Диссертация (1026057), страница 10
Текст из файла (страница 10)
3.8 иРис. 3.9, соответственно.71а) область однородной деформации;б) зона шейкиРис. 3.8. Сравнение микроструктуры в области однородныхдеформаций (а) и в зоне шейки (б) образца 1 группыпосле испытания при 730°C.а) область однородной деформации;б) зона шейкиРис. 3.9: Сравнение микроструктуры в области однородныхдеформаций (а) и в зоне шейки (б) образца 4 группыпосле испытания при 730°C.Из Рис. 3.8 видно, что в зоне однородной деформации зерна имеютвытянутую в направлении растяжения форму, при этом пластинки мартенситане имеют единого ориентации, в отличие от того, что наблюдалось в зонешейке, где пластинки мартенсита повернуты по направлению деформации, Рис.3.8, б), как и при растяжении при 850°C.72Интересной является микроструктура в области шейки термообработанныхобразцов, Рис.
3.9. Она состоит из небольших (около 2 мкм) равноосных зерени удлиненных зерен мартенсита. Как и в исходном образце, в удлиненныхзернах пластинки мартенсита также повернуты в направлении растяжения.Зона разрушения для каждого из образцов показана на Рис. 3.10.1240 μm1190 μm500μm500μmσа) 1 группа (исходный)б) 2 группав) 3 группаг) 4 группаРис.
3.10: Зона разрушения образцов.На Рис. 3.10 отчетливо заметно различие между микроструктуройисходного образца и образцов 2-4 групп. Микроструктура исходного образцасостоит из крупных зерен, которые вытянуты в направлении растяжения. Этикрупные зерна окружены мелкими белыми зернами, которые соответствуютаустенитным зернам при температуре деформации. Также заметно различие вразмерах зерен образцов.73Образцы первой и второй группы имеют схожий вид разрушения.
Образцытретьей и четвертой группы имеют более заметное уменьшение поперечногосечения в зоне шейки, однако для образца четвертой группы это уменьшениепроисходит более плавно, чем у остальных образцов.Ширина поперечного сечения в шейке измерялась на расстоянии 150 мкмотлинииразломаиблизкадлявсехобразцов(1070-1240мкм).Термообработанные образцы имеют значительное уменьшение поперечногосечения в области шейки, тогда как в исходном образце поперечное сечениешейки близко к поперечному сечению в однородной области деформации.Исходя из этого, разупрочнение на кривой растяжения исходного образца,вероятно, связано с ранним развитием шейки, а для термообработанныхобразцовэторазупрочнениескореевсегосвязаносдинамическойрекристаллизацией.В заключение можно отметить, что механизм деформации и эволюциимикроструктурыиразмеразеренразличнывисходномобразцеитермообработанных образцах (2-4 групп).
Влияние размера зерна надеформацию до разрушения и уровень напряжений при 730°С, а также при850°С незначительно. Чувствительность к скорости деформации около 0,2.3.1.3 Выводы по разделу 3.11. Результаты, представленные в разделе 3.1, показывают зависимостьмеханических свойствах материала от размера зерна. Несмотря на большиеразличия размеров зерен (от 35 мкм до 5 мкм) в изученных образцах, поведенияобразцов при деформации при высоких температурах схожи.
Уровеньнапряжений и максимальная деформация незначительно зависят от исходногоразмера зерна. Это, вероятно, связано со структурной наследственностью,которая может проявляться при заданных скоростях нагрева. Так как образцывторой, третьей и четвертой группы были получены термообработкой присредних скоростях нагрева, то, даже если при комнатной температуре имеется74большое различие в размере зерен, при повышенной температуре (в областиаустенита) эта разница уменьшается вследствие фазового перехода иструктурной наследственности.2. Влияние размера зерна на чувствительность к скорости деформациинезначительно.
Влияние фазового составана чувствительность к скоростидеформации ограничено, как видно из Таблицы 3.4. Чувствительность кскорости деформации немного выше для аустенита (850°C), но всегда впределах от 0,15 до 0,17.3. Уровень напряжения при 730°С выше, чем при 850 ° С и эта разницаоснована на двух факторах: температуреи фазовом составе. При 730°Cзависимость напряжения от скорости деформации является нелинейной, Рис.3.7. Можно предположить, что снижение скорости деформации может привестикповышениючувствительностикскоростидеформации.Однако,спромышленной точки зрения, низкие скорости деформации экономически неэффективны.4. Сравнение кривых деформирования для однофазного (аустенита) идвухфазного образцов показало, что наличие второй фазы сильно влияет наповедение материала при растяжении при высоких температурах, Рис. 3.11.Кривая деформирования однофазного образца имеет заметное упрочнение.Снижение напряжения до разрушения начинается позже, чем для двухфазногосостояния, однако это, в основном, связано с повышением температуры, так какмаксимальная однородная деформация отличается не так сильно.σ/σmax1,210,80,60,40,200850 C730 Cε0,20,40,6Рис.
