Speed Dependence of Acoustic Vibration Propagation from the Ferritic Grain Size in Low-Carbon Steel
Loading...
Date
2015
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
ENG: Purpose. It is determining the nature of the ferrite grain size influence of low-carbon alloy steel on the speed propagation of acoustic vibrations. Methodology. The material for the research served a steel sheet of thickness 1.4 mm. Steel type H18T1 had a content of chemical elements within grade composition: 0, 12 % C, 17, 5 % Cr, 1 % Mn, 1, 1 % Ni, 0, 85 % Si, 0, 9 % Ti. The specified steel belongs to the semiferritic class of the accepted classification. The structural state of the metal for the study was obtained by cold plastic deformation by rolling at a reduction in the size range of 20-30 % and subsequent recrystallization annealing at 740 – 750 ° C. Different degrees of cold plastic deformation was obtained by pre-selection of the initial strip thickness so that after a desired amount of rolling reduction receives the same final thickness. The microstructure was observed under a light microscope, the ferrite grain size was determined using a quantitative metallographic technique. The using of X-ray structural analysis techniques allowed determining the level of second-order distortion of the crystal latitude of the ferrite. The speed propagation of acoustic vibrations was measured using a special device such as an ISP-12 with a working frequency of pulses 1.024 kHz. As the characteristic of strength used the hardness was evaluated by the Brinell’s method. Findings. With increasing of ferrite grain size the hardness of the steel is reduced. In the case of constant
structural state of metal, reducing the size of the ferrite grains is accompanied by a natural increasing of the phase distortion. The dependence of the speed propagation of acoustic vibrations up and down the rolling direction of the ferrite grain size remained unchanged and reports directly proportional correlation. Originality. On the basis of studies to determine the direct impact of the proportional nature of the ferrite grain size on the rate of propagation of sound vibrations in the low-carbon alloy steel. The directly proportional nature of influence of ferrite grain size on the speed propagation of acoustic vibrations in low-carbon alloy steel on the basis of the conducted researches is defined. The paper is shown that at increasing in the size of the recrystallized ferrite grain the degree of influence the texture from the previous cold plastic deformation by rolling increases. Practical value. The received results on nature determination of influence of ferrite grain size on the speed propagation of acoustic vibrations can be the useful by development of techniques of non-destructive testing of metal materials quality. The special value the specified technique of measurement acquires in the conditions of line production of metal constructions.
UKR: Мета. Робота спрямована на визначення характеру впливу розміру зерна фериту низьковуглецевої легованої сталі на швидкість розповсюдження звукових коливань. Методика. Матеріалом для досліджень була обрана листова сталь товщиною 1,4 мм. Сталь типу Х18Т1 мала вміст хімічних елементів у межах марочного складу: 0,12 % С, 17,5 % Cr, 1 % Mn, 1,1 % Ni, 0,85 % Si, 0,9 % Ti. За прийнятою класифікацією вказана сталь відноситься до напівферитного класу. Структурний стан металу для дослідження отримували в результаті холодної пластичної деформації прокаткою на величину обтискування в інтервалі 20–30 % і подальшого рекристалізаційного відпалу при температурах 740–750 °С. Різний ступінь холодної пластичної деформації отримували (завдяки попередньому підбору похідної товщини прокату) таким чином, щоб після прокатки на потрібну величину обтискування отримати однакову кінцеву товщину. Мікроструктуру досліджували під світловим мікроскопом, розмір зерна фериту визначали, використовуючи методики кількісної металографії. Застосування методик рентгенівського труктурного аналізу дозволило визначити рівень викривлень кристалічної решітки другого роду фериту. Швидкість розповсюдження звукових коливань вимірювали спеціальним приладом типу ІСП-12 із робочою частотою проходження імпульсів 1,024 кГц. В якості характеристики міцності використовували твердість, яку оцінювали за методом Брінеля. Результати. При збільшенні розміру зерна фериту твердість сталі знижується. Приведена залежність підпорядковується рівнянню типу Хола-Петча. За умов незмінного структурного стану металу зменшення розміру зерна фериту супроводжується закономірним зростанням викривлень другого роду. Характер залежності швидкості розповсюдження звукових коливань уздовж й упоперек напрямку прокатки від розміру зерна фериту залишається незмінним та підпорядковується прямо пропорційному співвідношенню. Наукова новизна. На основі проведених досліджень визначений прямо пропорційний характер впливу розміру зерна фериту на швидкість розповсюдження звукових коливань у низьковуглецевій легованій сталі. В роботі показано, що при зростанні розміру рекристалізованого зерна фериту ступінь впливу текстури від попередньої холодної пластичної деформації прокаткою збільшується. Практична значимість. Отримані результати з визначення характеру впливу розміру зерна фериту на швидкість розповсюдження звукових коливань можуть бути корисними при розробці методик неруйнівного контролю якості металевих матеріалів. Особливого значення вказана методика вимірювання набуває в умовах поточного виготовлення металевих конструкцій.
