Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия:

Н. В. Копцева, профессор, докт. техн. наук
Ю. Ю. Ефимова, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: jefimova78@mail.ru
А. М. Песин, профессор, докт. техн. наук
М. В. Чукин, профессор, докт. техн. наук

Проведено исследование структуры стали 08Ю при холодной прокатке на новом прокатном стане 400 в лаборатории механики градиентных наноматериалов имени А. П. Жиляева в МГТУ им. Г. И. Носова. Обнаружено, что асимметричная прокатка в валках со скоростями, которые при прочих равных условиях отличаются в 5 раз, привела к формированию градиентной структуры. В верхней части сечения полосы со стороны, где скорость прокатки была меньше, наблюдается однородная структура, которая формируется более чем на половине толщины полосы и состоит из ультрамелких, практически равноосных зерен размером менее 1000 нм. Формирование ультрамелкозернистой структуры объясняется протеканием динамической рекристаллизации в условиях разогрева полосы до температуры 250–300 °C в процессе прокатки. В нижней части со стороны, где скорость прокатки была больше, отчетливо выявляется волокнистая структура с более мелкими фрагментами размером до 200 нм в пределах отдельных волокон. Твердость после асимметричной прокатки по сравнению с симметричной прокаткой несколько увеличилась и оказалась более равномерно распределенной по сечению. Различие ее значений на разных участках составляло не более 15 % по сравнению с симметричной прокаткой, где твердость в центральных и периферийных участках сечения полосы отличалась примерно на 35 %. Установлено, что указанные условия асимметричной прокатки приводят к одновременному увеличению обжатия с 50 до 80 % и уменьшению усилия почти в 3 раза за один проход по сравнению с симметричной прокаткой, что можно объяснить измельчением структуры.
Исследование проводилось в рамках грантов РНФ (№ 20-69-46042 от 20.05.2020), РФФИ (№ 20-38-90097 от 03.09.2020) и Мегагранта (№ 075-15- 2021-627 от 08.06.2021).

1. Песин А. М., Пустовойтов Д. О., Бирюкова О. Д., Кожемякина А. Е. Асимметричная прокатка листов и лент: история и перспективы развития // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2020. Т. 20. № 3. С. 81–96.
2. Сайдахмедов Р. Х., Бахадиров К. Г. Асимметричная прокатка — перспективная технология получения листовых металлов с ультрамелкозернистой структурой // Сб. науч. трудов 8-й Всеросс. науч.-техн. кон-ции. — Курск : Изд-во Юго-Западный государственный университет, 2018. С. 206–208.
3. Kraner J., Smolar T., Volšak D., Cvahte P., Godec M., Paulin I. A review of asymmetric rolling // Materials and technology. 2020. Vol. 54, Iss. 5. Р. 731–743.
4. Salimi M., Sassani F. Modified slab analysis of asymmetrical plate rolling // International Journal of Mechanical Sciences. 2002. Vol. 44, Iss. 9. Р. 1999–2023.
5. Пелленен А. П. Об использовании несимметричной прокатки для производства лент и полос // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2020. Т. 20. № 1. С. 87–93.
6. Dyja Н., Korczak P., Pilaczyk J. W., Grzybowski J. Theoretical and experimental analysis of plates asymmetric rolling // Journal of Materials Processing Technology. 1994. Iss. 45. Р. 167–172.
7. Ашкеев Ж. А., Андреященко В. А., Буканов Ж. У. Исследование процесса несимметричной прокатки заготовок // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2020. № 4. С. 27–35.
8. Valiev R. Z., Islamgaliev R. K., Alexandrov I. V. Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation // Progress in Materials Science. 2000. Vol. 45, No. 2. P. 103–189.
9. Whang S. H. Nanostructured metals and alloys: processing, microstructure, mechanical properties and applications. Woodhead Publishing Limited. 2011. — 803 p.
10. Horita Z. Nanomaterials by severe plastic deformation. Trans Tech. Publications, Fukuoka, 2006. — 1030 р.
11. Krallics G., Szeles Z., Semenova I., Dotsenko T. V. Experimental investigations of the Al–Mg–Si alloy subjected to equal channel angular pressing // Nanomaterials by Severe Plastic Deformation – NANOSPD2. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2004. P. 183–189.
12. Shahmir H., Mousavi T., He J., Lu Z., Kawasaki M., Langdon T. G. Microstructure and properties of a CoCrFeNiMn high-entropy alloy processed by equalchannel angular pressing // Materials Science and Engineering: A. 2017. Vol. 705. Р. 411–419.
13. Sakai G., Horitaa Z., Langdon Т. О. Grain refinement and superplasticity in an aluminum alloy processed by high-pressure torsion // Materials Science and Engineering: A. 2005. Vol. 393. Р. 344–351.

14. Shahmir H., He J., Lu Z., Kawasaki M., Langdon T. G. Effect of annealing on mechanical properties of a nanocrystalline CoCrFeNiMn high-entropy alloy processed by high-pressure torsion // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 676. Р. 294–303.
15. Yu H. L., Lu Ch., Tieu A. K., Li H. J., Godbole A., Zhang S. H. Special rolling techniques for improvement of mechanical properties of ultrafinegrained metal sheets: а review // Advanced Engineering Materials. 2016. Vol. 18, Iss. 5. Р. 754–769.
16. Ji Y. H., Park J. J. Development of severe plastic deformation by various asymmetric rolling processes // Materials Science and Engineering: A. 2009. Vol. 499. P. 14–17.
17. Jiang J., Ding Yi, Zuo F., Shan A. Mechanical properties and microstructures of ultrafine-grained pure aluminum by asymmetric rolling // Scripta Materialia. 2009. Vol. 60. P. 905–908.
18. Mavlonov T. A., Akhmedov A., Saidakhmedov R., Bakhadirov K. Simulation modelling of cold rolled metal strip by asymmetrictechnology // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 883, Iss. 1. Р. 012194–012199.
19. Пустовойтов Д. О., Песин А. М., Перехожих А. А., Свердлик М. К. Моделирование сдвиговых деформаций в предельном случае асимметричной тонколистовой прокатки // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2013. № 1 (41). С. 65–68.
20. Mekhtiev A. D., Azbanbayev E. M., Isagulov A. Z., Karipbayeva A. R. et al. Effect of asymmetric rolling with frusto-conical tools on microstructure of low-carbon steel // Мetalurgija. 2015. Vol. 54, Iss. 4. Р. 623–626.
21. ГОСТ 9450–60. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. — Введ. 01.01.1977.
22. Koptseva N., Efimova Y., Chukin M., Zhilyaev A., Korznikova E., Yakovleva I. Kinetics of dynamic recrystallization in low- and medium carbon steels during warm ECA pressing // Materials Letters. 2021. Vol. 285. P. 128954.
23. Müller T., Bachmaier A., Stark A., Schell N., Pippan R. Nanostructured low carbon steels obtained from the martensitic state via severe plastic deformation, precipitation, recovery, and recrystallization // Advanced Engineering Materials. 2018. Vol. 21, Iss. 1. Р. 1800202.
24. Valiev R. Z., Langdon T. G. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement // Progress in Materials Science. 2006. Vol. 51. Р. 881–981.
25. Astafurova E. G., Zakharova G. G., Naydenkin E. V., Raab G. I., Dobatkin S. V. Effect of high-temperature annealing on the microstructure and mechanical properties of ferritic-pearlitic steel 10G2FT subjected to equal-channel angular pressing // The Physics of Metals and Metallography. 2011. Vol. 111, Iss. 1. Р. 62–71.