Разработка структурно-термомеханических моделей пластичности и прочности стали Р6М5 для ресурсосберегающего изотермического и сверхпластического деформирования

• Автор: Черных, Дмитрий Петрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Введение.

1 О СВЕРХПЛЛСТИЧНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Признаки, типы и критерии сверхпластичности.

1.2 Закономерности развития и условия проявления сверхпластичности

1.3 Основные соотношения и модели сверхпластичности

1.4 Физическая природа и механизмы сверхпластичности.

1.5 Сверхпластичность сталей и чугунов.

1.5.1 Доэвтектоидные и эвтектоидные стали

1.5.2 Заэвтектоидные стали.

1.5.3 Белые чугуны.

1.5.4 Эффект сверхпластичности быстрорежущих сталей Р, Р9, Р и Р6М5.

1.5.5 Эффект повышенной пластичности стали Р6М5
1.6 Практическое применение эффекта сверхпластичности труднодефор
м ируем ых сталей
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1 Обоснование выбора объекта исследования
2.2 Методика математического моделирования эффекта сверхпластичности .
2.2. 1 Факторы, влияющие на сверхпластичность
2.2.2 Характеристики и параметры сверхпластического деформирования
2. 2. 3 Математические модели сверхпластичности
2.2. 4 Планирование эксперимента.
2.3. Методика механических испытаний.
2.3.1 Экспериментальное оборудование
2.3. 2 Образцы
2.2.3 Регрессионный анализ экспериментальных данных.
2.3.4 Автоматизированная система экспериментатора.
2.3.5 Описание программ.
2.3.5.1 Программы , ,
2.3.5.2 Программа
2.3.5.3Программа I.
2.3.5.4 Программа построения изолиний процесса II.
2.3.5.5 Программа поиска оптимальных параметров модели I
2.3.5.6 Сервисные программы.
2.4 Физические методы исследований
2 4.1 Рентгеноструктурный фазовый анализ
2.4.2 Металлографические и электронномикроскопические исследования.
2.4.3 Дилатометрические исследования и дифференциальный термический анализ
2.4.4 Механическая спектроскопия
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Структурнотермомеханические модели пластичности относительного сужения и технологической прочности сопротивления деформированию о стали Р6М5 для изотермической деформации и сверхпластичности
3.2. Графические зависимости пластичности и технологической прочности стали Р6М5 от температуры, скорости деформации и структуры при растяжении и осадке
3.3 Закономерности изменения пластичности и технологической прочности стали Р6М5 при растяжении и осадке в исследуемых температурноскоростных режимах.
3.4 Определение оптимальных значений пластичности и технологической прочности.
3.5 Оптимизация структурного фактора и режимов изотермической деформации по структурнотермомеханическим моделям.
4. ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ С ПОЗИЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЕФЕКТОВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ.
4.1 Активированное состояние сверхпластичных металлических материалов .
4.2 Причины высоких удлинений при сверхпластичности
4.3 Структурообразование при изотермическом деформировании в стали Р6М5 при различных схемах напряженного состояния.
4.3.1 Структурные изменения в стали Р6М5 в результате деформации в условиях повышенной пластичности и сверхпластичности при растяжении и осадке
4.3.2 Структура стали Р6М5 в исходном состоянии после отжига
4.3.3 Структура стали Р6М5 после растяжения в условиях сверхпластичности.
4.3.4 Структура стали Р6М5 после осадки в условиях сверхпластичности
4.4 Анализ процессов пластического течения с позиции взаимодействия дефектов кристаллического строения в условиях сверхпластичности
4.5 Применение термодинамики дисперсных систем для анализа процессов структурообразования гетерофазных материалов на примере сталей У8А и Р6М5
4.5.1 Основные положения термодинамики малых систем
4.5.2 Оценка влияния дисперсности карбидной фазы и формы карбидов на
температуру фазовых переходов Ас в сталях У8А и Р6М5
4.6 Механизм сверхпластичности и структурообразования стали Р6М5.
5. РАЗРАБОТКА СВЕРХПЛЛСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
ЗАГОТОВОК ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ СТАЛЕЙ
Основные результаты и выводы.
Список использованных источников


