resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)resar-562Research ArticleМатериаловедениеMaterials scienceРавноканальное угловое прессование и экструзия низкоуглеродистой сталиEqual channel angular pressing and extrusion of low-carbon steelИвановАфанасий МихайловичIvanovAfanasiy Mikhailovich

ИВАНОВ Афанасий Михайлович – к.т.н., в.н.с.

a.m.ivanov@iptpn.ysn.ruИнститут физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАНРоссияV.P. Larionov’s Institute of the physical and engineering problems of the North, Siberian Department of Russian academy of sciencesRussian Federation2018111220242316066Copyright © Иванов А.М., 20242024Иванов А.М.Ivanov A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/562

Представлена комбинированная обработка низкоуглеродистой стали Ст3сп посредством равноканального углового прессования и экструзии. Показано повышение прочности стали в результате комбинированной обработки. При этом низкая температура (213 К) испытания образцов из упрочненной стали на одноосное растяжение практически не влияет на изменение её прочности, тогда как для стали в исходном состоянии понижение температуры оказывает влияние на рост значений этих характеристик. Выполнено описание механизмов разрушения на основе анализа фрактограмм изломов образцов. Качественное отличие в механизме разрушения стали до и после комбинированной обработки не установлено. Разрушение образцов из стали Ст3сп в исходном и упрочненном посредством РКУП и экструзии состояниях вязкое с образованием ямок путем слияния микропор.

Combined treatment of low-carbon steel St3sp by means of equal-channel angular pressing and extrusion is presented. The increase in the strength of steel as a result of combined treatment is shown. At the same time, the low temperature (213 K) of testing hardened steel specimens for uniaxial stretching practically does not affect the change in its strength, whereas for steel in the initial state, a decrease in temperature affects the growth of the values of these characteristics. A description of the mechanisms of failure based on the analysis of fractograms of fissures of specimens is performed. A qualitative difference in the mechanism of the destruction of steel before and after the combined treatment has not been established. Destruction of samples from steel St3sp in the initial and reinforced by ECAP and extrusion conditions is viscous with the formation of pits by merging micropores.