RUS: Цель. Работа направлена на определение характера влияния размера зерна феррита низкоуглеродистой легированной стали на скорость распространения звуковых колебаний. Методика. Материалом для исследований служила листовая сталь толщиной 1,4 мм. Сталь типа Х18Т1 имела содержание химических элементов в пределах марочного состава: 0,12 % С, 17,5 % Cr, 1 % Mn, 1,1 % Ni, 0,85 % Si, 0,9% Ti. Указанная сталь относится к полуферритному классу по принятой классификации. Структурное состояние металла для исследования получали в результате холодной пластической деформации прокаткой на величину обжатия в интервале 20—30 % и последующего рекристаллизационного отжига при температурах 740–750 °С. Различную степень холодной пластической деформации получали (благодаря предварительному подбору исходной толщины проката) таким образом, чтобы после прокатки на требуемую величину обжатия получалась одинаковая конечная толщина. Микроструктуру исследовали под световым микроскопом, размер зерна феррита определяли, используя методики количественной металлографии. Применение методик рентгеновского структурного анализа позволило определить уровень искажений второго рода кристаллической решетки феррита. Скорость распространения звуковых колебаний измеряли специальным прибором типа ИСП-12 с рабочей частотой прохождения импульсов 1,024 кГц. В качестве характеристики прочности использовали твердость, которую оценивали по методу Бринеля. Результаты. При увеличении размера зерна феррита твердость стали снижается. Приведенная зависимость подчиняется уравнению типа Холла-Петча. В случае неизменного структурного состояния металла уменьшение размера зерна феррита сопровождается закономерным ростом искажений второго рода. Характер зависимости скорости распространения звуковых колебаний вдоль и поперек направления прокатки от размера зерна феррита остается неизменным и подчиняется прямопропорциональному соотношению. Научная новизна. На основе проведенных исследований определен прямопропорциональный характер влияния размера зерна феррита на скорость распространения звуковых колебаний в низкоуглеродистой легированной стали. В работе показано, что при увеличении размера рекристаллизованного зерна феррита степень влияния текстуры от предыдущей холодной пластической деформации прокаткой возрастает. Практическая значимость. Полученные результаты по определению характера влияния размера зерна феррита на скорость распространения звуковых колебаний могут быть полезными при разработке методик неразрушающего контроля качества металлических материалов. Особенное значение указанная методика измерения приобретает в условиях поточного производства металлических конструкций.
UKR: Мета. Робота спрямована на визначення характеру впливу розміру зерна фериту низьковуглецевої легованої сталі на швидкість розповсюдження звукових коливань. Методика. Матеріалом для досліджень була обрана листова сталь товщиною 1,4 мм. Сталь типу Х18Т1 мала вміст хімічних елементів у межах марочного складу: 0,12 % С, 17,5 % Cr, 1 % Mn, 1,1 % Ni, 0,85 % Si, 0,9 % Ti. За прийнятою класифікацією вказана сталь відноситься до напівферитного класу. Структурний стан металу для дослідження отримували в результаті холодної пластичної деформації прокаткою на величину обтискування в інтервалі 20–30 % і подальшого рекристалізаційного відпалу при температурах 740–750 °С. Різний ступінь холодної пластичної деформації отримували (завдяки попередньому підбору похідної товщини прокату) таким чином, щоб після прокатки на потрібну величину обтискування отримати однакову кінцеву товщину. Мікроструктуру досліджували під світловим мікроскопом, розмір зерна фериту визначали, використовуючи методики кількісної металографії. Застосування методик рентгенівського труктурного аналізу дозволило визначити рівень викривлень кристалічної решітки другого роду фериту. Швидкість розповсюдження звукових коливань вимірювали спеціальним приладом типу ІСП-12 із робочою частотою проходження імпульсів 1,024 кГц. В якості характеристики міцності використовували твердість, яку оцінювали за методом Брінеля. Результати. При збільшенні розміру зерна фериту твердість сталі знижується. Приведена залежність підпорядковується рівнянню типу Хола-Петча. За умов незмінного структурного стану металу зменшення розміру зерна фериту супроводжується закономірним зростанням викривлень другого роду. Характер залежності швидкості розповсюдження звукових коливань уздовж й упоперек напрямку прокатки від розміру зерна фериту залишається незмінним та підпорядковується прямо пропорційному співвідношенню. Наукова новизна. На основі проведених досліджень визначений прямо пропорційний характер впливу розміру зерна фериту на швидкість розповсюдження звукових коливань у низьковуглецевій легованій сталі. В роботі показано, що при зростанні розміру рекристалізованого зерна фериту ступінь впливу текстури від попередньої холодної пластичної деформації прокаткою збільшується. Практична значимість. Отримані результати з визначення характеру впливу розміру зерна фериту на швидкість розповсюдження звукових коливань можуть бути корисними при розробці методик неруйнівного контролю якості металевих матеріалів. Особливого значення вказана методика вимірювання набуває в умовах поточного виготовлення металевих конструкцій.
