ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 669.715
DOI: 10.18503/1995-2732-2026-24-3-35-42
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Производство нержавеющего проката характеризуется значительным набором технологических операций и высокой стоимостью. Нержавеющая сталь 20Х13 обладает умеренной коррозионной стойкостью и твердостью, удовлетворительной термостойкостью до 500 °С. Ее использование в различных отраслях промышленности становится возможным после проведения операций термообработки, направленных на получение необходимых свойств материала. Однако достижение высоких прочностных характеристик в данной марке затруднительно. Эти аспекты играют важную роль при производстве нержавеющих марок сталей в России в связи с высокой долей импорта данной продукции. Цель работы. Произвести оценку влияния скоростной асимметрии на прочностные характеристики нержавеющей марки стали 20Х13. Используемые методы. Горячая асимметричная прокатка стали марки 20Х13 проводилась на уникальном промышленно-лабораторном стане 400 лаборатории «Механика градиентных наноматериалов им. А.П. Жиляева» ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова». Химический состав стали марки 20Х13 соответствовал ГОСТ 5632-2014. Нагрев заготовок перед прокаткой осуществлялся в электропечи ПЛ2. Геометрия образцов оценивались при помощи микрометра по ГОСТ 6507. Подготовку продольных образцов для проведения испытаний на растяжение на испытательной машине Shimadzu Servopulser U-series осуществляли по ГОСТ 1497. Результат. С увеличением коэффициента асимметрии в диапазоне от 1,0 до 1,7 относительное обжатие возрастало с 55,3 до 64,4%, усилие снижалось на 25%, прочностные характеристики возрастали не менее чем на 20%. Полученный уровень технологической пластичности позволяет проводить асимметричную прокатку с большим коэффициентом асимметрии. Практическая значимость. Использование высокотемпературного отпуска отразилось в тенденции менее выраженного снижения прочностных характеристик образцов после асимметричной прокатки по сравнению с симметричной. Текущие эффекты позволяют сделать вывод о возможности сокращения технологических операций при производстве нержавеющего проката из стали марки 20Х13 с применением асимметричного деформирования.
Ключевые слова
нержавеющие стали, асимметричная прокатка, горячая прокатка, механические свойства, усилие прокатки, технологическая пластичность, очаг деформации
Для цитирования
Исследование влияния кинематической асимметрии на механические свойства нержавеющей стали марки 20Х13 при горячей прокатке / Бирюков М.А., Песин А.М., Бирюкова О.Д., Пустовойтов Д.О., Могильных А.Е., Лактионов А.А. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2026. Т. 24. №3. С. 35-42. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2026-24-3-35-42
1. Amininejad A., Jamaati R., Hosseinipour S. J. Improvement of strength-ductility balance of SAE 304 stainless steel by asymmetric cross rolling // Materials Chemistry and Physics. 2020, vol. 256, pp. 123668. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2020.123668.
2. For high productivity of stainless steel strips cold rolling: DLC rollcoating potential analysis / C. Ould, Y. Gachon, X. Badiche, P. Montmitonnet // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2025, vol. 139, pp. 3735–3752. DOI: 10.1007/s00170-025-16105-6.
3. Finite Element Simulation of Hot Rolling for Large-Scale AISI 430 Ferritic Stainless-Steel Slabs Using Industrial Rolling Schedules—Part 1: Set-Up, Optimization, and Validation of Numerical Model / A.O. López, M. Botana-Galvín, I. Collado, L.G. Rovira F.J. Botana // Materials. 2025, vol. 18, no. 2, p. 383. DOI: 10.3390/ma18020383.
4. Compared Corrosion Resistance of 430 Ferritic Stainless Steels Produced via Unidirectional and Reversible Rolling / L. Yang, B. Zhang, Z. Wang, H. Yin, X. Zhao, S. Guo // Coatings. 2026, vol. 16, no.1, p. 57. DOI: 10.3390/coatings16010057.
5. Synergistic engineering of strength, ductility, and corrosion resistance in 316 austenitic stainless steel via cryogenic rolling and tailored annealing / Deng Y., Yang M., Lei L., Zhao F., Wang P., Long S., Xu F. // Materials Characterization. 2025, vol. 228. DOI: 10.1016/j.matchar.2025.115395.
6. Effect of Cold-Rolling Reduction on Recrystallization Microstructure, Texture and Corrosion Properties of the X2CrNi12 Ferritic Stainless Steel / R. Li, B. Fu, Y. Wang, J. Li, T. Dong, G. Li, G. Zhang, J. Liu // Materials. 2022, vol. 15, no. 19, 6914. DOI: 10.3390/ma15196914.
7. Microstructural Changes and Strengthening of Austenitic Stainless Steels during Rolling at 473 K / M. Odnobokova, A. Belyakov, N. Enikeev, R. Kaibyshev, R. Valiev // Materials. 2020, vol. 10, no. 12, 1614. DOI: 10.3390/met10121614.
