Диссертация (1026057), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В исходном состоянии образцы состоят из больших зеренмартенсита,последеформациивобластиоднороднойдеформациинаблюдаются малые зерна светлого контраста и более крупные зерна темногоконтраста. Разница в контрасте между исходной и деформированноймикроструктурой связана с фазовыми переходами. Так как деформированиевыполняется в аустенитной зоне, то во время нагрева исходные зернамартенсита претерпевают превращение в аустенит, однако при охлаждении(последеформацииэтойаустенитнойструктуры)аустенитобратнопревращается в мартенсит с образованием новых мартенситных зерен, которыеимеют несколько различный химический состав за счет диффузии в процессефазовых переходов и деформации. Различие в химическом составе проявляетсявконтрастеприисследованиимикроструктуры.Всоответствиисвышеупомянутым, «темные» зерна в области однородных деформаций могутбыть ассоциированы с мартенситными зернами, которые не претерпевалифазового превращения.
Наличие нерекристаллизованных зерен мартенсита64означает, что для образцов первой и второй группы фазовый переход не былзавершен. Это может быть связано с тем, что температура испытания всего нанесколько градусов выше температуры Ас3.Эволюция микроструктуры образцов третьей и четвертой группы такжеаналогична. Однако в образцах третьей и четвертой группы «темных» зерен вобласти однородной деформации не наблюдается, и зерна имеют одинаковыйразмер до и после деформации.Так как образцы первой и второй группы, а также образцы третьей ичетвертой группы имеют аналогичные изменения микроструктуры в процесседеформации при 850°C то, для исследования микроструктуры в зоне шейки,рассмотрим только образцы первой и четвертой группы, Рис.
3.3 - Рис. 3.4.Пунктирными линиями на рисунках условно показаны границы зерен.а) область однородной деформации б) зона шейки(ε~0,35);Рис. 3.3. Сравнение микроструктуры в области однороднойдеформации (а) и в зоне шейки(б) образца первойгруппы, 850°C.Как отмечалось выше, образцы первой и второй группы имеют некотороеколичество не рекристаллизованных мартенситных зерен («темные» зерна). Этизерна имеют равноосную форму в области однородных деформаций, в то времякак в зоне шейки эти зерна вытянуты в направлении растяжения. Можно также65отметить, что мартенситные пластинки этих зерен развернуты по направлениюрастяжения. Этот факт доказывает, что «темные» зерна были мартенситнымизернами при деформации.а) область однородной деформации б) зона шейки(ε~0,38);Рис.
3.4 Сравнение микроструктуры в области однороднойдеформации (а) и в зоне шейки (б) образца четвертойгруппы, 850°C.Время деформации в обоих случаях примерно 30 мин, следовательно,должен наблюдаться рост зерен. Тем не менее, размер зерен после деформациитакой же, как и до,и даже несколько меньше, что указывает на наличиединамической рекристаллизации, которая происходит во время деформации вовсех образцах. Также в образцах можно отметить наличие кавитаций в зонешейки, которые располагаются по границам зерен.На Рис.
3.5 показана зона разрушения для каждого из образцов. Из Рис. 3.5видно, что нет существенных различий в профилях разрушения, все образцыимеют не регулярный профиль разрушения и значительное сужениепоперечного сечения в области шейки. Образец первой группы имеетнаибольшеесужениепоперечногосечения,чтосвязаносвлияниемнерекристаллизованных мартенситных зерен. Ширина поперечного сечения вшейке измерялась на расстоянии 150 мкм от линии разлома и близка для всех66образцов (1115-1360 мкм). Исходя из этого, можно предположить, чтомеханизм образования шейки одинаков для всех образцов.а) 1 группаб) 2 группав) 3 группаг) 4 группаσРис.
3.5: Зона разрушения образцов (оптический микроскоп).Как видно из Рис. 3.5, кавитации сконцентрированывозле линииразрушения. Размер и количество кавитаций уменьшается с увеличениемрасстояния от линии разлома, в зоне однородных деформации кавитациифактически отсутствуют.В заключении можно отметить, что размер зерна не оказываетсущественного влияния на деформацию до разрушения, и уровень напряженийпри 850°С. Чувствительность к скорости деформации около 0,2. Все образцыимеют аналогичную эволюцию микроструктуры в процессе деформирования.67После деформации зерна равноосны и имеют тот же размер, что и додеформации, что указывает на наличие динамической рекристаллизации.3.1.2 Результаты испытаний на растяжение при температуре 730°СДля исследования влияния размера зерна на механические свойства стали вдвухфазном состоянии была выбрана температура 730°С, так как при этойтемпературе количество аустенитной и мартенситной фаз примерно равное.Количество аустенитной фазы, рассчитанное по дилатометрическим кривым сиспользованием правила рычага,при этой температуре при непрерывномнагреве и после выдержки 30 минут представлено в Таблице 3.3.Таблица 3.3Количество аустенита для каждого из образцов при 730°С без выдержки ис выдержкой 30мин.Аустенит, %,непрерывный нагревАустенит, %, послевыдержки 30 мин12344040575658588685Образцы нагревались до 730°С и выдерживались в течение 30 мин доначала эксперимента для достижения равновесного фазового состава.
