- Код статьи
- 10.31857/S0002337X24020141-1
- DOI
- 10.31857/S0002337X24020141
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 60 / Номер выпуска 2
- Страницы
- 257-273
- Аннотация
- Для описания закономерностей изменения ударной вязкости и хладостойкости изучены две близкие по химическому составу низкоуглеродистые низколегированные малосернистые стали с ферритно-бейнитной микроструктурой. По результатам множественных испытаний на ударный изгиб в температурном интервале перехода от вязкого разрушения к хрупкому хладостойкость стали с пониженным содержанием серы и углерода (0.002% S и 0.106% C), которую оценивали по доле вязкой составляющей в изломах образцов, оказалась значительно выше хладостойкости стали с их повышенным содержанием (0.008% S и 0.120% C). Содержание бейнита в ферритно-бейнитной микроструктуре стали с повышенным содержанием S и С больше. Образование очагов скола в стали с повышенным содержанием S и С происходило преимущественно с участием MnS. Влияние неметаллических включений на зарождение скола в стали с пониженным содержанием S и С не выявлено. В небольшой части изломов образцов стали с пониженным содержанием S и С и почти во всех изломах образцов стали с повышенным содержанием S и С наблюдали расщепления. Установлено, что в отличие от сталей класса прочности X80 расщепления в термоулучшенных низкоуглеродистых низколегированных сталях с низким содержанием серы образуются по механизму зернограничного разрушения. Расщепления возникали в пределах бейнитных полос вдоль границ бейнитных пакетов при совпадении позиций максимальных нормальных напряжений и области осевой сегрегации. Очагами зернограничных расщеплений образцов стали с повышенным содержанием S и С, как правило, служили включения MnS, а в образцах стали с пониженным содержанием S и С влияние MnS на возникновение зернограничных расщеплений не обнаружено.
- Ключевые слова
- ферритно-бейнитная сталь ударная вязкость фрактография расщепления EBSD
- Дата публикации
- 14.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 6
Библиография
- 1. Gladman T. The Physical Metallurgy of Microalloyed Steels. the Institute of Materials. London: CRC Press, 1997. P. 615.
- 2. Franqois D. Micromechanisms and the Charpy Transition Curve. From Charpy to Present Impact Testing / Eds. Franqois D., Pineau A. N.Y.: Elsiever, 2002. P. 21-32.
- 3. Wang G.Z., Liu Y.G., Chen J.H. Investigation of Cleavage Fracture Initiation in Notched Specimens of a C-Mn Steel with Carbides and Inclusions // Mater. Sci. Eng. A. 2004. V. 369. P. 181-191. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.11.003
- 4. Ghosh A., Modak P., Dutta R., Chakrabarti D. Effect of MnS Inclusion and Crystallographic Texture on Anisotropy in Charpy Impact Toughness of Low Carbon Ferritic Steel // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V. 654. P. 298–308. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.12.047
- 5. Joo M.S., Suh D.-W., Bae J.H., Bhadeshia H.K.D.H. Role of Delamination and Crystallography on Anisotropy of Charpy Toughness in API-X80 Steel // Mater. Sci. Eng. A. 2012. V. 546. P. 314–322. https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.03.079
- 6. Mintz B., Maina E., Morrison W.B. Origin of Fissures on Fracture Surfaces of Impact Samples of HSLA Steels with Ferrite/Pearlite Microstructures // Mater. Sci. Technol. 2007. V. 23. № 3. P. 347-354. https://doi.org/10.1179/174328407x161222
- 7. Mintz B., Maina E.M., Morrison W.B. Influence of Dislocation Hardening, Precipitation Hardening, Grain Elongation and Sulphides on Fissure Formation in HSLA Steels Having a Ferrite/Pearlite Microstructure // Mater. Sci. Technol. 2008. V. 24. № 2. P. 177–188. https://doi.org/10.1179/174367507x247377
- 8. Mantyla M., Rossoll A., Nedbal I., Prioul C., Marini B. Fractographic Observations of Cleavage Fracture Initiation in a Bainitic A508 Steel // J. Nucl. Mater. 1999. V. 264. № 3. P. 257–262. https://doi.org/10.1016/s0022-3115 (98)00496-6
- 9. Gervasyev A., Pyshmintsev I., Petrov R., Huo C., Barbaro F. Splitting Susceptibility in Modern X80 Pipeline Steels // Mater. Sci. Eng. A. 2020. V. 772. 138746. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.P.138746
- 10. Pyshmintsev I., Gervasyev A., Olalla V. C., Petrov R., Arabey A. Mechanical and Metallurgical Aspects of the Resistance to Ductile Fracture Propagation in the New Generation of Gas Pipelines. V. 3: Materials and Joining; Risk and Reliability. 2014. P. 1–11. https://doi.org/10.1115/ipc2014-33714
- 11. Tankoua F., Crépin J., Thibaux P., Cooreman S., Gourgues-Lorenzon A.-F. Quantification and Microstructural Origin of the Anisotropic Nature of the Sensitivity to Brittle Cleavage Fracture Propagation for Hot-rolled Pipeline Steels // Int. J. Fract. 2018. V. 212. P. 143–166. https://doi.org/10.1007/s10704-018-0297-4
- 12. Tankoua F., Cre´pin J., Thibaux P., Cooreman S., Gourgues-Lorenzon A.-F. Contribution of the Microtexture Evolution Induced by Plastic Deformation on the Resistance of a Hot-rolled Pipeline Steel to Flat Cleavage Fracture and to Brittle Delamination Cracking // Int. J. Fract. 2022. V. 233. P. 211–237. https://doi.org/10.1007/s10704-022-00621-7
- 13. Bicego V., Rinaldi C. Fractographic Study of Toughness Variability in Transition Region. Defect Assessment in Components – Fundamentals and Applications / Eds. Blauel J.G., Schwalbe K.-H. London: Mechanical Engineering, 1991. P. 459–475.
