Закономерности формирования зерна аустенита и их применение для повышения структурной однородности и качества пружинной проволоки

• Автор: Чеэрова, Маргарита Николаевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 288 с. : ил.

1.1 Условия работы пружинных материалов и требования к ним

1.2 Технология изготовления и качество проволоки

1.2.1 Способы упрочнения и виды проволоки.

1.2.2 Технология изготовления термически обработанной пружинной

проволоки

1.2.3 Анализ качества проволоки.

1.3 Возможные причины неоднородности механических свойств.

1.3.1 Влияние холодной пластической деформации на структуру и свойства стали

1.3.2 Характерне гика уровня внутренней дефектности

холоднодеформированной проволоки.

1.3.3 Роль зерна аустенита в обеспечении структурной

однородности проволоки и изготовленных из нее изделий
1.4 Показатели, характеризующие структуру зерна аустенита.
1.5 Современные представления о механизме образования аустенита
1.6 Кинетика ау превращения
1.6.1 Этапы образования аустенита.
1.6.2 Факторы, влияющие на кинетику образования аустенита.
1.7 Особенности образования аустенита в предварительно холоднодеформированных сталях.
1.7.1 Процессы, протекающие в докритическом интервале температур при. нагреве предварительно холоднодеформированных сталей
1.7.2 Влияние искажений решетки на фазовые превращения
1.7.3 Преждевременная аустенитизация
1.7.4 Влияние дефектов на положение критической точки.
1.7.5 Наследование дефектов при ау превращении.
1.8 Рост зерна аустенита
1.8.1 Термодинамика процесса роста зерен
1.8.2 Механизмы роста зерен.
1.8.3 Кинетика роста зерна.
1.8.4 Возможность протекания рекристаллизационных процессов в аустенитной области
1.8.5 Особенности роста зерна в предварительно холоднодеформированных сталях.
Выводы по главе
Задачи и программа исследования
Глава 2 Методика подготовки металла и проведения экспериментов
2.1 Объект исследования
2.2 Обоснование выбора исходного состояния.
2.3 Подготовка образцов
2.4 Характеристика оборудования для термической обработки
2.5 Выбор режимов термической обработки
2.6 Использованные методы исследования.
2.6.1 Металлографические исследования
2.6.2 Рентгенографические исследования.
2.6.3 Пикпомстрические исследования
2.6.4 Механические испытания.
2.6.5 Релаксационные испытания.
2.7 Расчеты комплексов синергетики.
2.8 Ультразвуковые исследования
2.9 Использование ЭВМ и статистических методов анализа.
2. Использование методов планирования эксперимента.
2. Оценка точности эксперимента
Метрологическая проработка.
Выводы по главе
Глава 3 Результаты исследования
3.1 Исследование влияния технологических факторов на состояние зерна аустенита.
3.1.1 Влияние температуры аустенитизации на величину зерна в сталях
с разным химическим составом А, ГАХГФА.
3.1.2 Исследование влияния исходной структуры на состояние действительного зерна аустенита ДЗА в недеформированныхсталях
3.1.2.1 Влияние параметров исходной структуры перлитного тина на характеристики ДЗА
3.1.2.1.1 Влияние формы перлита
3.1.2.1.2 Влияние дисперсности пластинчатого перлита.
3.1.2.1.3 Влияние неоднородности исходной структуры перлита
по степени дисперсности
3.1.2.2 Особенности ДЗЛ при исходной структуре, образованной
по разным механизмам диффузионному и промежуточному
3.1.2.3 Влияние неоднородности исходной структуры
на характеристики ДЗА.
3.1.3 Исследование влияния времени выдержки на состояние ЗА в сталях
с разным химическим составом Л, ГА, ХГФА.
3.1.3.1 Влияние времени выдержки на параметры ДЗА в сталях
с исходной структурой перлита разной формы
3.1.3.2 Влияние времени выдержки па параметры ДЗА в сталях с исходной структурой пластинчатого перлита разной степени дисперсности
3.1.4 Исследование закономерностей формирования ДЗА
в деформированных сталях
3.1.4.1 Влияния степени ПХПД и температуры аустенитизации
на характеристики ДЗА при разных исходных структурах
3.1.4.1.1 Исследование влияния степени ПХПД
3.1.4.1.2 Исследование влияния температуры аустенитизации
при характерных степенях ПХПД.
3.1.5 Исследование влияния характера ПХПД на величину зерна
и его однородность по размерам
3.2 Исследование влияния температуры аустенитизации и параметров исходной структуры перлита на механические свойства недеформированной стали
3.3 Исследование влияния температуры аустенитизации и смешанной исходной структуры на уровень и равномерность механических свойств деформированной стали
3.4 Влияние величины зерна на механические свойства стали ГА.
3.5 Исследование возможности определения величины действительного
зерна аустенита в пружинной проволоки ультразвуковым методом
Выводы по главе 3.
Глава 4 Анализ результатов исследовании и их обсуждение
4.1 Анализ закономерностей роста зерна аустенита
в неде формирован ной стали с различной исходной структурой.
4.2 Анализ закономерностей роста зерна аустенита в деформированной стали с различной исходной структурой.
4.2.1 Анализ процессов обусловливающих состояние стали к началу фазового превращения
4.2.2 Влияние степени деформации па процессы аустснитообразования
в стали с разной исходной структурой
4.2.3 Анализ температурных зависимостей величины зерна при характерных степенях деформации.
4.2.4 Анализ процессов гомогенизации.
4.2.4 Анализ зависимостей изменения плотности дислокаций.
4.3 Анализ результатов статистической обработки данных.
4.3.1 Построение аналитических зависимос тей зеренных характеристик
от технологических факторов температуры, степени ПХГ1Д
4.3.2 Построение математической модели зависимости величины зерна аустенита от параметров исходной структуры и температуры аустенитизации
4.4 Комплексная оценка влияния характеристик зерна аустенита
на механические свойства пружинных сталей.
Выводы по главе
Глава 5 Практические рекомендации
Выводы по работе.
Литература