RUS: Цель. Работа направлена на определение характера влияния размера зерна феррита низкоуглеродистой легированной стали на скорость распространения звуковых колебаний. Методика. Материалом для исследований служила листовая сталь толщиной 1,4 мм. Сталь типа Х18Т1 имела содержание химических элементов в пределах марочного состава: 0,12 % С, 17,5 % Cr, 1 % Mn, 1,1 % Ni, 0,85 % Si, 0,9% Ti. Указанная сталь относится к полуферритному классу по принятой классификации. Структурное состояние металла для исследования получали в результате холодной пластической деформации прокаткой на величину обжатия в интервале 20—30 % и последующего рекристаллизационного отжига при температурах 740–750 °С. Различную степень холодной пластической деформации получали (благодаря предварительному подбору исходной толщины проката) таким образом, чтобы после прокатки на требуемую величину обжатия получалась одинаковая конечная толщина. Микроструктуру исследовали под световым микроскопом, размер зерна феррита определяли, используя методики количественной металлографии. Применение методик рентгеновского структурного анализа позволило определить уровень искажений второго рода кристаллической решетки феррита. Скорость распространения звуковых колебаний измеряли специальным прибором типа ИСП-12 с рабочей частотой прохождения импульсов 1,024 кГц. В качестве характеристики прочности использовали твердость, которую оценивали по методу Бринеля. Результаты. При увеличении размера зерна феррита твердость стали снижается. Приведенная зависимость подчиняется уравнению типа Холла-Петча. В случае неизменного структурного состояния металла уменьшение размера зерна феррита сопровождается закономерным ростом искажений второго рода. Характер зависимости скорости распространения звуковых колебаний вдоль и поперек направления прокатки от размера зерна феррита остается неизменным и подчиняется прямопропорциональному соотношению. Научная новизна. На основе проведенных исследований определен прямопропорциональный характер влияния размера зерна феррита на скорость распространения звуковых колебаний в низкоуглеродистой легированной стали. В работе показано, что при увеличении размера рекристаллизованного зерна феррита степень влияния текстуры от предыдущей холодной пластической деформации прокаткой возрастает. Практическая значимость. Полученные результаты по определению характера влияния размера зерна феррита на скорость распространения звуковых колебаний могут быть полезными при разработке методик неразрушающего контроля качества металлических материалов. Особенное значение указанная методика измерения приобретает в условиях поточного производства металлических конструкций.
Description
I. Vakulenko: ORCID 0000-0002-7353-1916; Yu. Nadezhdin: ORCID 0000-0003-1805-4616; V. Sokirko: ORCID 0000-0001-7051-6254; Xu Hai: ORCID 0000-0002-0338-5976
Keywords
hardness index, grain size, ferrite, phase distortion, speed propagation of acoustic vibration, твердість, розмір зерна, ферит, викривлення другого роду, швидкість розповсюдження звукових коливань, твердость, размер зерна, феррит, искажение второго рода, скорость распространения звуковых колебаний, КТМ
Citation
Vakulenko I. A., Nadezhdin Yu. L., Sokyrko V. A., Hai Xu Xiao. Speed Dependence of Acoustic Vibration Propagation from the Ferritic Grain Size in Low-Carbon Steel. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 3 (57). С. 137–144. doi: 10.15802/stp2015/46072.