Магнитогорский государственный университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия

М. В. Чукин, главный научный сотрудник НИИ «Наносталей», докт. техн. наук, профессор, эл. почта: m.chukin@mail.ru
Ю. Ю. Ефимова, доцент кафедры литейных процессов и материаловедения, канд. техн. наук, доцент
Н. В. Копцева, профессор кафедры литейных процессов и материаловедения, докт. техн. наук, профессор

Неоднократно в различных публикациях было показано, что термоэлектродвижущая сила (ТЭДС) может быть использована для контроля упругой и пластической деформации и физико-механических свойств металлов и сплавов. Поэтому достаточно актуальным является развитие представлений в этой области, особенно для холоднодеформированной стали, которая имеет широкое практическое применение. Задачей данного исследования было подтвердить (или опровергнуть) гипотезу о зависимости величины ТЭДС от распределения твердости по длине и ширине холоднокатаной ленты для оценки перспектив использования метода ТЭДС при изучении неоднородности механических свойств стальной полосы, полученной холодной прокаткой. Целью этого сообщения является разработка методики проведения исследований с использованием метода ТЭДС. Представлено описание оригинальной методики определения ТЭДС образцов холоднокатаной ленты из стали марки 08Ю с использованием модуля PocketJaw комплекса Gleeble 3500, отличающейся от известных тем, что для предотвращения возможного влияния электромагнитных полей на значения ТЭДС при нагреве прямым пропусканием электрического тока применялся специальный нагревательный элемент с передачей тепла от нагревательного элемента к исследуемым образцам по механизмам, моделирующим нагрев в печи. Предложен показатель степени температурной неоднородности образца, формализованный как ΔТ/ТС2, где в числителе — разница температур между «горячим» ТС2 и «холодным» ТС3 концами (ΔТ=ТС2–ТС3), а в знаменателе — абсолютное значение температуры в зоне нагрева ТС2. Доказано, что данный показатель оценивает величину ТЭДС независимо от термических условий проведения эксперимента. Показано, что использование показателя степени температурной неоднородности ΔТ/ТС2 позволило выявить закономерности изменения величины ТЭДС в процессе термического воздействия на холоднокатаную ленту. Установлено, что наибольшие значения ТЭДС наблюдаются при изотермической выдержке, характеризующейся максимальной температурой ТС2, при этом абсолютные значения ТЭДС, измеренной в разных образцах по длине и ширине ленты, различны, что подтверждает зависимость ТЭДС от состояния и характеристик материла холоднокатаной ленты.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования России (проект FZRU-2025-0003).

