Исследование процессов структурообразования, развивающихся при отжиге холоднокатаного листа автомобильных сталей, и разработка комплекса физически обоснованных математических моделей для количественного описания этих процессов, а также предсказания значений определяющих параметров конечной микроструктуры листа и его механических свойств

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-19-01178

НазваниеИсследование процессов структурообразования, развивающихся при отжиге холоднокатаного листа автомобильных сталей, и разработка комплекса физически обоснованных математических моделей для количественного описания этих процессов, а также предсказания значений определяющих параметров конечной микроструктуры листа и его механических свойств

Руководитель Рудской Андрей Иванович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" , г Санкт-Петербург

Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-203 - Фазовые равновесия и превращения

Ключевые слова Стали, структура и механические свойства, холодная прокатка, отжиг, физическое и математическое моделирование

Код ГРНТИ53.49.05

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Данный Проект нацелен на решение актуальной и масштабной проблемы мирового уровня, лежащей в русле одного из направлений НТИ (Национальной Технологической Инициативы), входящих в группу «Технологии», а именно, к направлению «Цифровое проектирование и моделирование». В рамках предлагаемого Проекта проводится систематическое экспериментальное исследование совокупности процессов структурообразования, развивающихся при отжиге холоднокатаного листа автомобильных сталей, произведенных в промышленных условиях и значительно отличающихся по содержанию основных легирующих элементов (углерода, марганца, титана, ниобия: 0.004≤С≤0.09; 0.1≤Mn≤0.72; 0.002≤Ti≤0.066; 0.001≤Nb≤0.023 масс.%). При этом исследуются как кинетика всех ключевых процессов структурообразования, развивающихся при отжиге (возврат, рекристаллизация, нормальный рост рекристаллизованного зерна феррита, аустенитизация в условиях непрерывного нагрева и распад частично аустенитизированных структур при их охлаждении), так и формирующиеся при этом микроструктуры сталей. Разрабатываются физически обоснованные математические модели для количественного описания кинетики перечисленных процессов структурообразования и расчета значений параметров формирующихся микроструктур с учетом эффектов химического состава стали, а также компьютерные программы, реализующие эти математические модели, с помощью которых на основе базы полученных экспериментальных данных проводится определение значений эмпирических параметров моделей. В результате объединения разработанных моделей/компьютерных программ, создается интегральная компьютерная модель, позволяющая количественно описывать эволюцию микроструктуры стали при произвольных режимах отжига, используемых на практике, и предсказывать значения определяющих параметров конечных микроструктур, а также их механические свойства. Актуальность проблемы, поставленной в Проекте, определяется необходимостью создания инновационных интеллектуальных технологий производства автомобильного листа, имеющих значительный потенциал в части оптимизации химических составов рассматриваемых сталей и разработки энергосберегающих режимов их отжига, которые могут быть использованы для ускоренного развития соответствующего производственного сектора отечественных металлургических комбинатов, достигаемого с одновременным снижением энергозатрат. Научная новизна проблемы определяется следующими моментами: − При выполнении данного Проекта предполагается провести систематическое экспериментальное исследование ключевых процессов эволюции микроструктуры при отжиге набора практически важных холоднокатаных автомобильных сталей с широким диапазоном изменения химического состава, что позволит установить закономерности его влияния как на кинетику этих процессов, так и на формирующиеся микроструктуры. Результаты такого исследования, несомненно, представляют научный и практический интерес для физического материаловедения. − При разработке интегральной математической модели предполагается предложить и опробовать оригинальные подходы, позволяющие количественно описать установленные эффекты химического состава, что также представляет значительный научный интерес, поскольку в современной научной литературе данные вопросы освещены весьма ограничено.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Соколов Д.Ф., Жителев П.С., Васильев А.А., Соколов С.Ф. ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУР И КОНЦЕНТРАЦИЙ УГЛЕРОДА, ОТВЕЧАЮЩИХ ПАРАРАВНОВЕСИЮ ОСНОВНЫХ ФАЗ В СРЕДНЕЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ American Scientific Journal, №16(1), C. 42-49 (год публикации - 2017)

2. Васильев А.А., Соколов С.Ф., Жителев П.С., Соколов Д.Ф., Колбасников Н.Г., Рудской А.И. МОДЕЛЬ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗМЕРА РЕКРИСТАЛЛИЗОВАННОГО ЗЕРНА ФЕРРИТА ПОСЛЕ ОТЖИГА ХОЛОДНОКАТАНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ СТАЛЕЙ Журнал "Деформация и разрушение материалов", №2, С. 20-24 (год публикации - 2018)

3. Васильев А.А., Колбасников Н.Г., Рудской А.И., Соколов Д.Ф., Соколов С.Ф. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ НАГРЕВЕ ХОЛОДНОКАТАНОГО ЛИСТА АВТОМОБИЛЬНЫХ СТАЛЕЙ Журнал "Сталь", №10, С. 48-56 (год публикации - 2017)

