ВВЕДЕНИЕ 6
1 РАЗВИТИЕ ХЛАДОСТОЙКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ АРКТИКИ 20
1.1 Эволюция требований к хладостойким судостроительным сталям с учетом
условий эксплуатации
20
1.2 Металловедческие основы создания хладостойких судостроительных сталей 24
1.3 Принципы легирования хладостойких судостроительных сталей 29
1.4 Опыт производства отечественных хладостойких судостроительных сталей с
гарантированным пределом текучести 235-690 МПа категорий D, E и F
33
1.5 Требования к хладостойким судостроительным сталям с индексом «Arc» 36
1.6 Известные взаимосвязи структуры, механических свойств и характеристик
работоспособности
41
1.7 Научно-технологический задел для создания новых прецизионных технологий 47
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 57
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 61
2.1 Характеристика судостроительных сталей, исследованных в работе 61
2.2 Методы исследования фазовых превращений и процессов
структурообразования 63
2.3 Методы исследования структуры стали 65
2.4 Определение характеристик качества листового проката и его сварных
соединений 68
2.4.1 Стандартные виды механических испытаний 68
2.4.2 Определение характеристик работоспособности 69
2.4.3 Испытания на стойкость к коррозионному растрескиванию и коррозионномеханическим повреждениям 71
2.4.4 Оценка свариваемости листового проката 72
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 72
3 ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРУКТУРЫ, МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И
ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТОСПОСОБНОСТИ В СТАЛЯХ
РАЗЛИЧНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ. РАЗРАБОТКА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ
ТРЕБОВАНИЙ К ПАРАМЕТРАМ СТРУКТУРЫ. РАЗРАБОТКА
КОНЦЕПЦИИ ЛЕГИРОВАНИЯ ХЛАДОСТОЙКИХ
СУДОСТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ АРКТИКИ 73
3.1 Исследование взаимосвязи структуры, механических свойств и характеристик
работоспособности в низколегированных судостроительных сталях после
ТМО+УО 74
3.1.1 Исследование структурной неоднородности в сталях с ферритно-бейнитной
структурой 75
3.1.2 Установление взаимосвязи параметров структуры с механическими
свойствами и характеристиками работоспособности листового проката 87
3.1.3 Разработка количественных требований к параметрам структуры по сечению
листового проката, обеспечивающим гарантированную хладостойкость и
трещиностойкость при низких температурах 96
3.2 Исследование взаимосвязи легирования, структуры, механических свойств и
характеристик работоспособности в экономнолегированных
судостроительных сталях после ЗПН+О и З+О 100
3.2.1 Влияние способа закалки на параметры структуры, механические свойства и
характеристики работоспособности в сталях различного легирования 102
3
3.2.1.1 Влияние способа закалки на морфологические особенности структуры 103
3.2.1.2 Влияние способа закалки на однородность структуры по сечению листов 110
3.2.2 Влияние легирования на параметры структуры, механические свойства и
характеристики работоспособности 115
3.2.3 Разработка количественных требований к параметрам структуры по сечению
листового проката, обеспечивающим гарантированную работоспособность
при низких температурах 127
3.3 Разработка научно обоснованной концепции легирования хладостойких
судостроительных сталей с гарантированными характеристиками
работоспособности 135
3.3.1 Низкоуглеродистые низколегированные судостроительные стали 136
3.3.2 Низкоуглеродистые экономнолегированные судостроительные стали 148
3.3.3 Разработка технической документации на поставку листового проката из
разработанных хладостойких судостроительных сталей для Арктики 157
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3 157
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЦЕССОВ
СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В ХЛАДОСТОЙКИХ НИЗКО- И
ЭКОНОМНОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ АРКТИКИ.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА
КОМПЛЕКСЕ «GLEEBLE 3800» 162
4.1 Исследование особенностей основных структурообразующих процессов при
горячей пластической деформации в низко- и экономнолегированных
судостроительных сталях 163
4.1.1 Влияние температуры нагрева под прокатку на формирование ферритнобейнитной и бейнитно-мартенситной структуры 164
4.1.2 Исследование температурно-деформационных и кинетических параметров
динамической и статической рекристаллизации аустенита 168
4.2 Моделирование прецизионных технологических процессов двухстадийной
прокатки (ТМО+УО, ЗПН) на комплексе «GLEEBLE 3800» для низко- и
экономнолегированных сталей 180
4.2.1 Влияние температуры нагрева на формирование ферритно-бейнитной и
бейнитно-мартенситной структуры 182
4.2.2 Влияние температурно-деформационной схемы обжатий по проходам на
высокотемпературной (черновой) стадии прокатки на формирование
ферритно-бейнитной и бейнитно-мартенситной структуры 184
4.2.3 Влияние соотношения суммарных деформаций на черновой и чистовой
стадиях прокатки на формирование ферритно-бейнитной и бейнитномартенситной структуры 198
4.2.4 Влияние температурно-деформационной схемы обжатий по проходам на
завершающей (чистовой) стадии прокатки на формирование ферритнобейнитной и бейнитно-мартенситной структуры
200
4.2.4.1 Низколегированная судостроительная сталь 202
4.2.4.2 Экономнолегированная судостроительная сталь 211
4.2.5 Влияние параметров ускоренного охлаждения на формирование ферритнобейнитной и бейнитно-мартенситной структуры
220
4.3 Моделирование технологий ЗПН+О и З+О на комплексе «GLEEBLE 3800»
