Диссертация (1026057), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Влияние активного фазового превращения вовремя испытания на растяжение может быть изучено при постояннойтемпературе, например 730°С. Основным различием между образцами в этихиспытаниях является количество аустенита и его стабильность в течениеэксперимента. Как указано в Таблице 3.5, образцы, выдержанные до испытанияне менее 30 минут, имеют большее содержание аустенитной фазы.σ/σmax130 мин0 мин0,80,6скорость деформации 0,004с-10,40,2000,20,4ε0,6Рис. 3.23. Сравнение кривых деформирования при 730°С искорости деформации 0,0004 с-1 с выдержкой 30 мини без выдержки (0 мин).87Из Рис. 3.23 заметно, что уровень напряжений мало зависит от начальногоколичества аустенита. Максимальная деформация до разрушения немноговыше для образца без выдержки (с меньшим количеством аустенита). Еще одноотличие заключается в увеличении упрочнения на первой стадии растяжения вобразце с большим количеством аустенита.Продолжительность испытаний с выдержкой и без выдержки – 21мин и 26мин, соответственно.
По данным, приведенным в главе 2, активный фазовыйпереход осуществляется в течение первых 15 мин при температуре730°С.Следовательно, во время испытания без выдержки, фазовый переходпроисходит, в течение всего времени деформирования, что может влиять намеханические свойства. Для исключения влияния фазового перехода иопределения влияния только фазового состава были проведены испытания привысоких скоростях деформации. Испытания проводились при скоростидеформации0,04с-1 соответствующей продолжительности испытаний 15секунд.σ/σmax10,80,60,430 мин0 мин0,2ε000,10,20,30,40,5Рис. 3.24. Сравнение кривых деформирования при 730°С и скоростидеформации 0,04с-1 с выдержкой 30 мин и без выдержки (0 мин).При высокой скорости деформации (0,04с-1) разница между упрочнениемна кривой образца с выдержкой и без выдержки является несущественной (Рис.883.24).
Кроме того, уровни напряжений близки, а максимальная деформация доразрушения выше у образца с меньшим количеством аустенитной фазы, чтосогласуется с результатами, приведенными выше (Рис. 3.23)Таким образом, можно заключить, что активность фазового перехода неимеет сильного влияния на уровень напряжений и деформаций. Поэтомуиспытания в следующем разделе были проведены без выдержки, т.е. образцынагревали до температуры испытания и выдерживали 5 мин для стабилизациитемпературы в рабочей зоне образца.3.2.3.1 Испытания со скачкообразным изменением скорости деформацийЗначенияскоростейдеформацийдляпроведенияиспытанийсоскачкообразным изменением скорости деформации приведены в Таблица 3.6.Таблица 3.6Значение скоростей деформаций для каждого этапа испытанийN°, с-1123454 ∙ 10−42 ∙ 10−44 ∙ 10−46 ∙ 10−44 ∙ 10−4Кривые деформирования при температурах от 710°С до 790°С показанына Рис.
3.25.σ/σmax1710 C720 C0,8750 C0,6790 C0,40,2ε000,20,40,60,8Рис. 3.25: Кривые деформирования при различных температурах.89Из Рис. 3.25 видно, что все кривые имеют различную степень упрочнения,которая увеличивается с увеличением температуры. Этот эффект связан сувеличениемколичествааустенитаМаксимальнаядеформациядоприувеличенииразрушениявозрастаеттемпературы.сувеличениемтемпературы от 0,5 до 0,75. Уровень напряжений уменьшается с увеличениемтемпературы.Чувствительность к скорости деформации мало изменяется с увеличениемтемпературы и находится в интервале 0,15 - 0,25 , Рис.
3.26.0,5 m0,40,30,20,10700725750775T, C800Рис. 3.26. Чувствительность к скорости деформации взависимости от температуры.Исследования микроструктуры образцов после растяжения при 710°C и750°C показали, что так же, как и при испытаниях при 730°C микроструктура воднородной области деформации состоит из мартенситных зерен с небольшимивключениями аустенитных зерен, расположенных по границам мартенсита. Приэтом структура не имеет общего направления.
Микроструктура в зоне шейкисостоит из небольших (около 2 мкм) равноосных зерен и зерен мартенсита,вытянутых по направлению растяжения.3.2.3.2 Испытания при постоянной скорости деформации.Испытания при постоянной скорости деформации проводились дляопределения влияния скорости деформации на механизм деформации. Так какпри 730°C сталь состоит примерно на 50% (без выдержки) из аустенита, эта90температура была выбрана для испытаний при постоянной скоростидеформации.Были испытаны пять скоростей деформации: 0,04с-1, 0,01с-1,0,003с-1, 0,001с-1 и 0,0004с-1.Результаты исследований, Рис.
3.27, показали, что уровень напряженийувеличиваетсясувеличениемскоростидеформации.Максимальнаядеформация до разрушения уменьшается с увеличением скорости деформации,за исключением скорости деформации 0,04с-1. Это увеличение деформации доразрушения может быть связано с активацией динамической рекристаллизации.Тем не менее, деформация до разрушения не превышает 0,6. В отличие отдеформации в аустенитной фазе, для двухфазной зоны не наблюдаетсяувеличение степени упрочнения с увеличением скорости деформации.σ/σmax10,04с-10,01с-10,003с-10,001с-10,0004с-10,80,60,40,2000,10,20,30,40,5ε0,6Рис. 3.27. Кривые деформирования при различных скоростяхдеформации при 730°C.Дляопределениядеформированиябыловлиянияпроведеноскоростидеформацииисследованиенамеханизммикроструктуры.Былоустановлено, что при низкой скорости деформации (0,0004 с-1 – 0,003с-1)отчетливо видна морфология фаз: мартенситные зерна, окруженные мелкимиаустенитными зернами.
