Диссертация (1026057), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Основным недостаткомэтого метода является трудность измерения температуры образца. Тем неменее, с помощью него можно определить время активного преобразования.Было установлено, что после 30 минут изменение объемной доли аустенитанезначительно.Количество аустенитной фазы при непрерывном нагреве известно исоставляет 53%, в соответствии с Рис. 2.5. Поскольку было установлено, чтоколичество аустенита возрастает со временем, то при обратном фазовомпереходедолжнонаблюдатьсярасширениеобластимартенситногопревращения. Следовательно, оценивая область мартенситного превращения поправилу рычага, можно определить количества аустенита в зависимости отвремени выдержки.
Такой расчет является приблизительным, так как непринимается во внимание влияние изменения размеров зерен аустенита. Тем неменее, такой метод позволяет оценить время, необходимое для установленияравновесия при фазовом превращении.55A, %1008060402000t, мин30 45156075Рис. 2.6. Эволюция количества аустенита со временемвыдержки при 730°С.Из графика зависимости количества аустенита от времени выдержки, Рис.2.6, видно, что превращение происходит активно в первые 15-30 мин, чтосогласуетсясрезультатами,полученнымиметодомдифракционнойрентгенографии.
Таким образом, для достижения равновесия в двухвазноминтервале температур необходима выдержка в течение 30 мин при заданнойтемпературе.Поэтому перед началом проведения испытания создавался вакуум, затемобразцы нагревались со скоростью 10°С/мин до температуры испытания ивыдерживались при этой температуре 5 мин для однофазного состояния и 30мин для двухфазного состояния для стабилизации структуры и полученияравномерности нагрева в рабочей зоне.T, Cтемператураиспытания10°C/мин10°C10°C/мин5°C/мин10°C/мин5 мин200Рис.время выдержки ииспытания2.7:Схематическоеt, минизображениетермоциклапроведении испытаний на одноосное растяжение.при562.2 Обработка результатов эксперимента2.2.1 Обработка и анализ экспериментальных диаграммВ ходе эксперимента регистрировалась зависимость между растягивающейнагрузкой F и удлинением образца Δl, в каждый момент времени при заданнойскорости деформации.
Затем полученная диаграмма пересчитывалась дляизображения в координатах «истинное напряжение - истинная деформация» сучетом изменения площади поперечного сечения в процессе деформации [65].Расчет истинного напряжения проводился по формуле: = / = (1 + усл )/0(2.1)где A0 – начальная площадь поперечного сечение образца, εусл – условнаядеформация.Пересчет деформации из условной εусл = Δl/L0 в действительную εпроводился в области равномерной деформации по формуле: = ln(1 + усл)(2.2)Упругая деформация при высоких температурах весьма мала. Измерениена упругом этапе эксперимента является грубым и неточным, следовательно,определение модуля Юнга не является достоверным.
Поэтому часть кривой,соответствующейупругойдеформацииобразца,заменяласьизвестнойтеоретической зависимостью. Зависимость модуля Юнга от температуры длянизкоуглеродистой мартенситной стали показана на Рис. 2.8E, MРa250 000200 000150 000100 00050 00000200400600T, C800 1000Рис. 2.8: Зависимость модуля Юнга от температуры длянизкоуглеродистой мартенситной стали[120].57Как было отмечено в главе 1, чувствительность к скорости деформацииявляется важным параметром, который характеризует способность материаладеформироваться без образования шейки, и одним из основных критериев дляопределения механизма деформации. В данной работе чувствительность кскоростидеформацииопределяласьизэкспериментасоступенчатымизменением скорости деформации. Пример кривой «истинное напряжение истинная деформация» для эксперимента со ступенчатым изменение скоростидеформации показан на Рис.
2.9.σ, МПаζ2( )ζ1( )аппроксимация0ε00,20,40,6упругие равномерная пластическая неравномерная пластическаядеформациядеформациядеформацииРис. 2.9: Пример кривой «истинное напряжение - истиннаядеформация», построенной по данным эксперимента сскачкообразным изменением скоростей деформации.Как показано на Рис. 2.9, изменению скорости деформации соответствуетскачкообразное изменение напряжения на кривой деформирования. Общиеметоды определения чувствительности скорости деформации по кривойползучести при скачкообразном изменении скорости деформации описаны вглаве 1.
В этой работе, измерение чувствительности скорости деформациипроводилось методом №3 на стадии приращения скорости (второго измененияскорости деформации, которое, как правило, соответствовало деформации 0,15-580,3 и находилось в области однородной деформации), как это показано на Рис.2.9. Чувствительность к скорости деформации определялась как: = 2 /1 / (2 /1 )(2.3)2.2.2 Микроструктурный анализ образцов после деформированияПосле механических экспериментов проводился анализ микроструктурыобразцов, в характерных зонах, показанных на Рис. 2.10, а также поверхностиразрушения образцов после испытаний.область однороднойдеформациизонашейкиРис.2.10:Схемаопределениязоныоднороднойдеформации и зоны шейки.Микроструктуру образцов выявляли методом химического травления.Реагенты для травления были приготовлены в соответствии с рекомендациями[37] и по ГОСТ5639-82.