для низколегированных судостроительных хладостойких сталей
223
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4 234
4
5 РАЗРАБОТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕЖИМОВ
ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ТОЛЩИНОЙ ДО 100 ММ ИЗ
ХЛАДОСТОЙКИХ СУДОСТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЕЙ УРОВНЕЙ
ПРОЧНОСТИ 355-460 ДЛЯ АРКТИКИ 240
5.1 Исследование неоднородности структуры и механических свойств по сечению
листового проката толщиной до 100 мм из низколегированной
судостроительной стали, изготовленного при использовании «классических»
подходов ТМО+УО 241
5.2 Влияние параметров термомеханической обработки на структуру по сечению
листового проката, механические свойства, характер разрушения и
характеристики работоспособности при низких температурах 254
5.2.1 Влияние технологических режимов на анизотропию структуры по сечению,
механические свойства и трещиностойкость листового проката 255
5.2.2 Влияние температурно-деформационных схем высокотемпературной стадии
прокатки на структуру по сечению листового проката, характеристики
хладостойкости и характер разрушения 263
5.2.3 Влияние температурной схемы завершающей (чистовой) стадии прокатки на
структуру по сечению и характеристики работоспособности листового
проката 270
5.2.4 Влияние температуры окончания ускоренного охлаждения на структуру по
сечению и хладостойкость листового проката 280
5.3 Разработка технологических режимов ТМО+УО, обеспечивающих
формирование заданной ферритно-бейнитной структуры допустимой степени
неоднородности и анизотропии по сечению листового проката 285
5.4 Разработка технологической документации на ведущих металлургических
комбинатах РФ 293
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 5 294
6 РАЗРАБОТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕЖИМОВ ЗАКАЛКИ С
ПРОКАТНОГО И ПЕЧНОГО НАГРЕВА С
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ОТПУСКОМ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ИЗ ХЛАДОСТОЙКИХ
СУДОСТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЕЙ УРОВНЕЙ ПРОЧНОСТИ 420-750
ДЛЯ АРКТИКИ 299
6.1 Влияние температурно-деформационных режимов прокатки на однородность
и дисперсность бейнитной и бейнитно-мартенситной структуры 301
6.2 Влияние параметров печной закалки и высокотемпературного отпуска на
структуру, механические свойства и характер разрушения
экономнолегированной стали 316
6.3 Влияние высокотемпературного отпуска на изменение структуры и
механических свойств листового проката, изготовленного по технологии
ЗПН+О по сравнению с З+О 330
6.4 Разработка технологических режимов ЗПН+О и З+О, обеспечивающих
формирование заданной бейнитной и бейнитно-мартенситной структуры по
всему сечению листового проката 341
6.5 Разработка технологической документации на ведущих металлургических
комбинатах РФ 352
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6 353
5
7 ХАРАКТЕРИСТИКИ КАЧЕСТВА ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПАРТИЙ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА. ОЦЕНКА СВАРИВАЕМОСТИ
РАЗРАБОТАННЫХ ХЛАДОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ ДЛЯ АРКТИКИ
356
7.1 Характеристики качества листового проката из разработанных низко- и
экономнолегированных хладостойких судостроительных сталей для Арктики 356
7.1.1 Листовой прокат из хладостойких судостроительных сталей толщиной до 100
мм, в том числе с индексом «Arc» толщиной до 50 мм, производства ПАО
«Cеверсталь» и ООО «ОМЗ-Спецсталь» 356
7.1.2 Листовой прокат из хладостойких судостроительных сталей, в том числе с
индексом «Arc», производства ПАО «ММК» 365
7.2 Оценка свариваемости листового проката из разработанных хладостойких
судостроительных сталей для Арктики 370
7.2.1 Исследование структуры и свойств ЗТВ сварных соединений из
низколегированных хладостойких сталей уровней прочности 355-460 после
ТМО+УО 370
7.2.1.1 Влияние погонной энергии на механические свойства и структуру ЗТВ
сварных соединений из низколегированных хладостойких сталей с индексом
«Arc» 370
7.2.1.2 Влияние послесварочной термической обработки на структуру и свойства ЗТВ
сварных соединений из низколегированных хладостойких сталей 375
7.2.1.3 Исследование совместного воздействия температуры и деформации на
деформационную способность наиболее опасных участков ЗТВ сварных
соединений из низколегированных сталей с индексом «Arc» 379
7.2.2 Исследование структуры и свойств ЗТВ сварных соединений из
экономнолегированных хладостойких судостроительных сталей уровней
прочности 500…750 после ЗПН+О и З+О 387
7.2.2.1 Влияние погонной энергии на механические свойства и структуру ЗТВ
сварных соединений из экономнолегированных судостроительных сталей c
индексом «Arc» 387
7.2.2.2 Исследование структуры и механических свойств ЗТВ сварных соединений из
экономнолегированных судостроительных сталей с индексом «Arc» после
ЗПН+О 388
7.3.2.3 Исследование структуры и механических свойств ЗТВ сварных соединений из
экономнолегированных хладостойких судостроительных сталей после З+О 391
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 7 393
8 ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ХЛАДОСТОЙКИХ
СУДОСТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ АРКТИКИ
395
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 401
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 407
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 408
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А 428
Приложение Б 431
Приложение В 433
Приложение Г 441
Приложение Д 454
Приложение Е – акты внедрения результатов диссертационной работы 460