стальравноканальное угловое прессованиеэкструзияпрочностьпластичностьтемператураобразецразрушениефрактограммаизломsteelequal-channel angular pressingextrusionstrengthplasticitytemperaturespecimenfracturefractogramfissureИсследование выполнено в рамках научного проекта № III.28.1.1 по программе III.28.1 СО РАН.the study was performed on the program of basic scientific research of the State academies of Sciences (the III.28.1.1 project.) with use of the multiple commuting access equipment "Station of Natural Tests" of IFTPS of the SB RAS.ReferencesИванова В.С., Гордиенко Л.К. Новые пути повышения прочности металлов.  М.: Наука, 1964.  118 с.Ivanova V.S., Gordienko L.K. New ways to increase the strength of metals.  M.: Nauka, 1964. 118 p. [in Russian]Гуляев А.П. Структурные изменения при термомеханической обработке стали и их влияние на механические свойства / Металловедение и термическая обработка металлов. 1965. № 11. С. 9–17.Gulyaev A.P. Structural changes in thermomechanical processing of steel and their influence on mechanical properties / Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka metallov. 1965. № 11. P. 9  17. [in Russian]Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. Т. 1.  М.: Металлургия, 1968.  596 с.Bernshtein M.L. Thermomechanical treatment of metals and alloys. Vol. 1.  M.: Metallurgiya, 1968.  596 p. [in Russian]Григорьев А.К., Коджаспиров Г.Е. Термомеханическое упрочнение стали в заготовительном производстве.  М.: Машиностроение, Л.О., 1985.  143 с.Grigoryev A.K., Kozhaspirov G.E. Thermomechanical hardening of steel in blank production. M.: Mashinostroyeniye, LO, 1985.  143 p. [in Russian].Григорьев Р.С., Сосин Т.С., Степанов В.П., Яковлев П.Г. Термопластическое упрочнение как перспективное направление в создании высокопрочных материалов / Научнотехнический прогресс и физико-технические проблемы Севера. Якутск, 1972. С. 68-87.Grigoryev R.S., Sosin T.S., Stepanov V.P., Yakovlev P.G. Thermoplastic hardening as a promising direction in the development of high-strength materials / Nauchno-tekhnicheskiy progress i fiziko-tekhnicheskiye problemy Severa. Yakutsk, 1972. P. 68  87. [in Russian]Бриджмен П.В. Исследование больших пластических деформаций и разрыва.  М.: Издво иностранной литературы.  1955. 444 с.Bridgman P.V. Study of large plastic deformations and rupture.  M.: Izdatel'stvo inostrannoy literatury.  1955. 444 p. [in Russian]Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И., Павлик Д.А., Малышев В.Ф. Процессы пластического структурообразования металлов. Минск: Навука i тэхнiка.  1994. 231 с.Segal V.M., Reznikov V.I., Kopylov V.I., Pavlik D.A., Malyshev V.F. Processes of plastic structuring of metals.  Minsk: Navuka i tékhnika.Valiev R.Z., Zhilyaev A.P., Langdon T.G. Bulk Nanostructured materials: Fundamentals and Applications.  John Wiley & Sons.  2014. 1994. 231 p. [in Russian]Salishchev G.A., Valiakhmetov O.R., GaleyevValiev R.Z., Zhilyaev A.P., Langdon T.G. Bulk Nanostructured materials: Fundamentals and Applications.  John Wiley & Sons.  2014.R.M. Formation of submicrocrystalline structure in the titanium alloy VT8 and its influence on mechanical properties / Journal of Materials Science. 1993. Vol. 28. Issue 11. P. 2898  2902.Salishchev G.A., Valiakhmetov O.R., Galeyev R.M. Formation of submicrocrystalline structure in the titanium alloy VT8 and its influence on mechanical properties / Journal of Materials Science. 1993. Vol. 28. Issue 11. P. 2898  2902.Zhu Y.T., Jiang H., Huang J., Lowe T.C. A new route to bulk nanostructured metals / Metallurgical and Materials Transactions A. 2001. Vol. 32. P. 15591562.Zhu Y.T., Jiang H., Huang J., Lowe T.C. A new route to bulk nanostructured metals / Metallurgical and Materials Transactions A. 2001. Vol. 32. P. 1559  1562.Sastri Sh.M.L., Dobatkin S.V., Sidorova S.V. Formation of submicrocrystalline structure in 10GFT steel with cold equal-channel angular pressing and subsequent heating / Russian Metallurgy. 2004. No. 2. P. 129134.Sastri Sh.M.L., Dobatkin S.V., Sidorova S.V. Formation of submicrocrystalline structure in 10GFT steel with cold equal-channel angular pressing and subsequent heating / Russian Metallurgy. 2004. No. 2. P. 129  134.Лотков А.И., Гришков В.Н., Дударев Е.Ф., Гирсова Н.В., Табаченко А.Н. Формирование ультрамелкозернистого состояния, мартенситные превращения и неупругие свойства никелида титана после «abc»-прессования / Вопросы материаловедения. 2008. № 1(53). С. 161165.Lotkov A.I., Grishkov V.N., Dudarev E.F., Girsova N.V., Tabachenko A.N. Formation of ultrafine-grained state, martensitic transformations and inelastic properties of titanium nickelide after "abc" -pressing / Voprosy materialovedeniya. 2008.Stolyarov V.V. Features of deformation behavior at rolling and tension under current in TiNi alloy / Reviews on Advanced Materials Science. 2010. Vol. 25. P. 194202.№ 1 (53). 161  165. [in Russian]Li L., Virta J. Ultrahigh strength steel wires processed by severe plastic deformation for ultrafine grained microstructure / Materials Science and Technology. 2011. Vol. 27. No. 5. P. 845-862.Stolyarov V.V. Features of deformation behavior at rolling and tension under current in TiNi alloy / Reviews on Advanced Materials Science. 2010. Vol. 25. P. 194  202.Maier G.G., Astafurova E.G., Maier H.J., etc. Annealing behavior of ultrafine grained structure in low-carbon steel produced by equal channel angular pressing / Materials Science and Engineering A  Structural Materials Properties Microstructure and Processing. 2013. Vol. 581. No. 1. P. 104107.Li L., Virta J. Ultrahigh strength steel wires processed by severe plastic deformation for ultrafine grained microstructure / Materials Science and Technology. 2011. Vol. 27. No. 5. P. 845  862.Donic T., Martikán M., Hadzima B. New unique ECAP system with ultrasound and backpressure / 2014 IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering. 63. 012047Maier G.G., Astafurova E.G., Maier H.J., etc. Annealing behavior of ultrafine grained structure in low-carbon steel produced by equal channel angular pressing / Materials Science and Engineering A  Structural Materials Properties Microstructure and Processing. 