Коэффициент корреляции между среднеквадратичным отклонением кручений в холоднодеформированной и термически обработанной проволоке одного мотка, равен 0,. Это позволило выдвинуть предположение 9 о важной роли накапливаемой при волочении внутренней дефектности мельчайших микротрещин, степень которой определяется величиной обжатия при ХПД, а также структурой заготовки под волочение. Данная гипотеза подтверждена результатами пикнометрических исследований проволоки по переходам 8, показавших существенное снижение ее плотности в холоднотянутом состоянии по сравнению с плотностью исходной заготовки под волочение. Данные приведены в табл. Из табл. Видно также, что при волочении проволоки с обжатием 8 из заготовки, патентированной на структуру троостит, снижение плотности примерно в 2 раза меньше, чем при волочении из горячекатаной, нормализованной и патентированной на нижний бейнит НБ заготовок. Таблица 1. Таким образом, свойства деформированной проволоки, во многом определяются степенью деформации и исходной структурой заготовки под волочение. ХПД вызывает существенные изменения в микроструктуре и субструктуре стали. В процессе пластической деформации металла значительно возрастает плотность дислокаций. В зависимости от температуры и степени деформации в феррите образуются два основных типа дислокационных структур рис. При низких температурах и малых обжатиях дислокации располагаются хаотически, равномерно заполняя весь объем кристалла и образуя дислокационный лес, при повышении степени деформации, начиная с 2, ,, образуется ячеистая субструктура, для которой характерно крайне неоднородное распределение дислокаций с большой плотностью в стенках ячеек и практически свободным от дислокаций пространством внутри ячеек. Области внутри ячеек разбиваются на блоки. Ячеистое строение характерно и для карбидной фазы цементита 2. Рисунок 1. Тонкое строение деформированного металла зависит не только от величины пластической деформации, но и от исходной структуры заготовки. При волочении стали с пластинчатым строением перлита перлитные колонии, имевшие до деформации хаотичное распределение, постепенно разворачиваются и ориентируются вдоль оси волочения 2. Такая ориентация усиливается в процессе деформации. При этом цементитные пластины утончаются в поперечном сечении и удлиняются в продольном. Деформируется, прежде всего, феррит, увлекая и ориентируя вдоль направления волочения пластинки цементита. Поведение перлитных колоний при деформации зависит от их ориентации. В колониях, ориентированных вдоль оси волочения, наблюдается деформация цементитных пластин скольжением. В неблагоприятно ориентированных колониях происходит изгиб и дробление цементитных пластин и у их обломков наблюдается образование дислокационных клубков, которые при дальнейшем волочении превращаются в вытянутые стенки ячеек, содержащие наряду с дислокациями измельченные частички цементита. По данным 2, основанных на прямых экспериментальных наблюдениях, обжатие на стали с тонкопластинчатой структурой вызывает некоторую деформацию цементитных пластин, состоящую в повороте пластин вдоль оси волочения и начинающемся процессе их дробления. В ферритной матрице отмечаются признаки измельчения и разворота блоков. Деформация на обнаруживает еще большее дробление и поворот цементитных пластин. Встречаются участки с очень сильным разрушением цементита рис. Наиболее сильно разрушаются карбидные пластинки, ориентированные почти перпендикулярно оси проволоки. Редко ломаются цементитные ряды, идущие вдоль оси. В участках с неблагоприятной ориентацией перлита при волочении не только создается субструктура со смешанными дислокационнокарбидными границами, но и возникает состояние сильного локального перенаклена, что, безусловно, может служить предпосылкой к охрупчиванию проволоки. Наибольший интерес представляет рассмотрение структуры сильнодеформированной стали обжатие на . Карбидная фаза имеет вид длинных и тонких около 0 А и менее пластинок рис. Таким образом, структура сильнодеформированной стальной проволоки оказывается скорее упорядоченной, чем хаотичной. Рисунок 1.