Обоснование методов температурно-скоростной ресурсосберегающей обработки стали Р6М5 с использованием сверхпластичности

• Автор: Афанаскин, Анатолий Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 214 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ДЕФОРМИРОВАНИЕ, СВЕРХПЛАСТИЧНОСТЬ И СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ Состав, свойства, способы обработки и области применения

быстрорежущих сталей.

Методы получения заготовок инструмента пластическим

деформированием

Критерии, механизмы и объекты проявления

сверхпластичности

Эффект сверхпластичности быстрорежущих сталей Р, Р9 и

Преимущества температурноскоростной обработки в режиме

сверхпластичности

Цель работы и задачи исследования
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Обоснование выбора объекта исследования
Методы изучения состава, структуры и свойств стали Р6М5
Рентгеноструктурный фазовый анализ.
Металлографические и электронномикроскопические анализы
Дилатометрические исследования и дифференциальный
термический анализ.
Электроннозондовый рентгеноспектральный микроанализ.
Механическая спектроскопия.
Метод автоматизированного экспериментирования
Описание программ , , .
Описание программы I
Описание программы I1
Описание программы I
Применение сервисных программ
2.4 Методы моделирования процессов сверхпластичности.
2.4.1 Математическое моделирование температурноскоростной
обработки.
2.4.2 Обоснование выбора модели
2.4.3 Факторы, влияющие на сверхпластичность.
2.4.4 Характеристики и параметры сверхпластичности.
2.4.5 Математические модели сверхпластичности
2.4.6 Методика планирования эксперимента.
2.4.7 Синтез V оптимальных планов эксперимента
2.5 Механические испытания. Экспериментальное оборудование,
оснастка, образцы и обработка экспериментальных данных
3 ПРОЦЕССЫ РАСТЯЖЕНИЯ И ОСАДКИ СТАЛИ.
3.1 Математические модели и критерии поведения стали Р6М5 при
растяжении.
3.2 Анализ математических моделей изотермического
деформирования и определение оптимальных режимов обработки
3.3 Процессы осадки стали Р6М5
3.4 Математические модели, описывающие поведение стали Р6М
при осадке.
3.5 Анализ математических моделей изотермического
деформирования и определение оптимальных режимов обработки.
4 СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМАХ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ
4.1 Структурные изменения в стали Р6М5 в результате
деформации в условиях сверхпластичности при растяжении и осадке.
4.2 Влияние деформации на химическую однородность стали
Р6М5
4.3 Особенности порообразования и разрушения стали Р6М5 при растяжении в условиях повышенной пластичности и сверхпластичности.
4.4 Взаимодействие дефектов кристаллического
строения стали Р6М5 при сверхпластичном деформировании
5 РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕМПЕРАТУРНОСКОРОСТНОЙ ОБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Статистической обработкой кривых интенсивностей рентгеновского излучения установлено, что в результате СПД (по отношению к исходному состоянию) в структуре стали улучшается распределение вольфрама в 1,3 раза, молибдена в 1, раза, хрома в 1, и ванадия в 1, раза, обусловленное главным образом растворением и диспергированием карбидной фазы в процессе СПД. СПД стали Р6М5 способствует частичной диссоциации и частичному растворению сложных карбидов, а также повышению концентрации легирующих элементов в феррите, дисперсности и равномерности распределения карбидных выделений путем активизации диффузионных процессов по межфазным и межзеренным границам. Степень неравномерности распределения легирующих добавок зависит от ликвационной неоднородности стали, дисперсности карбидной фазы и интенсивности СПД. Разработана методология определения энергии активации, когда релаксация напряжений обеспечивает легкое проскальзывание по границам зерен и фазовых составляющих и способствует аккомодации соседних зерен. При этом основным условием является равенство скоростей процессов деформационного упрочнения и возврата при СПД. В результате теоретического анализа проскальзывания соседних зерен или фаз по большеугловой границе между ними и изучения накопленных экспериментальных данных для углеродистых и инструментальных сталей в состоянии СП получено уравнение для расчета энергии активации С? СПД при одноосном растяжении, которое использовано для расчета значений энергий активации СПД сталей различных систем легирования. Расчетные значения С? Это указывает на высокие скорости возврата, необходимые для аккомодации зерен при СПД за счет процессов массопереноса, в которых существенную роль играет взаимодействие границ зерен и фазовых составляющих с дефектами кристаллического строения. Энергия активации (3 фазовой СПД несколько ниже, чем структурной, что обусловлено повышенной диффузионной подвижностью атомов в процессе фазового превращения. Необходимо заметить, что значения энергии активации пластической деформации СЬфф, рассчитанные по уравнениям сопротивления деформации стали Р6М5 на основании экспериментальных данных и используемые в качестве характеристики процессов СПД и изотермического деформирования при различных схемах напряженного состояния, того же порядка, что и полученные по уравнению проскальзывания. Это свидетельствует о достоверности оценок и соответствии теоретических расчетов экспериментальным данным. Обычно структурное состояние сталей в температурном интервале. Ранее считали, что структурное состояние сталей в температурном интервале СПД соответствует феррито-карбидной смеси, которая существует ниже действительного положения точки АС|. В данной работе автор подтверждает точку зрения профессора М. Экспериментально оптимальный интервал температур СПД составляет - градусов и лежит выше неравновесной точки АС| и в нём образуется не менее 5- % дисперсной аустенитной фазы, что соответствует максимальной величине поверхности раздела между аустенитной и ферритной составляющими структуры (так называемый микро дуплекс в сталях). Сравнение методов фиксации точки Ас! Кроме того в исследованиях СПД никто не учитывал возможности локального повышения температуры в полосах скольжения, которое по данным тепловизионного метода составляет - градусов. Изучение температурных зависимостей внутреннего трения рассматриваемых сталей также подтверждает, что их СПД проявляется выше неравновесной точки АС1, т. Для стали Р6М5 эта температура составляет 0 °С. На основании проведенных экспериментальных исследований и теоретических рассуждений в настоящей работе развита гипотеза, связывающая строение большеугловых границ с процессами, происходящими на отдельных их участках при взаимодействии с внутризеренными дефектами и их скоплениями. Строение большеугловой границы по моделям Мотта предполагает, что граница состоит из чередующихся участков с дислокационным строением в местах с невысокой разориентировкой решеток соседних зерен и участков с аморфной структурой, где разориентировка велика. На этой основе проанализирован процесс аккомодации зерен при СПД гетерофазных систем с точки зрения взаимодействия дефектов кристаллической решетки на различных участках большеугловых границ.