Термомеханическая обработка

Вид материала

Документы

Содержание Б. Б. Страумал, М. Н. Волков, А. С. Хрущева, А. О. Родин Особенности термомеханической обработки Влияние внешнего магнитного поля в температурном интервале сверхпластичности Донской государственный технический университет, Ростов на Дону. Упрочнение сталей с метастабильным аустенитом двукратной холодной пластической деформацией

Подобный материал:

• ˝Термическая обработка и термомеханическая обработка обсадных труб из стали 36Г2С, 322.83kb.
• Тема: обработка конструкционных материалов лекция 16 Обработка конструкционных материалов, 82.83kb.
• План изложения материала Обработка на токарных станках. Обработка на револьверных станках, 805.29kb.
• Санитарная обработка людей. Частичная санитарная обработка, ее назначение и порядок, 89.61kb.
• Специальная обработка, 1624.5kb.
• Обработка сырья растительного происхождения, 173.07kb.
• Информатизации структур государственной службы реферат, 60.69kb.
• Лекция 12 Химико-термическая обработка стали, 105.18kb.
• Прием и обработка радиосигналов, 26.23kb.
• Метод гидрокавитационной дезактивации и очистки поверхностей, 29.16kb.

^

Б. Б. Страумал^*,**, М. Н. Волков^**, А. С. Хрущева^*, А. О. Родин^**

^*Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка.

^**Московский государственный институт стали и сплавов, Москва.

Границы зерен существенным образом определяют свойства поликристаллов, в особенности в тех случаях, когда размер зерен лежит в интервале от нескольких микрон до нескольких нанометров, а на границах зерен оказывается от нескольких процентов до трети общего числа атомов материала. В результате целого ряда исследований, проведенных в последние годы, на объемных фазовых диаграммах начали появляться линии равновесных зернограничных фазовых переходов. При пересечении этих линий резко изменяются свойства поликристаллических материалов, в частности, их диффузионная проницаемость, хрупкость, скорость пластической деформации и максимальное удлинение, скорость миграции границ и роста зерен, электросопротивление и т.д.

Зернограничные фазовые переходы смачивания жидкой фазой происходят в двухфазной области фазовой диаграммы, в которой в равновесии находятся жидкая L и твердая S фазы. Выше температуры зернограничного фазового перехода смачивания граница зерен не может более сосуществовать в равновесном контакте с расплавом. Слой жидкой фазы должен заменить границу зерен.

Точно также в двухфазных областях объемных фазовых диаграмм, где в равновесии находятся две твердых фазы S₁ и S₂, может – в принципе – происходить зернограничный фазовый переход «смачивания» границ зерен в твердой фазе S₁ второй твердой фазой S₂. Выше температуры зернограничного фазового перехода «смачивания» второй твердой фазой граница зерен в твердой фазе S₁ не может более сосуществовать в равновесном контакте с второй твердой фазой S₂. Слой второй твердой фазой S₂. должен заменить границу зерен в фазе S₁. Такое превращение происходит, если энергия двух межфазных границ между фазами S₁ и S₂ меньше энергии границ зерен.

Зернограничный фазовый переход «смачивания» границ зерен в твердой фазе S₁ второй твердой фазой S₂ был впервые обнаружен и исследован нами в сплаве Zn–5 вес.% Al. При температурах ниже 283°C фаза (Al) не смачивает границы зерен в фазе (Zn) и имеет форму отдельных частиц. При дальнейшем повышении температуры в поликристалле появляются границы зерен Zn/Zn, полностью покрытые слоем фазы (Al). С ростом температуры доля таких границ растет и достигает 40%при температуре эвтектики. Участки искривленных границ зерен имеют разную энергию. Наблюдалось, как на искривленной границе зерен в фазе (Zn) меняются условия “смачивания”.

Приведены предварительные результаты о том, что зернограничный фазовый переход «смачивания» границ зерен второй твердой фазой наблюдается и в двухфазных областях феррит+аустенит и аустенит+цементит фазовой диаграммы Fe–C.

Авторы благодарят за финансовую поддержку Российский фонд фундаментальных исследований (проекты 04-03-32800 и 03-02-04000), программу научных обменов НАТО (проект PST.CLG.979375), программу ИНТАС (проект 03-51-3779) и Миннауки и образования ФРГ и РФ (проект RUS 04/014).

^ ОСОБЕННОСТИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ С МЕТАСТАБИЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ

Б. М. Эфрос^*, С. В. Гладковский^**, Л. В. Лоладзе^*,

В. Р. Бараз^**, О. В. Прокофьева<sup>*

*</sup>Донецкий физико -технический институт НАНУ, Донецк, Украина.

