OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 1 2025 193 MATERIAL SCIENCE Введение Низкоуглеродистые стали, например марок 05, 08 и 10 по ГОСТ 1050, являются предпочтительным конструкционным материалом в широком диапазоне температур от –40 до +450 °C благодаря своим превосходным пластическим свойствам. Эта группа сталей характеризуется отличной свариваемостью, устойчивостью к образованию флокенов и отсутствием отпускной хрупкости в процессе эксплуатации. Высокая пластичность делает эти стали незаменимыми при изготовлении деталей и узлов машин, требующих значительных пластических деформаций (например, при холодной штамповке, высадке, гибке и других видах обработки давлением). При этом следует отметить, что указанные стали обычно применяются для деталей и узлов с умеренными статическими нагрузками в условиях эксплуатации [1–3]. В обычной металлообработке низкоуглеродистые стали из-за низкого содержания в них углерода традиционно не подвергаются интенсивной термической обработке для повышения прочности. Это связано с тем, что стандартные методы термической обработки, такие как закалка и отпуск, оказывают незначительный эффект на прочностные характеристики таких сталей. Причина этого заключается в ограниченных возможностях изменения микроструктуры стали с низким содержанием легирующих элементов и углерода. Повышение прочности зачастую сопровождается существенным снижением пластичности, что делает подобный подход нецелесообразным для большинства применений. Низкоуглеродистые стали ценятся прежде всего за свою высокую пластичность и свариваемость, необходимые для различных методов обработки давлением [4, 5]. Однако сталь 10, содержащая немного больше углерода (0,07–0,14 %), представляет собой исключение из этого правила. Небольшое, но достаточное повышение содержания углерода открывает возможности для применения более эффективных методов термической обработки. Нормализация, закалка с высоким отпуском и отжиг оказывают заметное влияние на микроструктуру стали 10, приводя к более тонкому и равномерному распределению карбидов и, как следствие, к улучшению механических свойств [6]. Эти методы позволяют регулировать баланс между прочностью и пластичностью, подбирая оптимальный режим обработки для конкретных условий эксплуатации. Применение этих методов позволяет получить сталь с улучшенными характеристиками прочности, не жертвуя существенно ее пластичностью [7–9]. Для дальнейшего улучшения эксплуатационных характеристик стали 10, в частности для достижения более высокого уровня прочности и устойчивости к усталостному разрушению, перспективным направлением является применение деформационной термоциклической обработки (ДТЦО) в сочетании с последующей термической обработкой. ДТЦО, представляющая собой циклическое воздействие высоких температур и пластической деформации, позволяет добиться более тонкой и измельченной микроструктуры, уменьшить внутренние напряжения и улучшить равномерность свойств по сечению изделия [11–14]. Комбинирование ДТЦО с последующей нормализацией или закалкой с высоким отпуском позволяет получить сталь со значительно улучшенными механическими свойствами, оптимизированными для конкретных условий работы, что расширяет область применения низкоуглеродистых сталей. Исследования [1–10] свидетельствуют о положительном влиянии ДТЦО не только на механические характеристики, но и на широкий спектр свойств материалов. Данный метод оказывает позитивный эффект на физические, технологические и эксплуатационные свойства разнообразных материалов, начиная от чугунов [15] и включая стали с различным химическим составом [1, 2, 16–18]. Эффективность ДТЦО также подтверждается исследованиями алюминиевых сплавов, в частности заэвтектических силуминов [4–6]. Этот комплексный подход позволяет оптимизировать внутреннюю структуру материала, создавая более благоприятные условия для распределения напряжений и повышения пластичности и прочности. Механизмы улучшения свойств, достигаемые посредством ДТЦО, представляют собой сложный процесс перераспределения внутренних напряжений и структурных изменений в металле. В результате применение данного метода позволяет существенно повысить прочность, пластичность, коррозионную стойкость и долго-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1