ФГАОУ ВО «НИТУ «МИСиС», кафедра металловедения цветных металлов, Москва, Россия:
А. Ю. Чурюмов, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: churyumov@misis.ru
А. В. Поздняков, канд. техн. наук, доцент
В. В. Чеверикин, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник

АО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара», Москва, Россия:
Т. А. Чурюмова, научный сотрудник

С использованием комплекса физического моделирования термомеханических процессов Gleeble 3800 построена модель связи напряжения течения жаропрочной стали AISI 310S с параметрами термомеханической обработки в интервале температур 900–1200 °C, скоростей деформации 0,1–10 с^–1 и степенью деформации до 1. Показано, что процесс динамической рекристаллизации, протекающий выше температуры 1100 °C, приводит к существенному уменьшению среднего размера зерна до 13–27 мкм. Построены модели кинетики динамической рекристаллизации и роста рекристаллизованного зерна. Проверка построенных моделей путем проведения расчетов методом конечных элементов показала их высокую точность и возможность применения для прогнозирования микроструктуры в промышленных условиях.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 18-79-10153).

1. Elwazri A. M., Essadiqi E., Yue S. Kinetics of metadynamic recrystallization in microalloyed hypereutectoid steels // ISIJ International. 2004. Vol. 44, Iss. 4. P. 744–752.
2. Tripathy H., Vidhyashree S., Sudha C., Raju S. Kinetics of static recrystallization and strain induced martensite formation in low carbon austenitic steels using impulse excitation technique // Materials Today: Proceedings. 2000. Vol. 27. Part. 3. P. 1962–1966.
3. Irani M., Lim S., Joun M. Experimental and numerical study on the temperature sensitivity of the dynamic recrystallization activation energy and strain rate exponent in the JMAK model // Journal of Materials Research and Technology. 2019. Vol. 8, Iss. 2. P. 1616–1627.
4. Lei X., Huang J., Jin X., Chen S., Zhao X. Application of Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov type equation in non-isothermal phase process: Re-discussion // Materials Letters. 2017. Vol. 181. P. 240–243.
5. Shen G., Semiatin S. L., Shivpuri R. Modeling microstructure development during the forging of Waspaloy // Metallurgical and Materials Transactions A. 1995. Vol. 26. P. 1795–1803.

6. Brand A. J., Karhausen K., Kopp R. Microstructural simulation of nickel base alloy Inconel 718 in production of turbine discs // Materials Science and Technology. 1996. Vol. 12, Iss. 11. P. 963–969.
7. Xu Y., Birnbaum P., Pilz S., Zhuang X., Zhao Z. et al. Investigation of constitutive relationship and dynamic recrystallization behavior of 22MnB5 during hot deformation // Results in Physics. 2019. Vol. 14. 102426.
8. Xu X., Li J., Li W., Liu Q., Liu D. et al. Experimental and theoretical study on static recrystallization of a low-density ferritic steel containing 4 mass% aluminum // Materials & Design. 2019. Vol. 180. 107924.
9. Chen L., Sun W., Lin J., Zhao G., Wang G. Modelling of constitutive relationship, dynamic recrystallization and grain size of 40Cr steel during hot deformation process // Results in Physics. 2019. Vol. 12. P. 784–792.
10. Sychkov A. B., Moller A. B., Nazarov D. V., Kamalova G. Y., Malashkin S. O. Simulation of structure formation in shaped rolled steel in the process of its heat treatment // Metallurgist. 2018. Vol. 62, Iss. 3-4. P. 193–202.
11. Чабби Л. Моделирование микроструктуры и свойств при прокатке проволоки и прутков // Черные металлы. 2017. № 9. С. 57–62.
12. Choe J. I. Constitutive relations for determining the critical conditions for dynamic recrystallization behavior // The Physics of Metals and Metallography. 2016. Vol. 117, Iss. 4. P. 364–370.
13. Gorbachev I. I., Pasynkov A. Yu., Popov V. V. Simulation of the effect of hot deformation on the austenite grain size of low-alloyed steels with carbonitride hardening // Physics of Metals and Metallography. 2018. Vol. 119, Iss. 6. P. 551–557.
14. Du S., Chen S., Song J. Dynamic recrystallization kinetics and microstructural evolution for LZ50 steel during hot deformation // Journal of Materials Engineering and Performance. 2016. Vol. 25, Iss. 9. P. 3646–3655.
15. Sun F., Zhang D. Q., Cheng L., Zheng P., Liao D. Microstructure evolution modeling and simulation for dynamic recrystallization of Cr12MoV die steel during hot compression based on real metallographic image // Metals and Materials International. 2019. Vol. 25, Iss. 4. P. 966–981.
16. Yin F., Hua L., Mao H., Han X., Qian D. et al. Microstructural modeling and simulation for GCr15 steel during elevated temperature deformation // Materials & Design. 2014. Vol. 55. P. 560–573.
17. Khomutov M. G., Churyumov A. Yu., Pozdnyakov A. V., Voitenko A. G., Chereshneva A. A. Simulation of the kinetics of dynamic recrystallization of alloy KhN55MBYu-VD during hot deformation // Metal Science and Heat Treatment. 2019. Vol. 60. No. 9-10. P. 606–610.
18. Jina Z., Lia K., Wua X., Dong H. Modelling of microstructure evolution during thermoplastic deformation of steel by a finite element method // Materials Today: Proceedings. 2015. Vol. 2. P. 460–465.
19. Dub V., Churyumov A., Rodin A., Belikov S., Barbolin A. Prediction of grain size evolution for low alloyed steels // Results in Physics. 2018. Vol. 8. P. 584–586.
20. Mortezaie A., Shamanian M. An assessment of microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of dissimilar welds between Inconel 718 and 310S austenitic stainless steel // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2014. Vol. 116. P. 37–46.
21. Tavares S. S. M., Moura V., Costa V. C., Ferreira M. L. R., Pardal J. M. Microstructural changes and corrosion resistance of AISI 310S steel exposed to 600–800 °C // Materials Characterization. 2009. Vol. 60, Iss. 6. P. 573–578.
22. Churyumov A. Y., Khomutov M. G., Tsar’kov A. A., Pozdnyakov A. V., Solonin A. N. et al. Study of the structure and mechanical properties of corrosion-resistant steel with a high concentration of boron at elevated temperatures // Physics of Metals and Metallography. 2014. Vol. 115. P. 809–813.
23. Ghazani M. S., Eghbali B. Characterization of the hot deformation microstructure of AISI 321 austenitic stainless steel // Materials Science and Engineering: A. 2018. Vol. 730. P. 380–390.
24. Cai Z., Ji H., Pei W., Tang X., Huang X. et al. Hot workability, constitutive model and processing map of 3Cr23Ni8Mn3N heat resistant steel // Vacuum. 2019. Vol. 165. P. 324–336.
25. Hao Y., Liu W., Liu Z. Microstructure Evolution and Strain-Dependent Constitutive Modeling to Predict the Flow Behavior of 20Cr – 24Ni – 6Mo Super-Austenitic Stainless Steel During Hot Deformation // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2018. Vol. 31. P. 401–414.