^**Уральский государственный технический университет, Екатеринбург

Для слабо стареющих аустенитных сплавов системы Fe–Cr-Ni эффективным способом достижения высоких значений прочностных свойств является термомеханическая обработка. В таких сталях существенная роль старения как заключительной технологической операции проявляется благодаря структурным изменениям, подготовленным предшествующей пластической деформацией.

Изучены структурные и фазовые превращения в метастабильных аустенитных сталях на основе Fe-Cr-Ni- и Fe-Mn-Cr-твердых растворов при термомеханической обработке. Реализация данных превращений в исследованных сталях с метастабильным аустенитом при пластической деформации и старении в цикле термомеханической обработки сопровождается изменением их механических свойств. Показано, что эффект термомеханического упрочнения определяется наличием метастабильного аустенита и возможностью развития мартенситного -превращения. При этом, вклад образующегося -мартенсита деформации в большей мере проявляется на этапе деформационного старения.

Исследования показали, что при проведении холодной пластической деформации наблюдается разрыхление аустенитных сталей вследствие накопления несплошностей (микропор и микротрещин). Этот эффект заметнее проявляется в сталях с метастабильным аустенитом. В процессе последующего старения может происходить самозалечивание дефектов. Это возможно в том случае, если их образование на этапе предшествующего деформирования не выходит за пределы стадии формирования упруго равновесных микропор и микротрещин.

В работе показано, что образование несплошностей может быть уменьшено регулированием вида напряженного состояния, например, путем повышения доли сжимающих напряжений в очаге деформации. Подобная схема нагружения достигается при проведении деформации гидродинамическим волочением и гидроэкструзией.

Деформирование в условиях преобладания сжимающих напряжений стимулирует в метастабильных аустенитных сталях Fe-Mn-Cr- композиции развитие мартенситного превращения типа , идущего с уменьшением удельного объема, и препятствует мартенситной реакции, связанной с образованием -мартенсита. Высокая интенсивность деформационного упрочнения при гидроэкструзии Fe-Mn-Cr сталей с низким содержанием углерода (С  0,03 %) обусловлена существенной активизацией мартенситного - превращения и процессов деформационного двойникования.

^ ВЛИЯНИЕ ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ТЕМПЕРАТУРНОМ ИНТЕРВАЛЕ СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ

МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ.

В. н. Пустовойт, О. Ю. сорочкина.

^ Донской государственный технический университет, Ростов на Дону.

Исследования проводили на модельной стали 120Х6 (температура М_н=10⁰С). Магнитное поле напряженностью 2,0 МА/м получали в межполюсном зазоре 20 мм электромагнита ФЛ-1. После нагрева в аустенитную область и выдержки образцы ø3 мм и длиной 18мм переносились в межполюсной промежуток и длительно охлаждались в потоке воды (t=20, 10 и 0⁰С).

Известно, что аустенит при температурах несколько выше начала перлитного распада проявляет суперпарамагнитные свойства, вызванные особым магнитным расслоением из-за образования ансамбля ферромагнитноупорядоченных кластеров, образующихся и аннигилирующих по статистическим законам. При воздействии внешним магнитным полем степень магнитного расслоения матрицы усиливается, а ферромагнитные кластеры, воспринимая энергию внешнего поля через магнитострикционные напряжения, изменяют поля упругих сил решетки аустенита и этим способствуют снижению энергетического барьера для образования зародышевого центра критического размера. Это инициирует в поле магнитострикционных напряжений расщепление полных дислокаций с образованием дефектов упаковки и развития превращения по схеме γ→д.у.→α.

Исследование структуры стали 120Х6 после охлаждения до температур, лежащих выше М_н показало, что под действием магнитного поля образуется мартенсит (до 40% объема при охлаждении в ледяной воде). По своей морфологии и субструктуре кристаллы мартенсита близки к мартенситу охлаждения и, очевидно, являются мартенситом «напряжения». При аналогичном охлаждении без магнитного поля мартенсит не образуется. Таким образом, в температурном интервале М_д – М_н, где проявляется эффект сверхпластичности, малые магнитострикционные напряжения (8МПа) способны вызвать образование мартенсита в микрообъемах аустенита с ферромагнитным упорядочением.

Это обстоятельство позволяет, в частности, использовать внешнее магнитное поле для «внутренней» правки изделий, склонных к короблению при закалке. Мартенсит напряжения, образующийся в температурном интервале сверхпластичности аустенита, то есть при температурах выше Мн, испытывает распад «in statu nasсendi», что снижает уровень структурных напряжений при закалке и вероятность коробления изделий. Эффект усиливается, если вектор магнитного потока параллелен длинной оси изделия. В этом случае имеет место своеобразное «заневоливание» изделия.

^ УПРОЧНЕНИЕ СТАЛЕЙ С МЕТАСТАБИЛЬНЫМ АУСТЕНИТОМ ДВУКРАТНОЙ ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ

С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ И ОКОНЧАТЕЛЬНЫМ ОТПУСКАМИ