В. Грабскому сверхпластичностью называют способность материалов к большим деформациям без нарушения внутренней сплошности, проявляющуюся при высоких гомологических температурах под влиянием напряжений, величина которых очень низкая и сильно зависит от скорости деформации. Бочвар считает 1, что сверхпластичность особое состояние, в котором сплав, состоящий из двух или более компонентов, проявляет при определнных температурноскоростных условиях деформации гораздо большую пластичность, чем каждый из его компонентов. На основе результатов, полученных А. А. Бочваром и 3. А. Свидерской, а также на основе собственных экспериментов Г. К первому типу относится сверхпластичность, наблюдаемая при деформировании двух и многофазных сплавов и неполиморфных металлов при постоянной гомологической температуре Тгом ТТ в интервале 0,5. ТЛ температура плавления рис 1. Необходимым условием этого типа сверхпластичности является ультрамелкозернистая структура размеры структурных составляющих до мкм. Второй и третий типы характерны для полиморфных металлов или сплавов, претерпевающих фазовые превращения в твердом состоянии вблизи температуры диффузионного полиморфного превращения в изотермических условиях или при термоциклировании второй тип сверхпластичности или в интервале температур бездиффузионного мартенситного фазового превращения третий тип сверхпластичности. Тс и кристаллизации Тк, когда происходит снижение их вязкости на несколько порядков. Кластерная сверхпластичность
Рисунок 1. Наиболее исследованной является структурная сверхпластичность, которая проявляется в материалах при определенных термомеханических параметрах деформации. Основными факторами, влияющими на эффект структурной сверхпластичности, являются температура, скорость деформации, структура параметры, характеризующие размеры структурных и фазовых составляющих и схема напряженного состояния параметры, связанные с инвариантами напряжений ,. Оценка возможности применения деформации при субкритической температуре в промышленном производстве различного металлорежущего инструмента рассмотрено в работе . Использование эффекта субкритической сверхпластичности создает благоприятные условия для штамповки таких труднодеформируемых сталей, как быстрорежущие. В этом случае стали имеют высокую деформационную способность и малое сопротивление деформации и невысокие внутренние остаточные напряжения. Л е. На основе систематизированных экспериментальных данных , , , можно утверждать, что совокупность критериальных значений этих величин определяет состояние сверхпластичности. Граничное значение коэффициента гп 0,3 определяет переход материала в сверхпластичном состоянии. Вряд ли оправданы попытки некоторых авторов характеризовать эффект СП материалов определенного типа какимлибо одним из рассмотренных выше критериев, поскольку совершенно разные по своей природе материалы в состоянии СП могут проявлять одинаковые ресурсы деформационной способности или одинаковую чувствительность сопротивления деформации к изменению скорости деформации. Для СПД в отличие от обычной характерна сильная зависимость сопротивления деформации от ее скорости, которая в логарифмических масштабах имеет сигмоидальный вид рис. Рисунок 1. Такая сигмоидальная форма кривой I позволяет выделить на ней три области. При низких скоростях деформации наблюдаются относительно слабая зависимость о от см. I и низкие значения т и рис. II, где эффект СП достигает максимума. В области III при высоких е относительное удлинение, сопротивление деформации и параметр ш приближаются к значениям, характерным для обычных пластичных материалов. Такой вид кривой I I, часто называемой кривой СП, на которой четко выделяются три области, является типичным для различных материалов в состоянии СП. О.А. Кайбышевым и С. Я.Салиховым, показал, что достоверность второго метода нахождения т выше, чем первого. Обычно графики скоростной зависимости коэффициента т строят в координатах т на основе опытов растяжения. Коэффициент т определяют по наклону кривых I либо методом переключения скоростей в процессе деформации с применением различных способов расчета и экстраполяции
у разных сплавов, но обычно находится в диапазоне . Дальнейшее
и метод конечного множества испытаний 0 1,2.