8. Effects of Hot Rolling on the Microstructure, Mechanical, and Damping Properties of High‐Nitrogen Stainless Steel / Nikhil T. G., Kumar C., Shukla S., Bhav Singh B., Santharam S., Kumar R.A. // Steel Research International. 2024, vol. 96, no. 7, 2400785. DOI: 10.1002/srin.202400785.
9. Strain‐Induced Martensitic Transformation and the Mechanism of Wear and Rolling Contact Fatigue of AISI 301LN Metastable Austenitic Stainless Steel / T.P. Leso, T.W. Mukarati, R. Mostert, C.W. Siyasiya // Steel Research International. 2024, vol. 95, no. 9, 2400125 DOI 10.1002/srin.202400128.
10. Анализ потребления продукции из нержавеющей стали // Ассоциация «Спецсталь». URL: https://www.metalinfo.ru/ru/news/185457 (дата обращения: 10.05.2026).
11. ГОСТ 5632-2014. Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. Введ. 2015–01–01. М.: Стандартинформ, 2015. 150 с.
12. ГОСТ 5582-75. Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия. Введ. 1977-01-01. М.: Стандартинформ, 2010. 23 с.
13. Свойства высокохромистых коррозионностойких сталей, подвергнутых высокотемпературной термомеханической обработке / М. А. Смирнов, И. Ю. Пышминцев, К. А. Лаев [и др.] // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. № 3(51). С. 78-82.
14. Шамсутдинов Р.М., Дорофеев А.С., Стриженок М.Н. Определение влияния режима термической обработки и химического состава на механические свойства стали 20Х13 // Невская энергетическая перспектива 2025: материалы научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 10–11 сентября 2025 года. Санкт-Петербург: Изд-во СПбПУ, 2025. С. 240-242.
15. Ивашко В.В. Исследование влияния режимов нагрева на структуру и свойства нержавеющей стали 20Х13 // Вестник Барановичского государственного университета. Серия: Технические науки. 2015. № 3. С. 45-48.
16. Jiang W., Zhao K. Effect of Cu on the Formation of Reversed Austenite in Super Martensitic Stainless Steel // Materials. 2023, vol. 16, no. 3, 1302. DOI: 10.3390/ma16031302.
17. Advantageous Implications of Reversed Austenite for the Tensile Properties of Super 13Cr Martensitic Stainless Steel / P. Wang, W. Zheng, X. Yu, Y. Wang // Materials. 2022, vol. 15, no. 21, 7697. DOI: 1 10.3390/ma15217697.
18. Исследование структуры низкоуглеродистой стали после физического моделирования асимметричного процесса при горячей прокатке / К.С. Горбунов, И.С. Щеренкова, Ю.Н. Орехова, И.П. Мазур // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21, № 2. С. 54-66. DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-2-54-66.
19. Повышение производительности горячей прокатки ленты из стали марки Р6М5 с использованием асимметричного деформирования / Д.В. Грачев, А.М. Песин, Г.И. Рааб, Д.О. Пустовойтов // Кайбышевские чтения : сборник материалов Третьей Международной школы-конференции молодых ученых, Уфа, 16–20 октября 2023 года. Уфа: Уфимский университет науки и технологий, 2023. С. 38-40.
20. Пустовойтов Д.О. Исследование формирования мелкозернистой структуры при асимметричной горячей прокатке низкоуглеродистых сталей // Черные металлы. 2025. № 1. С. 49-56. DOI: 10.17580/chm.2025.01.09.
21. Кавалек А., Дыя Х., Ожмегов К. Исследование влияния режима листовой прокатки на качество полосы // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76, № 6. С. 591-601. DOI: 10.32339/0135-5910-2020-6-591-601.
22. Бирюкова О.Д., Пустовойтов Д.О., Песин А.М. Исследование метода аккумулирующей прокатки как способа обработки алюминиевых композитов 5083/2024 и 5083/1070 // Теория и технология металлургического производства. 2019. №1. С. 37-42.
23. Совершенствование технологии производства нержавеющей стали марки 20Х13 на основе использования асимметричной прокатки / А. М. Песин, Д. О. Пустовойтов, К. Ю. Бревнов [и др.] // Современные проблемы электрометаллургии стали: материалы XIX Всероссийской конференции с международным участием, Челябинск, 10–12 сентября 2024 года. Челябинск: Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), 2024. С. 265-275.
24. Исследование влияния асимметричной прокатки на технологическую цепочку изготовления стали марки 20Х13 / А. М. Песин, Д. О. Пустовойтов, М. С. Цатурянц [и др.] // Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций: материалы XVIII международной конференции, Екатеринбург, 27–31 мая 2024 года. Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН, 2024. С. 100.
25. ГОСТ 6507-90. Микрометры. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990. 32 с.
26. ГОСТ 1497-2023. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: Российский институт стандартизации, 2024. 40 с.