Характерными зонами являются: зона однороднойдеформации и зона шейки. Определение этих зон в образце показано на Рис.2.10.Микроструктура в области однородной деформации изучалась с цельюисследования эволюции микроструктуры во время испытания на растяжение,так как в этой области деформация и скорость деформации являютсяоднородными. Микроструктура в зоне шейки анализировалась для определениямеханизма разрушения и изучения влияния увеличения напряжений и скоростидеформации на эволюцию микроструктуры.592.3 Выводы к главе 21.Дляустановлениязаконовдефомированиянизкоуглеродистоймартенситной стали были выбраны испытания на одноосное растяжение винтервале температур от 600°C до 950°C и скоростей от 10-4 с-1 до 0.01с-1.2. Выбранная методика экспериментального исследования механическихсвойств низкоуглеродистой мартенситной стали включает в себя проведениеследующих видов испытаний на растяжение:- испытания образцов с различным размером зерна;- испытания с постоянной и ступенчато изменяющейся скоростьюдеформации;- испытания в однофазном и двухфазном интервале температур.3.
Данная методика позволяет определить все параметры, необходимыедля установления функциональной зависимости напряжений от деформаций, сучетом влияния размеров зерна, морфологии и фазового состава стали вшироком интервале температур. Также данная методика позволяет проводитьверификацию полученных уравнений состояния.60Глава 3.Результаты экспериментальных исследований механическихсвойств низкоуглеродистой мартенситной стали при высокихтемпературахВ данной главе приведены результаты экспериментальных исследованиймеханических свойств стали при испытаниях на одноосное растяжение винтервале температур от 650°C до 950°C с различными скоростямидеформации. Проведен анализ влияния размера зерна, морфологии, фазовогосостава, температур, и скорости деформации на механические свойства стали.А также предложена методика двухэтапного деформирования с цельюполучения больших деформаций при температуре 730°C.3.1 Исследованиевлиянияразмеразернанамеханическиесвойстванизкоуглеродистой мартенситной стали при высоких температурах3.1.1 Результаты испытаний на растяжение при температуре 850°C.Типичная температура горячего деформирования (800°С - 1200°С)соответствует аустенитной микроструктуре.
По результатам предыдущихмикроструктурных исследований [59][116] было установлено, что интенсивныйрост зерен наблюдается при температурах выше 950°C. Исходя из этого, дляисследования влияния размера зерна на механические свойства аустенитнойфазыбылавыбранатемпература850°C.Испытанияпроводилисьсоступенчатым изменением скорости деформации, которые представлены вТаблице 3.1. Эти значения находятся в диапазоне от 2•10-4 с-1 до 8•10-4 с-1.Результаты испытаний показаны на Рис. 3.1.61Таблица 3.1Скорость деформации для каждого шага испытания.№, с-1123458 ∙ 10−42 ∙ 10−44 ∙ 10−46 ∙ 10−44 ∙ 10−41,2σ/σmax12340,80,4000,20,4ε0,6Рис.
3.1. Кривые деформирования образцов в первой, второй, третьейи четвертой группах при температуре 850°C .Все кривые деформирования имеют заметное упрочнение при скоростидеформации (0,0008с-1), затем наблюдается область постоянных напряжений, азатемдолгоепостепенноеснижениенапряжениядоокончательногоразрушения. Такой тип кривой деформирования является типичным длянизкоуглеродистых сталей с аустенитной структурой [103].Образец первой группы имеет несколько более высокий уровеньнапряжений, чем остальные образцы.Можно отметить, что изменения скорости деформации для каждогообразца стали были сделаны в разное время. Это связано с тем, что дляопределения чувствительности к скорости деформации необходимо, чтобыизмененияскоростидеформациипроводилисьвобластиоднородныхдеформаций.
Так как механические свойства стали зависят от истории62нагружения, возникают сложности при определении наилучшего времени дляпервого изменения скорости деформации ("первый скачок"). Однако "первыйскачок" не был принят во внимание при интерпретации результатов.Уровень напряжений при скорости деформации 0,0004с-1 составляет около125МПа для образцов 2-4 групп и 140МПа для образца первой группы.Максимальная деформация для всех образцов находится в диапазоне от 0,6 до0,7. Зависимость напряжения от скорости деформации, показана на Рис. 3.2.Измерения напряжений для каждой скорости деформации для образцовпроводилисьв области однородной деформации в интервале 0,15 - 0,3.Измерения напряжений для образца второй группы имеют большуюпогрешность, так как изменения скорости деформации происходили в области супрочнением.1,2σ/σmax0,80,4001234 .ε, с-10,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001Рис.
3.2. График зависимости напряжений от скоростидеформаций при 850°C .Образец первой группы имеет более высокий уровень напряжений посравнению с остальными образцами. Следует отметить, что, несмотря назначительную разницу размеров зерен между образцами (35мкм для 1 группы и6мкм для 4 группы), в результате испытаний на одноосное растяжение ненаблюдается значительной разницы в уровнях напряжений.Чувствительность к скорости деформации для всех образцов около 0,2,Таблица 3.2.63Таблица 3.2Чувствительность к скорости деформации при 850°C .Чувствительностьк скоростидеформаций12340,170,170,190,17Принимая во внимание низкую чувствительность к скорости деформации ималое влияние размеров на механические свойства можно предположить, чтоосновным механизмом деформации является дислокационная ползучесть.Исследование микроструктуры после испытаний на растяжение при 850°C.Исследование микроструктуры образцов после испытаний на растяжениепри 850°C показало, что эволюция микроструктуры образцов первой и второйгруппы аналогичны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