4. Васильев А.А., Соколов С.Ф., Жителев П.С., Соколов Д.Ф., Митрофанов А.В. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ СТАЛЕЙ American Scientific Journal, №16(1), C. 38-42. (год публикации - 2017)

5. Голубков Н.А., Васильев А.А., Золоторевский Н.Ю. МОДЕЛИРОВАНИЕ АУСТЕНИТИЗАЦИИ РЕКРИСТАЛЛИЗОВАННЫХ ПОСЛЕ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ СТАЛЕЙ Сборник докладов научного форума с международным участием "Неделя науки СПбПУ−2017" (год публикации - 2017)

Публикации

1. Васильев А.А., Соколов Д.Ф., Соколов С.Ф., Глухов П.А., Колбасников Н.Г., Митрофанов А.В. Model for Predicting the Lankford Coefficient of Industrial Sheet of Automotive Steels Журнал «Steel in Translation», V.48, No.2, P. 109–115 (год публикации - 2018)
10.3103/S0967091218020146

2. Васильев А.А., Рудской А.И., Глухов П.А., Соколов С.Ф., Колбасников Н.Г. Investigation of Recrystallization Degree during Annealing of Cold-rolled Automotive Steels by Methods of EBSD-analysis and Hardness Measurement Журнал «Russian Metallurgy (Metally)» (год публикации - 2018)
10.31044/1814-4632-2018-10-28-35

3. Васильев А.А., Соколов С.Ф., Голубков Н.А., Зисман А.А., Соколов Д.Ф., Рудской А.И. Artifacts of Stress Relaxation Technique to Fit Recovery Activation Parameters for Low Carbon Steels Журнал «Materials Physics and Mechanics» (год публикации - 2019)

4. Голубков Н.А., Васильев А.А., Соколов С.Ф. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ВОЗВРАТА ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ОТЖИГЕ ДЕФОРМИРОВАННЫХ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ Сборник трудов 60 международной научной конференции «Актуальные проблемы прочности», Витебск: УО «ВГТУ», С.165−167 (год публикации - 2018)

5. Васильев А.А., Соколов Д.Ф., Соколов С.Ф., Глухов П.А., Рудской А.И. MATHEMATICAL MODEL FOR EVALUATING LANKFORD COEFFICIENT IN AUTOMOTIVE SHEET STEELS Proceedings of the 27th International Conference on Metallurgy and Materials «METAL 2018» (год публикации - 2019)

6. Васильев А.А., Голиков П.А. Carbon Diffusion Coefficient in Alloyed Ferrite Журнал «Materials Physics and Mechanics», V.39, P. 111–119 (год публикации - 2018)
10.18720/MPM.3912018_17

Публикации

1. Васильев А.А., Соколов С.Ф., Жителев П.С., Соколов Д.Ф., Колбасников Н.Г. Исследование и моделирование кинетики роста рекристаллизованного зерна феррита при отжиге холоднокатаных листов из автомобильных сталей Журнал "Сталь", № 11, сс. 59-64 (год публикации - 2019)

2. Васильев А.А., Соколов Д.Ф., Соколов С.Ф., Колбасников Н.Г. Modeling of Austenitization Kinetics under Continuous Heating of Steels with Complex Microstructure Журнал "Procedia Manufacturing" (год публикации - 2019)

3. Рудской А.И., Колбасников Н.Г. Цифровые двойники технологий термомеханической обработки сталей Журнал "Металловедение и термическая обработка металлов" (год публикации - 2020)

4. Васильев А.А., Соколов Д.Ф., Соколов С.Ф., Рудской А.И. INVESTIGATION AND MODELING THE AUSTENITIZATION KINETICS OF STEELS WITH COMPLEX MICROSTRUCTURE UNDER CONTINUOUS HEATING Журнал «Materials Physics and Mechanics», No. 4, Vol. 42, pp. 423-435 (год публикации - 2019)
10.18720/MPM.4242019_7

5. Васильев А.А., Голиков П.А. МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ УГЛЕРОДА В СТАЛЯХ И ПРИМЕРЫ ИХ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Изд-во СПбПУ, Санкт-Петербург (год публикации - 2019)

6. Рудской А.И. Научные основы управления структурой и свойствами сталей в процессах термомеханической обработки РАН, Москва (год публикации - 2019)

7. Васильев А.А., Соколов С.Ф., Соколов Д.Ф., Голубков Н.А. ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВРЕМЕНИ ВОЗВРАТА ПЛОЩАДКИ ТЕКУЧЕСТИ И ВЕЛИЧИНЫ BH−ЭФФЕКТА В ПРОМЫШЛЕННОМ ЛИСТЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ СТАЛЕЙ Изд-во ТГУ, Тольятти (год публикации - 2019)

8. Соколов Д.Ф., Соколов С.Ф., Васильев А.А., Колбасников Н.Г., Рудской А.И. Моделирование механических свойств отожженного холоднокатаного листа промышленных сталей ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, Санкт-Петербург, с. 121 (год публикации - 2019)