1. Полякова М. А., Телегин В. Е., Голубчик Э. М. Анализ требований стандартов на стальную холоднокатаную ленту // Черные металлы. 2010. № 7. С. 20–26.
2. Грудев А. П., Машкин Л. Ф., Ханин М. И. Технология прокатного производства — М. : Металлургия, 1994. — 656 с.
3. Гук С. В. Неравномерность пластической деформации холоднокатаных сталей повышенной прочности в процессах листовой штамповки: дис. ... канд. техн. наук. — Москва, 2006. — 191 с.
4. Колмогоров Г. Л., Кузнецова Е. В. Технологические остаточные напряжения после обработки металлов давлением // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2016. Т. 16. № 1. С. 41–45.
5. Weng C. C., Pekoz T. Residual stresses in cold‐formed steel members // Journal of Structural Engineering. 1990. Vol. 116, No. 6. Р. 167–189. DOI: 10.1061/(asce)0733-9445(1990)116:6(1611)
6. Файрушин А. М., Маркелов Д. А., Марченко И. А. Исследование закономерностей возникновения остаточных напряжений в листовом металле после операций гибки в холодном состоянии // Нефтегазовое дело. 2020. № 4. С. 74–84.
7. Макеев С. А., Горьковенко В. А., Сеитов Е. А. и др. Определение остаточных напряжений в сжатых полках арочных стальных тонколистовых холоднокатаных профилированных листов // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. 2019. Т. 16. № 6 (70). С. 758–765.
8. Галкин В. И., Головкин П. А. Причины автодеформации точных деталей из сплава 29НК-ВИ, изготовленных с использованием полученных холодной вытяжкой листовых заготовок // Технология машиностроения. 2024. № 3. С. 15–23.
9. Коликов А. П., Лютцау А. В., Лисунец Н. Л. и др. Влияние остаточных напряжений на качество изделий при холодной обработке давлением листовых заготовок // Известия МГТУ МАМИ. 2011. № 2 (12). С. 139–144.
10. Грибачев Я. В., Вобликов Г. А. К вопросу об анализе напряженно-деформированного состояния и повреждаемости при формовке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 1. С. 649–652.
11. Травин В. Ю., Исаева А. Н. Оценка неоднородности деформации и механических свойств в стенке детали при вытяжке с утонением толстостенных осесимметричных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. № 9-2. С. 393–397.
12. Барышников М. П., Чукин М. В., Бойко А. Б. и др. Методы исследования механических характеристик металлов и сплавов в процессах обработки давлением с учетом неоднородности структуры // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2014. № 4 (48). С. 26–31.
13. Сарычева И. А. Метод и алгоритмы обработки информации для оценки механических характеристик холоднокатаных углеродистых сталей: дис. ... канд. техн. наук. — Череповец : Череповецкий государственный университет, 2012. — 130 с.
14. Осипок Т. В., Зайдес С. А. Оценка анизотропии механических свойств листового проката из углеродистой стали // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 5 (154). С. 1007–1018.
15. Tibar H. B., Jiang Z. Y. Analysis of strip shape and profile, and mechanical properties during asymmetrical cold rolling // International journal of scientific and technical research in engineering (IJSTRE). 2016. Vol. 1, Iss. 3. Р. 85–105.
16. Орешко Е. И., Уткин Д. А., Ерасов В. С. и др. Методы измерения твердости материалов (обзор) // Труды ВИАМ. 2020. № 1 (85). С. 101–117.
17. Udalov A. A., Udalov Al. V., Parshin S. Indentation size effect during measuring the hardness of materials by spherical indenter // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299. Р. 1172–1177.
18. Shatalov R. L., Pham V. H., Tran V. Q. Relationships between the hardness and the main mechanical properties of nonferrous metal alloy strips upon cold rolling // Russ. Metall. 2024. Vol. 7. Р. 1776–1782.
19. Zhang D., Hu L., Liu B. et al. Relationship between hardness and deformation during cold rolling process of complex profiles // Mech. Eng. 2023. Vol. 36. 120
20. Du S., Qiu S. Optimization study on hardness of cold rolled strip steel based on a data-driven approach // Transactions on Computer Science and Intelligent Systems Research. 2024. Vol. 6. Р. 398–404.
21. Казанкин В. А., Казанкина Е. Н. Об использовании методов индентирования для построения диаграммы растяжения // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2025. № 3 (298). С. 10–13.
22. А. с. SU 278181 A1. Способ непрерывного магнитного контроля твердости и предела прочности протяженных стальных изделий / Томилов Г. С. ; заявл. 03.12.1968 ; опубл. 05.08.1970.
23. Матюк В. Ф. Состояние неразрушающего контроля механических свойств и штампуемости листового проката сталей в технологическом потоке производства // Неразрушающий контроль и диагностика. 2012. № 3. С. 3–24.
24. Пат. 2765768 C2 РФ. Способ и устройство для непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств металлического материала, в частности стали, в процессе холодного деформирования / Феррайоло А. ; заявл. 29.03.2018 ; опубл. 02.02.2022
25. Матюк В. Ф., Мельгуй М. А. Новые методы и средства магнитного контроля механических свойств изделий // Литье и металлургия. 2004. № 2. С. 138–143.
26. Кисельгоф З. Ш. Исследование и разработка электромагнитных методов неразрушающего контроля твердости прокатной ленты в технологическом потоке: дис. ... кандидата технических наук. — Москва, 1972. — 208 с.
27. Лухвич А. А., Каролик А. С., Шарандо В. И. Структурная зависимость термоэлектрических свойств и неразрушающий контроль. — Минск : Наука и техника, 1990. — 192 с.
28. Беленький А. М., Дмитриева Е. Э., Хадзарагова Е. А. и др. Термоэлектрический эффект в приборах черной металлургии // Черные металлы. 2024. № 5. С. 63–73.
29. Блатт Ф. Дж., Шредер П. А., Фойлз К. Л. и др. Термоэлектродвижущая сила металлов. — М. : Металлургия, 1980. — 248 с.
30. Лившиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. — М. : Металлургия, 1980. — 320 с.
31. Каролик А. С., Копылов В. И., Шарандо В. И. Исследование возврата микрокристаллической меди по результатам измерения твердости, электросопротивления и термоэдс // Деформация и разрушение материалов. 2008. № 12. С. 22–28.
32. Кочкин Ю. П., Чернега А. Х., Шевченко С. Г. Изменение термоэлектродвижущей силы, обусловленной упругой деформацией стальной проволоки при растяжении // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2006. № 3. С. 49–50.

33. Солдатов А. И., Солдатов А. А., Костина М. А. Современные тренды применения термоэлектрического метода в неразрушающем контроле (обзор) // Дефектоскопия. 2024. № 2. С. 64–83.
34. ГОСТ 503–81. Лента холоднокатаная из низкоуглеродистой стали. — Введ. 01.01.1983.
35. ГОСТ 9045–93. Прокат тонколистовой холоднокатаный из низкоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки. Технические условия. — Введ. 01.01.1997.