Диссертация (1026057), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Основываясь на этом и на результатах испытанийнарастяжениеспостояннойскоростьюдеформациипри730°C,представленных в предыдущем разделе, можно предположить, что процессдинамической рекристализации может быть активирован при высокихскоростях деформирования (около 0,04с-1). Динамическая рекристаллизацияспособствует формированию мелкозернистой структуры.Известно, чтоуменьшение размера зерна может привести к увеличению деформируемостистали. С этой целью был проведен двухэтапный эксперимент.Двухэтапный эксперимент предполагает, что растяжение проводится сдвумя различными 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.3.3.1 Определение основных параметров двухэтапного деформированияТемпература и скорость деформации оказывают сильное влияние наначалодинамическойрекристаллизации.Посколькуцельюявляетсяактивирование процесса динамической рекристаллизации при довольно низкойтемпературе (730°С), необходимо увеличение скорости деформации.По результатам микроструктурного анализа можно отметить, что притемпературах ниже 730°С рекристаллизация, как правило, происходила в шейкеобразца.
Следовательно, для определения скорости деформации, при которойрекристаллизация может происходить в области однородной деформации при730°С, необходимо построить график зависимости«деформации началарекристаллизации» от скорости деформации и сравнить его с графикомзависимости «деформации начала образования шейки».96Деформация начала образования шейкиопределялась по кривымдеформирования, как показано на Рис. 3.31. Проводилась аппроксимациякривой деформирования (пунктирная линия на рисунке), и определялась точка,в которой экспериментальная кривая отклоняется вниз. Деформация в этойточке принималась за деформацию начала образования шейки.σ/σmax10,04с-10,003с-10,0004с-1XX0,8X0,6образование шейки0,40,2000,10,20,30,40,5ε0,6Рис. 3.31. Схема определения деформации началаобразования шейки.Начало рекристаллизации определялось по исследованию микроструктурыобразцов, как это показано на Рис.
3.32.однородная деформациябез ДРКнет ДРК50 μmДРКДРК500μm50 μmРис. 3.32. Определение начала рекристаллизации.97Предполагается, что уменьшение размера зерен в зоне шейки связано сдинамическойрекристаллизацией.Такимобразом,можноопределитьположение линии, которая показывает уровень деформации, принимаемой заначало рекристаллизации (пунктирная линия на Рис. 3.32).Известно, что напряжения и скорость деформации не постоянны в зонешейки. Ориентировочная скорость деформации и деформация в зоне шейкимогут быть определены с помощью соответствующих уравнений:εr = ln(Au Ar )(3.3)εr = ε0 ∙ Au /Ar(3.4)где εr - деформация начала рекристаллизации, εr - скорость деформации началарекристаллизации, Au - площадь поперечного сечения в зоне однороднойдеформации,Ar-площадьпоперечногосеченияполинииначаларекристаллизации.Таблица 3.7Деформация и скорости деформации для активации рекристаллизации.СкоростьAuдеформации,мм2-1с0,010,0030,00043,423,062,58, Arмм22,52,11,5Скоростидеформации для,активациирекристаллизауии,с-10,0250,0080,0009Деформацияначаларекристаллизации0,220,340,42Зависимости деформаций начала образования шейки и активациирекристаллизации от скорости деформации, определенные вышеописаннымиметодами, показаны на Рис.
3.33.Из Рис. 3.33 видно, что при низкой скорости деформации, образованиешейки происходит раньше начала рекристаллизации, что согласуется сэкспериментальнымиданными.Однако,приувеличениискорости98деформации, эта тенденция изменяется на обратную. В соответствии с Рис. 3.33это происходит при скорости деформации выше 0,015с-1.0,5 ε0,4деформация началаобразования шейкидеформация активациидинамической рекристаллизации0,30,20,1.ε, с-1000,010,020,030,040,05Рис. 3.33. Деформация начала образования шейки и начала рекристаллизации взависимости от скорости деформации.Основываясь на этих фактах, для первого шага была выбрана скоростидеформации 0,04с-1. Так как определение экспериментальных точек началарекристаллизациинеявляетсяточным,дляпервогошагаобразецдеформировался до 0,2, а затем скорость деформации уменьшалась.Температура 730°C была выбрана, так как при этой температуресоотношение мартенсита и аустенита примерно одинаковое.
Предполагалось,что малый размер зерна аустенита при рекристаллизации будет стабилизированмартенситной фазой, что может обеспечить стабильную мелкозернистуюструктуру.Было проведено два типа эксперимента:- без выдержки (соответствует 53% аустенита);- с выдержкой 30 мин, для получения равновесного фазового состава(соответствует 85% аустенита и 15% мартенсита), что исключает влияниеактивного фазового перехода на свойства материала.Сначала образец растягивался при скорости деформации 0,04с-1 додеформации 0,2,а затем при 0,0004с-1 до разрушения.993.3.2 Результаты испытаний на растяжение с использованием двухэтапногонагруженияСравнение результатов двухэтапных экспериментов и испытаний припостоянной скорости деформации показаны на Рис. 3.34.σ/σmax10,04с-10,0004с-10,04с-1 -0,0004с-10,04с-1-0,0004с-1 с выдержкой0,80,60,40,20ε00,10,20,30,40,50,60,7Рис.
3.34. Сравнение кривых деформирования при двухэтапныхиспытаниях и при испытаниях с постоянной скоростьюдеформации, 730°C.Кривые деформирования при постоянных скоростях деформации 0,04с-1 и0,0004с-1 (пунктирная черная линии, соответственно) показаны для сравненияуровня напряжений. Максимальная деформация до разрушения в двухэтапныхэкспериментах немного выше, чем в экспериментах с постоянной скоростьюдеформации.
