Автореферат (1026056), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Испытания проводились наплоских образцах с размером рабочей частитермопара №210x2,5x1,75мм,геометрияобразцовбылаполучена методом электроэрозии.термопара №3 – температура печи, °CДля исследования влияния размера зерна нахарактеристикисталиприРис.1. Схема крепления механическиеобразцаиустановки повышенных температурах были исследованычетыре группы образцов с различным размеромконтактных термопар.зерна. Образцы первой группы с размером зерна735±11мкм являлись исходными образцами. Образцы второй, третьей ичетвертой групп с размером зерен 20±5мкм, 8±2мкм и 6±2мкм, соответственно,были получены аустенизацией и методом термоциклической обработки.
Дляустановления влияния морфологии и фазового состава на процессдеформирования была выбрана четвертая группа образцов с размером зерна6±2мкм. Приведенные результаты испытаний являются результатомосреднения не менее чем трех повторных экспериментов.Приведена методика обработки экспериментальных диаграмм и расчетаосновных параметров материала по экспериментальным данным. А такжепоказана методика анализа микроструктуры образцов после испытаний с цельюопределения механизма деформации и разрушения.В третьей главе приведены результаты экспериментального исследованиямеханических свойств стали при испытаниях на одноосное растяжение винтервале температур от 650°C до 950°C и скоростей от 10-4 с-1 до 0.01с-1.Проведен анализ влияния размера зерна, морфологии, фазового состава,температуры, и скорости деформации на механические свойства стали.
Такжепредложена методика двухэтапного деформирования с целью получениябольших деформаций (до 30%) при температуре 730°C.Приведены результаты экспериментальных исследований влиянияразмера зерна на деформирование низкоуглеродистой мартенситной стали притемпературах 850°C и 730°C. Выбор температур был основан на необходимостиполучения результатов для однофазного и двухфазного состава стали. Несмотряна большие различия размеров зерен в изученных образцах, поведениеобразцов при деформации при высоких температурах схожи, уровеньнапряжений и максимальная деформация незначительно зависят от исходногоразмера зерна (Рис.2). Влияние размера зерна на чувствительность к скоростидеформации несущественно.σ/σmax730°C1,2Чувствительность к скоростидеформации немного выше0,9при температуре 850°C, но850°Cвсегда в пределах от 0,15 до0,635±11 мкм0,17, что характерно для20±5мкм0,3дислокационной ползучести.8±2 мкмУровень напряжения при6±2 мкм.0ε, с-1730°С выше, чем при 850°С и00,00040,00080,0012эта разница основана на двухРис.2.Максимальноенапряжениепри факторах: температуреирастяжении в зависимости от скорости фазовом составе.деформации и температурыдляСравнениекривыхобразцов с различным размером зерна.деформированиядляоднофазного(аустенит)идвухфазного состояния (аустенит и мартенсит) образцов показало, что наличиевторой фазы сильно влияет на поведение материала при растяжении при8высоких температурах (Рис.3).
Кривая деформирования однофазного образцаимеет заметное упрочнение. Снижение напряжения до разрушения начинаетсяпозже, чем для двухфазного состояния, однако это, в основном, связано сповышением температуры, так как максимальная однородная деформацияотличается незначительно.Существенные различия наблюдались при исследовании микроструктурыобразцов после испытаний при 730°С и при 850°С. Термообработанныеобразцы после деформирования при 850°С имеют микроструктуру сравноосными зернами, размер которых незначительно отличается отначального, как в области однородных деформации, так и в области шейки.Образцы после деформации при 730°С имеют равноосные зерна с начальнымразмером только в области однороднойσ/σmax1,2850 Cдеформации, в то время как в области1730 Cшейки, микроструктура состоит из0,8небольших зерен (около 2 мкм) и0,6удлиненных зерен мартенсита.
При 730°С0,4в зоне шейки происходит динамическая0,2рекристаллизация,чтоприводиткε0измельчениюзерна.Микроструктура00,20,40,6исходного образца в обоих случаях сильноРис.3. Кривые деформирования отличаласьоттермообработанныхпри 730°С (двухфазное образцов, что, в первую очередь, связано ссостояние)и850°С влиянием размера зерна.(однофазное состояние).Проведено исследование влияниятемпературы и фазового состава надеформирование низкоуглеродистой мартенситной стали, на группе образцов сразмером зерна 6±2мкм. Испытания проводились в диапазоне температур от600°С до 950°С, который был разделен на три подинтервала в соответствии сфазовым составом: 800°С - 950°С, 680°С - 800°С и 650°С - 680°С. Для каждогоинтервала температур были проведены две серии испытаний:1.