Однако при высокой скорости деформации (>0,01с-1)91трудно разделить эти две фазы. Этот эффект, вероятно, связан с активациейдинамической рекристаллизации при высоких скоростях деформирования.Таким образом, в качестве результатов исследования поведения вдвухфазном интервале температур, можно отметить, что:- механизм деформации не зависит от размера зерен;- чувствительность к скорости деформации относительно неизменна, около0,18;- динамическая рекристаллизация может происходить при деформации свысокой скоростью деформирования;- упрочнение увеличивается с увеличением температуры.На основании этих фактов можно заключить, что механизм деформации –дислокационная ползучесть.3.2.4 Результаты испытаний на растяжение в интервале температур 600°С 680°С.Как было упомянуто выше, для изучения влияния каждой фазы намеханические свойства в двухфазном интервале необходимо знать свойстваэтих фаз во всем интервале температур.
Однако мартенситная структурасуществует только до 680°С. Для описания свойств мартенсита притемпературе выше 680°С, целесообразно использовать интерполяцию на основеданных полученных при испытаниях в диапазоне температур 600°С – 680°С.Результаты испытаний при постоянной скорости деформации показаны наРис. 3.28. Из Рис. 3.28 ясно, что предел прочности при растяжении постепенноуменьшаетсясувеличениемтемпературы.Интересноотметить,чтомаксимальная деформация до разрушения при температурах в диапазоне от600°С до 620°C составляет около 0,4, а затем скачкообразно увеличивается до0,55 при температурах 650°С - 680°С. Следовательно, для мартенситасуществует критическая температура, выше которой пластическое течениезначительно повышается за счет быстрого движения дислокаций. Такой вид92термической активации движения дислокаций в мартенситных сплавахсогласуется с результатами более ранних исследований [110, 112, 125].
Такжепри испытаниях образцов на растяжение при температурах выше 650°С,деформирование происходит без заметного упрочнения.1,8 σ/σmax6006206506801,2CCCC0,6000,10,20,30,40,5εРис. 3.28. Кривые деформирования мартенсита при различныхтемпературах, скорость деформации 0,0004с-1.Для определения чувствительности к скорости деформации мартенсита ивлияния скорости деформации на напряжения были проведены испытания соскачкообразным изменением скорости деформации. Результаты экспериментовпредставлены на Рис. 3.29.1σ/σmax0,80,60,40,200Рис.3.29.0,00025 0,0005 0,00075Зависимостьнапряженийдеформации при 635°С и 680°С.от.
с-1ε,0,001скорости93ИзРис.видно,3.29чтоуровеньнапряженийсущественнонеувеличивается с увеличением скорости деформации. Чувствительность кскорости деформации около 0,10 при 635°С и 0,14 при 680°С. Эта разница вчувствительности к скорости деформации связана с активацией движениядислокаций при температуре выше 650°С.Как было отмечено ранее, при температурах выше 650°С, сталь имеетболее высокие характеристики пластичность, поэтому для определении энергииактивации деформации мартенсита при высоких температурах были приняты вовнимание только результаты испытаний при 650°C, 670°C и 680°C.Зависимости натурального логарифма пикового напряжения от обратнойабсолютной температуры при скоростях деформации 0,001с-1 и 0,0004с-1показаны на Рис.
3.30.ln σ60,0004 s-10,001 s-15,75ln σ=5215(1/T)-0,065,5ln σ=5624(1/T)-0,485,2551/9730,001020,001041/19530,001061/9230,001081/9080,00111/T, K -1Рис. 3.30. Зависимость между логарифмом пикового напряженияи обратной абсолютной температурой при скоростяхдеформации 0,001с-1 и 0,0004с-1.Полученное значение энергии активации деформации – 330кДж/моль.
Этозначение энергии активации близко к энергии активации диффузии никеля вальфа - железе (ОЦК). Также это значение сопоставимо с энергией активацииаустенита, определенной раннее (340кДж/моль), при температуре от 800°С до950°С.94Исследование микроструктуры образцов после растяжения при 670°Споказало, что в зоне однородной деформации зерна равноосны и имеют размерблизкий к размеру зерна до деформации, в то время как в зоне шейки зернасильно вытянуты по направлению деформации. После деформации при 680°С взоне однородных деформаций, зерно имеет размер близкий к размеру зерна висходном состоянии, однако, в отличие от микроструктуры образца послеиспытания при 670°С, структура мартенсита повернута по направлениюрастяжения.
В зоне шейки микроструктура так же, как для двухфазногорежима, состоит из небольших равноосных зерен (около 2 мкм).Таким образом, на основании анализа микроструктуры и формы кривыхрастяжения для двухфазного состояния (Рис. 3.25) и для мартенситной фазы(Рис. 3.28) можно предположить, что при температурах до 730°С деформацию восновном испытывает мартенситная фаза.В качестве результатов исследования механических свойств мартенсита,можно отметить следующее:- механизм деформации при температурах выше 650°С отличается отмеханизма деформации при более низких температурах, в виду активациидвижения дислокаций;- чувствительность к скорости деформации около 0,15;- энергия активации 330кДж/моль.На основании этих наблюдений можно предположить, что механизмдеформации мартенсита при температурах выше 650°С -дислокационнаяползучесть.3.3 Методика и результаты двухэтапного испытания на растяжениеКак было замечено ранее, низкоуглеродистые мартенситные стали привысоких температурах (в области аустенитной фазы) имеют механическиесвойства схожие с аустенитными легированными сталями классов 304L и 310LAINSI,таккакониимеютсхожийхимическийсостав.Частичная95рекристаллизация в аустенитных легированных сталях может происходить ужепри температуре 700°С [109].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
