Повышение физико-механических и эксплуатационных свойств ферритно-перлитной стали при мегапластическом деформировании и низкотемпературном отжиге

• Автор: Мордовской, Петр Григорьевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Мегапластическая деформация и ее влияние на структуру и свойства металлических материалов

1.1 Равноканальное угловое прессование. Процессы и методы

1.2 Структура и свойства материалов после РКУП

1.2.1 Цветные металлы

1.2.3 Стали

Глава 2. Материалы, методика эксперимента и методы исследования

2.1 Материал, режимы РКУП и термической обработки

2.2 Методы исследования структуры и свойств

Глава 3. Структура стали 09Г2С после мегапластической деформации и термической обработки
3.1 Формирование объемной наносубмикрокристаллической структуры в стали 09Г2С после РКУП и низкотемпературного отжига
3.2 Влияние низкотемпературного отжига на микротвердость стали, подвергнутой РКУП
3.3 Влияние обработки резанием на структуру и микротвердость стали 09Г2С в
наносубмикрокристаллическом состоянии
Выводы по главе
Глава 4. Влияние объемной наносубмикрокристаллической структуры на
физико-механические свойства стали 09Г2С
4.1 Механические свойства стали 09Г2С после РКУП и низкотемпературного
отжига
4.2. Макростроение изломов образцов, испытанных на ударный изгиб
4.3 Влияние наносубмикрокристаллической структуры на микромеханизмы разрушения образцов, испытанных на ударный изгиб
4.4 Физические свойства стали 09Г2С после РКУП и низкотемпературного отжига

Выводы по главе
Глава 5. Трибологические свойства стали 09Г2С в
наносубмикрокристаллическом состоянии
5.1. Трибологические характеристики стали 09Г2С в
наносубмикрокристаллическом состоянии
2.2. Шероховатость фрикционной поверхности
5.3. Механизмы повреждения и микростроение фрикционных
поверхностей
Выводы по главе
Основные выводы
Список сокращений
Список литературы

Введение
В последние десятилетия большое внимание специалистов, занимающихся созданием и исследованием новых материалов, вызывают наноструктурные материалы (НСМ) и материалы с субмикрокристаллической (СМК) либо со смешанной наносубмикрокристаллической (НСМК) структурой. К НСМК материалам относят кристаллические материалы со средним размером зерен или других структурных составляющих менее 100 нм [1, 2]. СМК материалы имеют средний размер зерна менее одного микрона.
Такие материалы обладают уникальными свойствами, многие из которых имеют практическую значимость. К настоящему времени разработано несколько методов получения НСМ: компактирование ультрадисперсных порошков,
контролируемая кристаллизация аморфных материалов и мегапластическая деформация (интенсивная пластическая деформация (ИПД)). Существуют проблемы в развитии первых двух методов, связанные с сохранением некоторой остаточной пористости при компактировании, загрязнением образцов при подготовке порошков или их консолидации, невозможностью получения достаточно массивных и объемных наноструктурированных материалов НСМ. Одним из вариантов решения данной проблемы является применение мегапластического деформирования методом равноканального углового прессования (РКУП).
Задача методов мегапластического деформирования - формирование ультрамелкозернистой (УМЗ) и наноструктуры (НС). Основными методами мегапластической деформации являются кручение под высоким давлением [3, 4, 5] и РКУП.
Пластическая деформация образца в процессе РКУП осуществляется в результате сдвига материала под действием сжимающего усилия; сдвигающий момент образуют силы реакции стенок двух пересекающихся под определенным углом каналов с равными диаметрами отверстий. Степень деформации образца

Исследование трибопары [104] аустенитной стали Ре18Сг9К и алюминиевого сплава (А1; 4.5 % М§; 0.7 % Мп) показало, что при динамическом трении в очень коротком интервале времени скольжения образуется тонкий нанокристаллический слой.
В настоящее время исследуются не только перспективные свойства материалов после РКУП, но и проводятся испытания готовых изделий, полученных из наноструктурированных заготовок, которые могут быть в дальнейшем использованы в промышленности и медицине.
Исследования [105, 106] показали, что предварительная обработка РКУП позволяет при изготовлении болтов достичь высоких классов прочности (6.8 и 8.8) при использовании обычных недорогих углеродистых сталей марок 20 и 45. Также СМК сталь Х18Н10Т после РКУП была использована при изготовлении медицинских имплантатов и инструментов [76, 107].
В работе [108] с применением РКУП было получено крепежное изделие -шпилька М10, длина детали 100 мм, диаметр 10 мм, номинальный диаметр резьбы ё 10 мм, длина резьбы гаечного конца с обоих концов винта Ь 30 мм. Класс прочности шпилек после РКУП при 350° С вырос от 4.8 (для шпилек из материала в исходном состоянии) до 8.8 после РКУП; другими словами, можно говорить о получении крепежных деталей высокого класса прочности. Прочность шпилек после РКУП при 500° С в 1,7 раз больше, чем у шпилек из стали в исходном состоянии, класс прочности возрос до 6.8.
Литературный обзор показал, что РКУП является эффективным способом получения СМК и НСМК металлов и сплавов. Поскольку их внутризеренная структура, как правило, содержит дислокационные субструктуры с размерами элементов в нанодиапазоне, то металлы и сплавы, обработанные РКУП, обычно относят к классу объемных НК материалов.
Теоретические работы зарубежных и российских авторов раскрывают механизмы пластического деформирования в процессе РКУП и основные закономерности зависимости деформации от напряжения. На практике выявлено, что происходит существенное повышение механических характеристик