Влияние термической обработки на механические свойства арматурного проката

Цель. Исследование влияния термической обработки на механические свойства малоуглеродистых и низколегированных арматурных сталей.

Методы. В качестве объектов исследования были выбраны три партии образцов арматурных сталей следующих марок: малоуглеродистая сталь Ст5, низколегированные стали 25Г2С и 30ХГ2С. Первую партию образцов длиной 250 мм подвергали печному нагреву (муфельная печь), закалке и печному отпуску при различных температурах. Вторую партию образцов – стержни длиной 1300 мм подвергали печному нагреву (трубчатая печь), а затем закаливали и разрезали на образцы длиной 250 мм. Одна часть образцов была подвергнута печному отпуску, другая – электроотпуску. Третью партию образцов изготавливали из стержней длиной 2000 мм. После печного нагрева (трубчатая печь) их подвергали закалке и электроотпуску, а затем разрезали на образцы длиной 250 мм. После печного нагрева образцы длиной 250 мм закаливали в воду от температур 850, 880, 900, 910, 930 и 950°С. 

Результаты. Проведены механические испытания. Выявлены  закономерности изменения характеристик механических свойств: временного сопротивления, предела текучести, истинного напряжения относительного удлинения начальной рабочей длины. Установлено, что оптимальная температура закалки арматурного стержня для всех испытанных сталей составляет 900±20°С.  Показано, что проведение электроотпуска обеспечивает лучшие механические свойства по сравнению с печным отпуском в диапазоне температур 250…400°С. Выявлено, что стержневая арматура марок 30ХГ2С, 25Г2С и Ст5, упрочненных волочением в процессе термообработки, а также высокопрочная стальная проволока могут быть подвергнуты электронагреву при 400°С без значительного влияния на прочность стали.

Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при установлении закономерностей поведения различной природы слитковых, порошковых и композиционных материалов с высокой дисперсностью в фазовых и структурных составляющих в различных условиях и состояниях.

1. Высокопрочная арматурная сталь / А. А. Кугушин, И. Г. Узлов, В. В. Калмыков, С. А. Мадатян, И. В. Ивченко. М.: Металлургия, 1986. 272 с.

2. Узлов Г. И. Термическое упрочнение проката – эффективный путь экономии металла // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 8. С. 18–21.

3. Исследование влияния легирования на механические и коррозионные свойства арматурного проката / Н. Н. Сергеев, А. Н. Сергеев, А. Е. Гвоздев, А. Н. Чуканов, С. Н. Кутепов, О. В. Пантюхин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 7. С. 117–131.

4. Влияние режимов термической обработки на стойкость высокопрочной арматурной стали к водородному растрескиванию / Н. Н. Сергеев, А. Н. Сергеев, С. Н. Кутепов, А. Е. Гвоздев, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 4 (25). С. 6–20.

5. Гуляев А. П. Термическая обработка стали. М.: Машгиз, 1960. 495 с.

6. Гвоздев А. Е. Экстремальные эффекты прочности и пластичности в металлических высоколегированных слитковых и порошковых системах: монография. 2-е изд., испр. и доп. Тула: Изд-во ТулГУ, 2019. 476 с.

7. Разработка прогрессивных технологий получения и обработки металлов, сплавов, порошковых и композиционных наноматериалов: монография / М. Х. Шоршоров, А. Е. Гвоздев, В. И. Золотухин, А. Н. Сергеев, А. А. Калинин, А. Д. Бреки, Н. Н. Сергеев, О. В. Кузовлева, Н. Е. Стариков, Д. В. Малий. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 235 с.

8. Гвоздев А. Е., Журавлев Г. М., Колмаков А. Г. Формирование механических свойств углеродистых сталей в процессах вытяжки с утонением // Технология металлов. 2015. № 11. С. 17–29.

9. Влияние разнозернистости аустенита на кинетику перлитного превращения в мало- и среднеуглеродистых низколегированных сталях / А. Е. Гвоздев, А. Г. Колмаков, Д. А. Провоторов, И. В. Минаев, Н. Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Материаловедение. 2014. № 7. С. 23–26.

10. Роль процесса зародышеобразования в развитии некоторых фазовых переходов второго рода / А. Е. Гвоздев, Н. Н. Сергеев, И. В. Минаев, И. В. Тихонова, А. Г. Колмаков // Материаловедение. 2015. № 1. С. 15–21.

11. On friction of metallic materials with consideration for superplasticity phenomenon / A. D. Breki, A. E. Gvozdev, A. G. Kolmakov, N. E. Starikov, D. A. Provotorov, N. N. Sergeyev, D. M. Khonelidze // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Vol. 8, Nо. 1. Р. 126–129.

12. Temperature distribution and structure in the heat-affected zone for steel sheets after laser cutting / A. E. Gvozdev, N. N. Sergeyev, I. V. Minayev, I. V. Tikhonova, A. N. Sergeyev, D. M. Khonelidze, D. V. Maliy, I. V. Golyshev, A. G. Kolmakov, D. A. Provotorov // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Vol. 8, Nо. 1. Р. 148–152.

13. Длительная прочность арматурной стали 22Х2Г2АЮ при испытаниях на коррозионное растрескивание в кипящем растворе нитратов / Н. Н. Сергеев, С. Н. Кутепов, А. Н. Сергеев, А. Г. Колмаков, В. В. Извольский, А. Е. Гвоздев // Деформация и разрушение материалов. 2019. № 8. С. 33–39.

14. О состоянии предпревращения металлов и сплавов: монография / О. В. Кузовлева, А. Е. Гвоздев, И. В. Тихонова, Н. Н. Сергеев, А. Д. Бреки, Н. Е. Стариков, А. Н. Сергеев, А. А. Калинин, Д. В. Малий, Ю. Е. Титова, С. Е. Александров, Н. А. Крылов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 245 с.

15. Принятие решений по статистическим моделям в управлении качеством продукции / Г. М. Журавлев, А. Е. Гвоздев, С. В. Сапожников, С. Н. Кутепов, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. Т. 21, № 5(74). С. 78– 92.

16. Диффузия водорода в сварных соединениях конструкционных сталей / Н. Н. Сергеев, А. Н. Сергеев, С. Н. Кутепов, А. Е. Гвоздев, Е. В. Агеев // Известия ЮгоЗападного государственного университета. 2017. Т. 21, № 6(75). С. 85–95.

17. Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэрозионных порошков / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5 (44), ч. 2. С. 99–102.

18. Оценка эффективности применения твердосплавных электроэрозионных порошков в качестве электродного материала / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 1. С. 19–22.

19. Порошки, полученные электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов – перспективный материал для восстановления деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Е. В. Агеева, Р. В. Бобрышев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1 (40), ч. 1. С. 182–189.

20. Исследование химического состава порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. № 5 (38), ч. 1. С. 138a–144.

21. Получение твердосплавных изделий холодным изостатическим прессованием электроэрозионных порошков и их исследование / Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов, П. И. Бурак, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 5 (50). С. 116–125.