Термическая стабильность субмикрокристаллической структуры, полученной при большой пластической деформации железа и конструкционной стали

• Автор: Воронова, Людмила Мееровна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
.
1. Литературный обзор. Формирование ультрадисперсних структур при пластической деформации и последующем нагреве

I. I Структура металлов и сплавов, подвергнутых большой пластической деформации.

1.2 Влияние схемы деформации на структуру металлов и сплавов

1.3 Процессы, протекающие при нагреве деформированных металлов

и сплавов.
1.3.1 Первичная рекристаллизация материалов, подвергнутых большой пластической деформации

1.3.2 Рост зерна в ультрадисперсних структурах при нагреве.

1.4 Стабильность субмикрокристаллической структуры

Постановка задачи исследования

2. Материал, методика эксперимента и методы
исследования
2.1 Исследованные материалы и режимы термической обработки.
2.2 Деформирование исследованных материалов
2.3. Методики исследования.
3. Структурообразован не в железе и закаленной стали Г2Р при большой пластической деформации сдвигом под давленим.
3.1 Образование и эволюция субмикрокристаллической структуры в
чистом железе
3.2 Изменение структуры при деформации закаленной стали Г2Р
Выводы к третьей главе.
4. Низкотемпературная рекристаллизация материалов, деформированных сдвигом иод давлением
4.1 Низкотемпературная рекристаллизация чистого железа с СМК структурой.
4.2 Низкотемпературная рекристаллизация чистого железа со структурой смешанного типа, содержащей малую объемную долю микрокристаллитов
4.3 Эволюция СМК структуры при отжиге стали Г2Р, деформированной
и закаленном состоянии
4.4 Влияние частиц второй фазы на кинетику низкотемпературной рекристаллизации.
4.5 Особенности низкотемперату рной рекристаллизации железа
технической чистоты
Выводы к четвертой главе.
5. Склонность к росту зерна при отжиге ультрадисперсных материалов с различным типом структуры.
5.1 Рост зерна при отжиге чистого железа.
5.2 Влияние карбидного торможения на рост зернаI I
5.3 Влияние малого количества примесей на термическую стабильность структуры железа
5.4 Формирование структуры в изделиях, полученных методами холодной
объемной штамповки.
Выводы к пятой главе.
Общие выводы
Список литературы


При деформации стали У сдвигом под давлением до е-7, увеличение давления от 3 до ГПа приводит к уменьшению размера фрагментов в феррите от I до 0, мкм []. Измельчение структуры при увеличении давления наблюдали при деформации армко-железа [] и никеля (). Подобное действие давления объясняется увеличением энергии активации самодиффузии атомов железа и замедлением процессов динамического возврата [, ]. Размер микрокристаллитов также зависит от величины ЭДУ металла. В работах [9, ] на примере никеля и нимоника показано, что снижение ЭДУ приводит к уменьшению образующихся при деформации микрокристаллитов. Легирование сплавов на основе железа изменяет сто ЭДУ. Так добавление 2% никеля понижает ЭДУ железа на 0, а 3% кремния - на 0 МДж/м2, 2% марганца, наоборот, повышает ЭДУ железа на МДж/м2 []. Обычно легирующие элементы уменьшают число действующих систем скольжения и способствуют более равномерному распределению дислокаций []. Наиболее сильное влияние на подвижность дислокаций оказывают элементы внедрения. При большой пластической деформации стали во многих работах наблюдали растворение цементита [-]. Распад цементита при деформации термодинамически возможен, так как энергия взаимодействия углерода с дислокациями (0,8 эВ на расстоянии 1Ь от дислокации) близка к энергии связи атомов в цементите (0,5 эВ) []. Углерод образует атмосферы Котрелла вокруг дислокаций, снижая их подвижность. Степень распада цементита зависит от легирования стали, степени деформации и морфологии выделений. Грубозернистый цементит практически не растворяется при пластической деформации []. В тоже время, при гидроэкструзии стали У7А е грубо-и тонкопластичатым перлитом степень распада не зависела от дисперсности исходной структуры и определялась только плотностью дислокаций в феррите []. В отличие от деформации волочением или прокаткой при гидроэкструзии затруднено образование ми краг ре тип, которые являются дополнительными стоками для углерода, в результате наблюдается меньшая степень распада карбидной фазы. В работах [, ] показано, что в результате деформации сдвигом под давлением - ГПа может пройти полное растворение пластин цемент ига в сталях У и У. Таким образом, в процессе деформации ферри го-перлитных сталей концентрация углерода в твердом растворе меняется в зависимости от степени распада карбидной фазы. Деформация стали в закаленном состоянии, когда пересыщение твердого раствора углерода в железе максимально до деформирования, связана с технологическими трудностями из-за высокой прочности мартенсита. В этом случае в структуре кристалла начинается фрагментация, но степень деформации оказалась недостаточной для формирования однородной фрагментированной структуры во всем объеме деформируемого кристалла [, ]. В литературе нет данных о том, как будет проходить формирование СМК структуры в закаленной стали, в которой движение дислокаций затруднено уже на начальных стадиях деформации. Также представляет интерес деформационное поведение чистого железа, содержащего минимальное количество примесей. Коэффициент упрочнения и коэффициент измельчения структурных составляющих на стадии существования СМК структуры уменьшаются при снижении содержания в стали углерода и других легирующих элементов [], возможно, в чистом железе будет наблюдаться выход деформации на установившуюся стадию, обусловленную протеканием динамического разупрочнения. В большинстве первых работ, посвященных исследованию большой пластической деформации, фрагментированная структура достигалась деформацией прокаткой 9. Формирование ультрадисперсных фрагментированных структур наблюдали в поверхностном слое толщиной 5-Ю мкм при фрикционном нагружении []. Дислокационные структуры, формирующиеся при разных схемах деформации, различаются []. Исследования среднеуглеродистых сталей близкого состава со структурой иизкоотпущенного мартенсита, деформированных растяжением [, . Различия наблюдаются в структурах, формирующихся вдоль оси деформации. Высокий уровень одноосных растягивающих напряжений при прокатке и волочении способствует образованию субграниц, ориентированных относительно оси деформации.