3.11. Кривые деформирования при 730°С (двухфазноесостояние) и 850°С (однофазное состояние).75Значительные различия наблюдались при исследовании микроструктурыобразцов после испытаний при 730°С и при 850°С. Термообработанныеобразцы после деформирования при 850°С имеют микроструктуру сравнооснымизернами,размеркоторыхнезначительноотличаетсяотначального, как в области однородных деформации, так и в области шейки.
Темне менее, образцы после деформации при 730°С имеют равноосные зерна сначальной размером только в области однородной деформации, в то время какв области шейки, микроструктура состоит из небольших зерен (около 2 мкм) иудлиненных зерен мартенсита. Можно предположить, что при 730°С в зонешейкипроисходитдинамическаярекристаллизация,чтоприводиткизмельчению зерна.
Микроструктура исходного образца в обоих случаяхсильно отличалась от термообработанных образцов, что, в первую очередь,связано с размером зерна.5. Для дальнейшего изучения влияния фазового состава, скоростей итемператур деформации на механические свойства стали необходимо выбратьодин из образцов. На основании результатов исследований, представленных вразделе 3.1, образцы 4 группы являются предпочтительными, так какмелкозернистаяструктураможетспособствоватьполучениюбольшихдеформаций, а так же препятствовать образованию кавитаций при высокихтемпературах.3.2 Исследованиевлияниефазовогосоставанадеформированиенизкоуглеродистой мартенситной сталиДля исследования влияния температуры, скорости деформации и фазовогосостава на механические свойства стали были выбраны образцы 4 группы сразмером зерна ~5мкм.
Испытания проводились в диапазоне температур от650°С до 950°С, который можно разделить на три интервала в соответствии сфазовым составом, как показано на дилатометрической кривой Рис. 3.12:761. 800°С - 950°С, в этом диапазоне температур материал имеет полностьюаустенитную микроструктуру;2. 680°С - 800°С – двухфазный интервал температур;3. 650°С - 680°С – мартенситная микроструктура.0,01 εM0,009M+AA0,0080,0070,0060,005600700800900 T, CРис.
3.12. Отрезок дилатометрической кривой образца 4 группы вобласти мартенситно-аустенитного фазового превращения,точкамипоказанытемпературы,выбранныедляисследования свойств материала.Процентное содержание аустенитной фазы приведено в Таблице 3.5. Впервой строке Таблицы 3.5 указано содержание аустенита при непрерывномнагреве, что соответствует количеству аустенита в начале деформации дляпроведения экспериментов без выдержки. Вторая строка соответствуетравновесному количеству аустенита, которое достигается выдержкой призаданной температуре не менее 30 мин до начала испытания и считается неизменной в течение всего последующего времени.Таблица 3.5Процентное содержание аустенита в стали при непрерывном нагреве ипосле достижения фазового равновесия.T, CАустенит, %, непрерывныйнагревАустенит, %, послевыдержки 30 мин<680710730800>85002353,496100-5885100-77Для каждого интервала температур, были проведены две серии испытаний:1.
Испытания на растяжение со скачкообразным изменением скоростидеформации с целью определения чувствительности к скорости деформации иустановления механизма деформации;2. Испытания на растяжение с постоянной скоростью деформации дляустановления уравнения состояния материала.3.2.1 Результаты испытаний на растяжение в интервале температур 800°С 950°С .3.2.1.1 Испытания при скачкообразном изменении скорости деформацийРезультаты испытаний при температурах 800°С, 820°С, 900°С и 940°Споказаны на Рис. 3.13.σ/σmax1800 C0,8820 C900 C940 C0,60,40,2ε000,20,40,60,8Рис.
3.13. Кривые деформирования при различных температурах.Как видно из Рис. 3.13, все кривые имеют заметное упрочнение, степенькоторого уменьшается с увеличением температуры. Максимальная деформациядо разрушения уменьшается с ростом температуры, однако, при 940°C,начинает расти снова. Полученные результаты согласуются с более ранними78работами, представленными в главе 1. Максимальная деформация доразрушения находится в диапазоне 0,6-0,8.Чувствительность к скорости деформации была измерена, как и впредыдущем разделе, методом №3. Рис.
3.14 показывает изменение параметрачувствительности к скорости деформации в зависимости от температуры.0,5 m0,40,30,20,10800850T, C950900Рис. 3.14. Зависимость чувствительности к скоростидеформации от температуры.Следуетотметить,чточувствительностькскоростидеформациисущественно не зависит от температуры, и имеет среднее значение равное 0,17.Одной из важных характеристик высокотемпературного деформированияявляется энергия активации деформации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
