: Experimental results and numerical simulation // Eng. Fract. Mech. 2016. V. 158. P. 87 – 105. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2016.02.044

Деревягина Л. С., Панин В. Е., Гордиенко А. И. Самоорганизация пластических сдвигов в макрополосах локализованной деформации в шейке высокопрочных кристаллов и ее роль в разрушении материала при одноосном растяжении // Физическая мезомеханика, 2007. Т. 10, № 4. С. 59 – 71.

Морозова А. Н., Полухина О. Н., Щапов Г. В. и др. Влияние направления распространения магистральной трещины на механизм разрушения при ударном изгибе образцов высоковязкой стали с волокнистой структурой. Область растяжения // ФММ. 2019. Т. 120, № 9. С. 1003 – 1008. DOI: 10.1134/S0015323019070064

Gervasyev A., Pyshmintsev I., Petrov R. et al. Splitting susceptibility in modern X80 pipeline steels // Mater. Sci. Eng. A, 2020. V. 772. Art. 138746. DOI: 10.1016/j.msea.2019. 138746

Schemmann L., Stallybrass C., Schráder J. et al. Crack formation in Charpy tests of the heat-affected zone of large-diameter linepipe material/In: Proceedings of the 12th International Pipeline Conference, Calgary, 2018. p. 7.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.9.30-39

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2026