- 14. Kantor M.M., Bozhenov V.A. Scattering of Values of Impact Toughness of Low-alloy Steel in the Ductile-brittle Transition Temperature Region // Inorg. Mater. Appl. Res. 2014. V. 5. P. 293–302. https://doi.org/10.1134/S207511331404025X
- 15. Kawata H., Umezawa O. Effect of Pearlite Volume Fraction on Two-step Ductile to Brittle Transition in Ferrite + Pearlite Structure Steel Sheets // ISIJ International. 2019. V. 59. № 7. P. 1344–1353. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2018-764
- 16. Kantor M.M., Vorkachev K.G., Bozhenov V.A., Solntsev K.A. The Role of Splitting Phenomenon under Fracture of Low-Carbon Microalloyed X80 Pipeline Steels during Multiple Charpy Impact Tests // Appl. Mech. 2022. V. 3. P. 740–756. https://doi.org/10.3390/applmech3030044
- 17. Graville B.A., Tyson W.R. Toughness Requirements for Welded Structures in the Arctic // Weld. Res. 1992. P. 437-442.
- 18. Kantor M., Vorkachev K., Solntsev K. Microstructure-Impact Toughness Relationships in Quenched and Tempered Low Carbon Low Alloy Steels // Key Eng. Mater. 2021. V. 887. P. 216–221. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.887.216
- 19. Gervasyev A., Petrov R., Pyshmintsev I., Struin A., Leis B. Mechanical Properties Anisotropy in X80 Line Pipes. V. 3: Operations, Monitoring and Maintenance; Materials and Joining. 2016. P. 1-7. https://doi.org/10.1115/ipc2016-64695
- 20. Davis B.J. The Effect of Separations on the Assessment of Charpy Impact Tests. Ph.D. Thesis. Wollongong: Univ. of Wollongong, 2017.
- 21. Zaefferer S., Romano P., Friedel F. EBSD as a Tool to Identify and Quantify Bainite and Ferrite in Low-alloyed Al-TRIP Steels // J. Microsc. 2008. V. 230. P. 499–508. https://doi.org/10.1111/j.1365-2818.2008.02010.x
- 22. Zajac S., Shwinn V., Tacke K.H. Characterization and Quantification of Complex Bainitic Microstructures in High and Ultra-high Strength Linepipe Steels // Mater. Sci. Forum. 2005. V. 500–501. P. 387–394. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.500-501.387
- 23. Kantor M.M., Sudin V.V., Solntsev K.A. Deformation Features of the Propagation of Cleavage Cracks in a Ferritic-Pearlite Microstructure in the Ductile to Brittle Transition Interval // Inorg. Mater. 2021. V.57. № 6. P. 641–653. https://doi.org/10.1134/S0020168521060042
- 24. Heerens J., Read D.T., Cornec A., Schwalbe K.-H. Defect Assessment in Components – Fundamentals and Applications /Eds. Blauel J.G., Schwalbe K.-H. London: Mechanical Engineering, 1991. P. 659-678.
- 25. Chen J.H., Cao R. Micromechanism of Cleavage Fracture of Metals. A Comprehensive Microphysical Model for Cleavage Cracking in Metals. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2015. P. 467.
- 26. Bertolo V., Jiang Q., Scholl S., Petrov R., Hangen U., Walters C., Sietsma J., Popovich V. A Comprehensive Quantitative Characterization of the Multiphase Microstructure of a Thick-section High Strength Steel // J. Mater. Sci. 2022. V. 57. P. 7101–7126. https://doi.org/10.1007/s10853-022-07121-y
- 27. Кудря А.В., Никулин С.А., Николаев Ю.А., Арсенкин А.М., Соколовская Э.А., Скородумов С.В., Чернобаева А.А., Кузько Е.И, Хорева Е.Г. Факторы неоднородности вязкости низколегированной стали 15Х2НМФА // Изв. вузов. Черная металлургия. 2009. № 9. C. 23–28.
- 28. Штремель М.А. Разрушение. Книга 2. Разрушение структур. М.: Издательский Дом МИСиС, 2015. С. 258–259.