2013. Vol. 581. No. 1. P. 104  107.(http://iopscience.iop.org/1757-899X/63/1/012047).Donic T., Martikán M., Hadzima B. New unique ECAP system with ultrasound and backpressure / 2014 IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering. 63. 012047Park K-T., Park L., Kim H.J., Kim S.B., Lee(http://iopscience.iop.org/1757-899X/63/1/012047).C.S. Analysis on dynamic tensile extrusion behavior of UFG OFHC Cu / 2014 IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering. 63. 012144 (http://iopscience.iop.org/1757-899X/63/1/012144).Park K-T., Park L., Kim H.J., Kim S.B., LeeValiev 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. Issue 7. P. 881–982.C.S. Analysis on dynamic tensile extrusion behavior of UFG OFHC Cu / 2014 IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering. 63. 012144 (http://iopscience.iop.org/1757-899X/63/1/012144).Helmig R.J., Janacek M., Hadzima B.,Gendelman O.V., Shapiro M., Molodova X., Springer A., Estrin Y. A Portrait of copper processed by equal channel angular pressing / Materials Transactions. 2008. Vol. 49. No. 1. P. 31–37.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. Issue 7. P. 881 – 982.Zehetbauer M.J., Stüwe H.P., Vorhauer A., Schafler E., Kohout J. The Role of Hydrostatic Pressure in Severe Plastic Deformation. In: Nanomaterials by Severe Plastic Deformation: Proc. Of the 2nd International Conference on Nanomaterials by Severe Plastic Deformation. Fundamentals – Processing – Application. (Vienna, Austria, 913 December 2002). Weinheim, Germany: WileyVCH. 2004. P. 435446.Helmig R.J., Janacek M., Hadzima B.,Gendelman O.V., Shapiro M., Molodova X., Springer A., Estrin Y. A Portrait of copper processed by equal channel angular pressing / Materials Transactions. 2008. Vol. 49. No. 1. P. 31 – 37.Ivanov A.M., Ugurchiev U.H., Stolyarov V.V., Petrova N.D., Platonov A.A. Intense plastic deformation of structural steel / Steel in Translation. 2012. Vol. 42. No. 6. P. 495–498.Zehetbauer M.J., Stüwe H.P., Vorhauer A., Schafler E., Kohout J. The Role of Hydrostatic Pressure in Severe Plastic Deformation. In: Nanomaterials by Severe Plastic Deformation: Proc. Of the 2nd International Conference on Nanomaterials by Severe Plastic Deformation. Fundamentals – Processing – Application. (Vienna, Austria, 913 December 2002). Weinheim, Germany: WileyVCH. 2004. P. 435  446.Иванов А.М., Сыромятникова А.С., Петрова Н.Д. Упрочнение интенсивной пластической деформацией и разрушение конструкционной стали / Упрочняющие технологии и покрытия. 2012. № 3. С. 39–42.Ivanov A.M., Ugurchiev U.H., Stolyarov V.V., Petrova N.D., Platonov A.A. Intense plastic deformation of structural steel / Steel in Translation. 2012. Vol. 42. No. 6. P. 495 – 498.Иванов А.М., Петрова Н.Д., Лепов В.В. Влияние экструзии и винтового прессования на структуру и механические свойства низколегированной стали / Наука и образование. 2015. № 4 (80). С. 8790.Ivanov A.M., Syromyatnikova A.S., Petrova N.D. Hardening by intensive plastic deformation and destruction of structural steel / Strengthening technologies and coatings. 2012. № 3. P. 39  42. [in Russian]Иванов А.М., Коваленко Н.Д., Рааб Г.И. Влияние комбинированного воздействия экструзией и винтовым прессованием на механические свойства низкоуглеродистой стали при низкой температуре / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Том 84. № 1(I). С. 6670.Ivanov A.M., Petrova N.D., Lepov V.V. The influence of extrusion and screw pressing on the structure and mechanical properties of low-alloy steel / Nauka i obrazovaniye. 2015. № 4 (80). P. 87 90. [in Russian]Коваленко Н.Д., Иванов А.М. Механические свойства и механизм разрушения экструдированной низкоуглеродистой стали при низкой температуре / Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. № 3. С. 424428.Ivanov A.M., Kovalenko N.D., Raab G.I. Influence of the combined effect of extrusion and screw pressing on the mechanical properties of lowcarbon steel at low temperature / Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2018. Vol. 84. No. 1 (I). С. 66  70. [in Russian]Серебряный В.Н., Добаткин С.В. Возможности повышения пластичности и деформируемости магниевых сплавов с использованием методов интенсивной пластической деформации. Часть 1. Влияние структуры (Обзор) / Материаловедение. 2013. № 12. С. 1326.Kovalenko N.D., Ivanov A.M. Mechanical properties and mechanism of destruction of extruded low-carbon steel at low temperature / Aktual'nyye problemy v mashinostroyenii. 2016. № 3.Серебряный В.Н., Добаткин С.В. Возможности повышения пластичности и деформируемости магниевых сплавов с использованием методов интенсивной пластической деформации. Часть 2. Влияние текстуры (Обзор) / Материаловедение. 2015. №11. С. 922.P. 424-428. [in Russian]Иванов А.М. Прочность и механизм разрушения низколегированной стали, подвергнутой комбинированной деформационной обработке / Материаловедение. 2018. № 2. С. 1317.Serebryany V.N., Dobatkin S.V. Possibilities to increase the plasticity and deformability of magnesium alloys using the methods of intense plastic deformation. Part 1. Influence of structure (Review) / Materialovedeniye. 2013. No. 12. P. 13  26. [in Russian]Serebryany V.N., Dobatkin S.V. Possibilities to increase the plasticity and deformability of magnesium alloys using the methods of intense plastic deformation. Part 2. Effect of texture (Review) / Materialovedeniye. 2015. № 11. P. 9  22. [in Russian]Serebryany V.N., Dobatkin S.V. Possibilities to increase the plasticity and deformability of magnesium alloys using the methods of intense plastic deformation. Part 2. Effect of texture (Review) / Materialovedeniye. 2015. № 11. P. 9  22. [in Russian]Ivanov A.M. Strength and mechanism of destruction of low-alloy steel subjected to combined deformation processing / Materialovedeniye. 2018.Ivanov A.M. Strength and mechanism of destruction of low-alloy steel subjected to combined deformation processing / Materialovedeniye. 2018.№ 2. P. 13  17. [in Russian]№ 2. P. 13  17. [in Russian]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.