Тогда,согласно исследованию кинетики фазового превращения (глава 2), фазовыйсостав не изменяется во время испытания на растяжение.Испытанияпроводилисьсоскачкообразнымизменениемскоростидеформации, Таблица 3.1, (аналогично испытаниям при 850°С). Результатыиспытаний показаны на Рис. 3.6.681σ/σmax14320,80,60,40,2ε000,10,20,30,40,50,6Рис. 3.6. Кривые деформирования образцов при 730°С.Все кривые деформирования схожи. В отличие от кривых деформированияпри 850°С, при 730°С нет заметного упрочнения, и после достижениямаксимального напряжения (при деформации около 0,2) наблюдается долгое ипостепенноеснижениенапряженийдоразрушения.Напряжения,соответствующие первой и второй скорости деформации примерно одинаковыдля всех образцов.
Максимальная деформация для всех образцов находится вдиапазоне от 0,5 до 0,6.Отсутствие упрочнения при 730°С может быть результатом влиянияодного или сразу нескольких факторов. Во-первых, влияние деформациидвухфазной структуры (мартенсита и аустенита). Согласно результатамисследований механических свойств мартенситных и аустенитных сталей приповышенных температурах, представленных в главе 1, кривые деформированиямартенсита обычно не имеют упрочнения, в то время как кривыедеформирования аустенитных сталей имеют заметное упрочнение, степенькоторого увеличивается с понижением температуры.
Таким образом, по формекривыхдеформированияможноопределить,какаяфазавосновномдеформируется, если считать, что эффект динамической рекристаллизацииявляется незначительным.69Во-вторых, частичная динамическая рекристаллизация может наблюдатьсяпри 730°C. В соответствие с более ранними работами (глава 1), аустенитныелегированныенизкоуглеродистыесталимогутиметьчастичнуюрекристаллизацию при температурах выше 700°С.В-третьих, плавное снижение напряжений после деформации ~0,2 , можетбыть вследствие образования шейки. Таким образом, необходимо подробноеизучение микроструктуры после испытаний для определения механизмадеформирования и объяснения природы участка разупрочненияна кривыхдеформирования.Как и в предыдущем разделе, на Рис.
3.7 показана зависимость напряженияотскоростидеформациииопределеначувствительность кскоростидеформации, Таблица 3.4.1,2σ/σmax0,812340,400Рис.3.7.0,0004Зависимость0,0008напряжения. с-1ε,0,0012отскоростидеформирования при 730°C.Таблица 3.4Чувствительность к скорости деформации при 730°C.Чувствительностьскорости деформациик12340,150,150,160,1770Чувствительность к скорости деформации находится в переделах от 0,15до 0,17.
Чувствительность к скорости деформации образца 1 группы несколькониже, чем образца 4 группы, что может быть связано с большим содержаниемаустенита в образце 4 группы при температуре испытания. Исходя из этого,можно предположить, что присутствие второй фазы может оказывать влияниена чувствительность к скорости деформации.Исследование микроструктуры после испытаний на растяжение при 730°CПри 730°C образец состоит из мартенсита и аустенита. В соответствии сисследованиями механизма и кинетики фазовых превращений при среднейскорости нагрева аустенитные зерна при высокой температуре зарождаются награницах зерен и пластин мартенсита.
Как было показано в предыдущемразделе, после охлаждения образца до комнатной температуры аустенитобратно превращается в мартенсит с образованием новых мартенситных зерен,которые имеют несколько различный химический состав, эти различияпроявляются в контрасте при исследовании микроструктуры.
Следовательно,аустенитные зерна могут ассоциироваться с небольшими круглыми зернами пограницам мартенсита, имеющими светлый контраст, что отчетливо видно наРис. 3.9, а).Микроструктура образцов второй третьей и четвертой группы послерастяжения отличается от микроструктуры образца первой группы послерастяжения. В соответствии с Таблицей 3.3 количество аустенита в образцах 34 групп выше, чем в образцах первой и второй группы. Также отличиемобразцов 2-4 групп от исходного является наличие равноосных зерен в областиоднородной деформации. Равноосные зерна имеют одинаковый размер иморфологию, как в исходной микроструктуре.Сравнение микроструктуры в области однородных деформаций и вобласти шейки для образцов первой и четвертой группы показано на Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
