Структура, свойства и термостабильность конструкционных сталей после равноканального углового прессования

• Автор: Борисова, Мария Захаровна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

1. Интенсивная пластическая деформация, ее влияние на структуру и свойства металлов, а также их поведение при последующем нагреве
1.1. Формирование ультрадисперсних структур при интенсивной пластической деформации
1.2. Влияние параметров РКУП на структуру металлов и сплавов
1.3. Свойства субмикрокристаллических материалов, полученных интенсивной пластической деформацией
1.4. Процессы, протекающие при нагреве деформированных металлов и сплавов
Постановка задач исследования
2. Материалы, методика эксперимента и методы исследования
2.1.Исследованные материалы и режимы деформирования
2.2. Методы экспериментального исследования материала после РКУП
2.3. Режимы термической обработки
3.Структура и свойства конструкционных сталей после РКУП
3.1. Структура конструкционных сталей после РКУП
3.2. Свойства конструкционных сталей после РКУП
Выводы к третьей главе
4. Строение изломов и микромеханизмы разрушения стали 09Г2С до и после РКУП
4.1. Макростроение изломов образцов, испытанных на ударный изгиб
4.2. Микромеханизмы разрушения образцов стали 09Г2С
до и после РКУП
Выводы к четвертой главе
5. Влияние нагрева на деформированную РКУ прессованием конструкционную сталь 09Г2С

5.1. Эволюция СМК структуры при кратковременном нагреве
стали 09Г2С
5.2. Микротвердость деформированной стали 09Г2С после кратковременного нагрева
ф Выводы к пятой главе
Общие выводы и заключение
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ
В настоящее время резервы повышения механических характеристик сталей различных структурных классов на основе использования полиморфных превращений считаются практически исчерпанными. Это особенно отчетливо видно на примере высокопрочных сталей: получить многократное увеличение комплекса свойств классическими методами изменения структуры оказалось невозможным вследствие того, что рост прочности вызывает снижение пластичности. В последние годы наметились новые пути повышения свойств материалов за счет целенаправленного формирования нано- и микрокристаллических структур [2, 39, 42, 58, 65, 66, 83, 86]. Основное их отличие от крупнокристаллических структурных состояний связано с уменьшением размеров кристаллитов, ростом объемной доли границ и тройных стыков. Это приводит к значительному изменению механических (а иногда и физических) свойств металлов: значения микротвердости могут в 2-7 раз превышать микротвердость крупнозернистых аналогов; при этом очень высокая прочность сочетается с достаточной пластичностью [13, 16, 19, 64, 76]. Кроме того, измельчение зерна улучшает характеристики сопротивления металлических материалов хрупкому разрушению [22]. Возможность оптимального сочетания механических свойств субмикро- и наноматериалов открывает перспективы их применения в качестве новых конструкционных и функциональных материалов.
Один из методов получения объемных заготовок материалов с ультрадисперсной структурой - интенсивная пластическая деформация (ИПД). Используя методы ИПД, можно добиться значительного уменьшения размера зерна и получения высокопрочного состояния без изменения химического состава. Основными методами ИПД являются кручение под высоким давлением и равноканальное угловое прессование (РКУП), при котором исключается конечное формоизменение заготовки и достигаются высокие
Сталь 09Г2С
Структура стали 09Г2С ферритно-перлитная, средний размер зерна в исходном состоянии 10 мкм. После РКУП средний размер зерна значительно уменьшился. При этом изменение среднего размера зерна происходит интенсивнее, чем в случае стали СтЗ, и уже после второго прохода РКУП средний размер структурных составляющих достигает 1900 нм, а после восьми проходов 1100 нм (рис. 3.5). Это связано с различным содержанием легирующих элементов в сталях СтЗ и 09Г2С: например содержание Мп в стали 09Г2С составляет 1,28% в то время как в стали СтЗ его содержание не превышает 0,6%, а как известно, Мп повышает ЭДУ железа, что приводит к образованию более мелких зерен в ходе ИПД.
Образованная в ходе РКУП структура представляет собой ферритную матрицу с СМК структурой с включениями сферических карбидных частиц. При интенсивной деформации происходит разделение пластин цементита дислокациями и их измельчение, в результате чего полностью исчезают исходно наблюдаемые карбидные пластины. В итоге образуется фрагментированная структура феррита с включениями частиц цементита сферической формы. Таким образом, обработка РКУП привела к измельчению структурных составляющих исходной ферритно-перлитной структуры за счет дробления перлита и его «размытия» в деформирующейся ферритной матрице в виде мелких обособленных зерен величиной 0,3...0,5 мкм. Подобные структуры наблюдались при ИПД ферритно-перлитной стали в работе [52]. Кроме разбиения и измельчения пластинок цементита происходит унос углерода дислокациями, перерезающими цементит, так как атомам углерода энергетически выгоднее находиться на ядрах дислокаций и на субграницах, чем в решетке цементита. Энергия связи «атом углерода - дислокация» - 0,6 эВ, «атом углерода - субграница» - 0,8 эВ, в то время как в цементите углерод удерживают 0,5 эВ. Поэтому в условиях локального квазиравновесного состояния, которое реализуется в процессе деформирования стали появляется значительная вероятность сосредоточения атомов углерода на