Еще одним преимуществом двухэтапного деформированияявляется уменьшение времени эксперимента примерно на 30%.Вид кривой деформирования, соответствующий 53% аустенита, отличаетсяот вида кривой при 85% аустенита. В первом случае наблюдается снижениенапряжений в начале второго этапа (Рис. 3.34), тогда как во втором случае этоснижение отсутствует.
Эта разница связана с влиянием мартенситной фазы. Какбыло упомянуто ранее, энергия активации деформации мартенсита близка к100энергии активации диффузии никеля в α-железе. Основываясь на этом, можнопредположить, что изменение напряжения в начале второй стадии связано сизменением механизма деформации. Это предположение согласуется срезультатами, представленными в работе[126] .Исследования микроструктуры показали, что после растяжения в зонеоднородной деформации наблюдается большое количество мелких зерен, чтоможет подтверждать наличие рекристаллизационного процесса в областиоднородной деформации.Продолжительность второй стадии деформации гораздо больше, чемпервой, следовательно, на второй стадии может происходить рост зерен.Для изучения влияния продолжительности второй стадии деформации намикроструктуру были проведены два типа экспериментов.
Первый-деформация со скоростью 0,04с-1 до 30%, а затем охлаждения до комнатнойтемпературы, второй - деформация со скоростью 0,04с-1 до 30% и выдержка втечение20минут,чтосоответствуетдлительностивторойстадиидеформирования. при выдержке в течение 20 мин наблюдается рост зерна.Таким образом, изменение микроструктуры является результатом двухпроцессов:рекристаллизациииростазерен.Этоможетобъяснитьнезначительное увеличение общей деформации.Для того чтобы изучить влияние доли мартенситной фазы на пластическиесвойства стали, были проведены двух этапные эксперименты при различныхтемпературах (715°C и 750°C) без выдержки. Сравнение результатовпредставлено на Рис. 3.35.
Доля мартенсита увеличивается с 10% при 715°С до42% при 750°С.101σ/σmax10,04с-1 -0,0004с-1 при 715°C0,04с-1 -0,0004с-1 при 730°C0,80,04с-1 -0,0004с-1 при 750°C0,60,40,2ε000,10,20,30,40,50,60,7Рис. 3.35. Кривые деформирования при двухэтапномиспытании при 715°C, 730°C и 750°CИз Рис. 3.35 видно, что снижение напряжений в начале второго этапастановится менее существенным с увеличением доли аустенита. Такоеповедение материала согласуется с представленным выше предположением осмене механизма деформации в мартенситной фазе при снижении скоростидеформации.Двухэтапные эксперименты были также проведены для однофазныхструктур аустенита и мартенсита при 800°C и 680°С соответственно.Результаты эксперимента при 800°С показаны на Рис.
3.36. На первойстадии деформации, кривая деформирования имеет заметное упрочнение. Темне менее, различие в уровне деформации до разрушения между двухэтапнымэкспериментом и экспериментом с постоянной скоростью деформациинезначительно. Таким образом, представленный метод позволяет уменьшитьпродолжительность деформации на 30% и увеличить деформацию доразрушения. Скорость деформации оказывает влияние на степень упрочнения.102σ/σmax1,20,0004с-110,04с-1 -0,0004с-10,80,60,40,200Рис.0,1Кривые3.36.0,20,30,40,5деформированияпри0,6ε0,7двухэтапномиспытании и при испытании с постоянной скоростьюдеформации при 800°C.Также можно заметить, что кривая двухэтапного эксперимента не имеетизменений в напряжениях в начале второй стадии, таким образом, мы можемпредположить, что аустенит имеет один и тот же механизм деформации впределах скорости деформации от 0,04с-1 до 0, 0004с-1.Результат двухэтапного эксперимента для мартенсита при 680°С показанна Рис.
3.37.1σ/σmax0,0004с-10,80,04с-1 -0,0004с-10,60,40,200Рис.3.37.0,1Кривые0,20,3деформирования0,40,5приε0,6двухэтапномиспытании и при испытании с постоянной скоростьюдеформации при 680°C.103Из Рис. 3.37 видно, что кривая на первом этапе имеет разупрочнение.После двухэтапного эксперимента, деформация до разрушения увеличивается.Заметно сильное изменение напряжения в начале второй стадии, аналогичнотому, что наблюдалось при деформации при 730°С.
На основании этого можносделать вывод, что мартенситная фаза при 730°С (47% мартенсита), оказываетважное влияние на механизм деформации.В заключение, можно предположить, что использование методикидвухэтапного деформирования в интервале температур, соответствующихдвухфазнойструктуре,способствуетуменьшениюпродолжительностидеформирования и увеличению области однородной деформации, а такжемаксимальной деформации до разрушения.3.4 Выводы к главе 31. Были изучены механические свойства низкоуглеродистой мартенситнойстали класса 1.4313 в диапазоне температур от 650°C до 950°C.2.
Установлено, что влияние размера зерна на деформацию до разрушения,уровень напряжений и чувствительность к скорости деформации ограничено.Чувствительность к скорости деформации в интервале температур от 650°C до950°C не превышает 0,2.3. Влияние температуры на максимальные напряжения при растяжении идеформацию до разрушения показано на Рис. 3.38. При увеличениитемпературы максимальное напряжение уменьшается, в то время какмаксимальная деформация до разрушения заметно увеличивается лишь притемпературе конца фазового перехода (Aс3 = 800 °C при нагреве 10 °С/мин).Таким образом, температура 800°С является оптимальной для горячегодеформирования.104σ, MПa250напряжениедеформацияε12000,81500,61000,4500,200650700750800850T, C900950Рис. 3.38: Максимальные напряжения и максимальная деформация доразрушения в зависимости от температуры.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