Испытания на растяжение со скачкообразным изменением скоростидеформации с целью определения чувствительности к скоростидеформации и установления механизма деформации;2. Испытания на растяжение с постоянной скоростью деформации дляустановления уравнения состояния материала.Результаты исследования поведения материала в интервале температураустенитной фазы (800°С - 950°С) показали, что механизм деформации независит от размера зерна и имеет низкую чувствительность к скоростидеформации, близкой к 0,18. Анализ микроструктуры, а также найденноезначение энергии активации деформации показали, что во время деформациипроисходит процесс рекристаллизации.Предложена методика для исследования деформирования аустенитнойфазы при температурах ниже 800°С . С помощью данной методики было9установлено, что свойства аустенита при температурах от 700°С до 800°С могутбыть получены путем интерполяции свойств, определенных при более высокихтемпературах.Результаты испытаний в интервале температур фазового перехода (680°С 800°С) показали, что упрочнение увеличивается с увеличением температурыдеформирования.Исследованиепроцессадеформированиянизкоуглеродистоймартенситной стали в интервале температур мартенситной фазы 600°С - 680°Споказало, что механизм деформации при температурах выше 650°С отличаетсяот механизма деформации при более низких температурах, в виду активациидвижения дислокаций.Влияниетемпературынаσ, MПaεнапряжениедеформация2501максимальныенапряжениепри2000,8растяженииидеформациюдоразрушения показано на Рис.
4. При1500,6увеличении температуры, максимальное1000,4напряжение уменьшается, в то время как500,2максимальнаядеформациядо00разрушения заметно увеличивается лишь650700750800850900950T, CпритемпературеконцафазовогоРис.4. Максимальные напряжения перехода, Aс3 (Aс3 = 800 °C при скоростии максимальная деформация нагрева 10°С/мин).до разрушения в зависимостиНа основании анализа результатовот температуры.испытанийпредложенаметодикадеформированиянизкоуглеродистоймартенситной стали, позволяющая повысить пластические свойства материала.Известно, что уменьшение размера зерна может привести к увеличениюдеформируемости стали, с этой целью был проведен двухэтапный эксперимент.Двухэтапный эксперимент предполагает, что растяжение проводится с двумяразличными скоростями деформации.
На первом этапе происходитдеформирование с большой скоростью деформации с целью активациипроцесса динамической рекристаллизации иполучения мелкозернистойструктуры. На втором этапе происходит деформирование полученноймелкозернистой структуры с малой скоростью деформации.На основании экспериментальных данных были построены зависимостидеформаций начала образования шейки и активации рекристаллизации отскорости деформации. Исходя из анализа этих зависимостей, для первого шагабыла выбрана скорость деформации 0,04с-1, после достижения деформации 0,2скорость уменьшалась до 0,0004с-1 .Установлено, что использование методики двухэтапного деформированияв интервале температур, соответствующих двухфазной структуре, способствуетуменьшению продолжительности деформирования и увеличению областиоднородной деформации, а также максимальной деформации до разрушения.10Основнымирезультатамитретьейглавыявляютсяданныеэкспериментальных исследований, на основе которых может быть установлензакон деформирования низкоуглеродистой мартенситной стали, учитывающийсвязь структурного состояния с комплексом механических свойств.
А такжеметодика двухэтапного деформирования, способствующая повышениюпластических свойств стали.В четвертой главе представлено определение уравнения состояния сталис учетом морфологии и фазового состава, а также проведена верификацияполученных уравнений.На основе экспериментальных исследований было установлено, чтофазовый состав стали влияет на его механические характеристики. Поэтомубыло выделено четыре интервала температуры, в зависимости от морфологии ифазового состава.
При температурах ниже 680°С, сталь имеет мартенситнуюструктуру, Рис. 3. При нагреве выше 680°С начинается фазовое превращениемартенсита в аустенит, небольшие аустенитные зерна зарождаются на границапластин и зерен мартенсита. При температурах выше 800°С, существует толькоаустенитная фаза.Таким образом, можно выделить три вида морфологии фаз в зависимостиот температуры, Рис.6:- однофазная с известным размером зерна (мартенсит (<680°C) илиаустенит (> 800°C));- матрица мартенсита усиленная небольшими твердыми зернами аустенита(680°C - 730°C);- фаза аустенита с включениями мартенсита (730°С - 800 ° С).Уравнение состояния было определено для каждого интервала температур,в соответствии с морфологией и фазовым составом стали.Кривые деформирования в интервале температур аустенитной фазыимеют заметное упрочнение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
