ВЫВОДЫ.
На основании выполненного исследования в работе сделаны следующие выводы.
1. Волочение феррито — перлитной стали с малыми скоростями создает неоднородные структуру и химический состав по сечению, что проявляется на всех структурных уровнях. В сформировавшихся трех зонах размер зерен максимален в наружной зоне и минимален внутри. Для внешней части образца характерны процессы с признаками динамической рекристализации, которые внутри подавлены.
2. Во внешней зоне цементит почти отсутствует, в промежуточной имеют место его прослойки по границам зерен, в центральной сохранились прослойки цементита по границам зерен феррита и зерен перлита. Анизотропия размера зерен возрастает от центра к поверхности образца и убывает с увеличением скорости волочения.
3. Установлено, что степень относительной деформации в локальных участках материала на разных этапах формирования болта меняется в пределах 0.300% по модулю и меняет знак в отдельных участках на отдельных операциях. Выявлены участки с максимальным градиентом деформации.
Выполнен анализ эволюции структурной текстуры на всех стадиях заготовки болта. Разориентировка вектора структурной текстуры достигает 160 градусов, а градиент вектора наиболее велик в местах локализации деформации. В локальных участках с сильно неоднородной деформацией обнаружены зародыши микротрещин, которые формируются в местах максимальных ротационных деформаций.
4. Проанализировано образование типов дислокационных субструктур (сетчатая, ячеистая, фрагментирорванная), при сложной пластической деформации в феррито-перлитных сталях. Установлено, что объемные доли дислокационных субструктур меняются по сечению таким образом, что их эволюция ближе к завершению в центре образца. Увеличение скорости волочения уменьшает совершенство субструктуры. Скалярная плотность дислокаций и кривизна-кручение кристаллической решетки возрастают по мере приближения к центру образца. Соответственно, в центре образца размер ячеек и фрагментов меньше. Увеличение скорости волочения приводит к увеличению скалярной плотности дислокаций и уменьшению различия этой характеристики по зонам образца.
5. Установлено, что закономерности превращений в дислокационной подсистеме слабо зависят от способа деформации, а определяются накопленной скалярной плотностью дислокаций. С ростом плотности дислокаций имеет место следующая последовательность субструктур: сетчатая, ячеисто-сетчатая, анизотропные фрагменты, изотропные фрагменты.
6. Впервые количественно изучена дислокационная структура, формирующаяся на различных этапах изготовления сложной детали с большими градиентами пластической деформации. Установлено, что большинство параметров субструктуры зависит только от степени пластической деформации. В полностью сформированном изделии почти 100% материала занимает фрагментированная структура. Внутри фрагментов начинает формироваться ячеисто-сетчатая субструктура.
7. Процесс разрушения цементита в ходе пластической деформации волочением и ХОШ протекает в несколько этапов на различных структурных уровнях. Он состоит из разрушения зерен перлита, дробления перлитных колоний, разрезания и измельчения пластинок цементита вплоть до образования наномерных частиц. Этим процессом охвачены структурные уровни от зерен до микроуровня. Показано, что механизм разрушения перлитных колоний зависит от ориентации их по отношению к оси деформации. Установлена различная стабильность к пластической деформации цементита в перлитных колониях и в прослойках по границам зерен и отмечено, что частицы по границам зерен значительно стабильнее. С ростом скорости деформации цементит в перлите становится более стабильным. Обнаружено взаимодействие формирующихся дислокационных субструктур и измельчаемых карбидных частиц. Неоднородное дислокационно-карбидное взаимодействие при деформации приводит к росту кривизны-кручения кристаллической решетки.
8. Показано, что влияние водорода на параметры дислокационной структуры осуществляется на микро — и мезоуровне. Рост плотности дислокаций с деформацией в наводороженных образцах происходит быстрее, чем в ненаводороженных. Этот эффект наблюдается независимо от вида пластической деформации. Наводороживание увеличивает число источников дальнодействующих полей напряжений, ускоряет процесс фрагментации дислокационной структуры и увеличивает разориентировку во фрагментированной субструктуре. Зародыши микротрещин наблюдались исключительно в наводороженных образцах. Данные эволюции к/ К* 1 количественных характеристик дислокационнои структуры сталей феррито-перлитного классов обосновывают, необходимость замены кислотного удаления окалины на механический.
9. Внешнее энергетическое воздействие импульсов электрического тока на процесс волочения, приводящее к увеличению пластичности, интенсифицирует процессы возврата и отдыха, что приводит к снятию наклепа и общей стабилизапции структуры, при этом не оказывает влияние на температуру соответствующую порогу хладноломкости феррито-перлитной стали. Для аустенитной стали скалярная плотность дислокаций ниже при ЭСВ, наблюдается рост ширины двойников и запаздывание формирования типов дислокационной субструктуры. Полученные результаты закладывают физико-технические и материаловедческие основы технологии электростимулированной обработки металлов давлением.
1. Кузнецов В. Д. Физика твердого тела. — Томск: Изд-во Красное знамя, 1941.-Т.2.-771 с.
2. Мак-Лин Д. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1965.-431 с.
3. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. М.: Металлография, 1958.-445с.
4. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. М.: Машиностроение, 1974. Т.1. 472 с.
5. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. М.: Машиностроение, 1974, — Т.2. 368 с.
6. Бэлл Дж.Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. М.: Наука, 1984. 4.1: Малые деформации. — 596 с.
7. Бэлл Дж.Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. М.: Наука, 1984. 4.2: конечные деформации. — 431 с.
8. Гардин А. И. Электронная микроскопия стали. М.: Металлургия, 1954.234 с.
9. Хирш П., Хови А., Николсон Р. и др. Электронная микроскопия тонких кристаллов. М.: Мир, 1968. 574 с.
10. Панан В. Е., Гриняев Ю. В., Елсукова Т. Ф., Иванчин А. Г. Структурные уровни твердых тел// Известия ВУЗов. Физика. 1982. № 6, — С.5−27.
11. Панин В. Е., Лихачев В. А., Гриняев Ю. В. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1985. 231 с.
12. Панан В. Е., Гриняев Ю. В., Данилов В. И. и др. Структурные уровни пластической деформации и разрушения.-Новосибирск: Наука, 1990,-255с.
13. Конева H.A., Козлов Э. В. Физическая природа стадийности пластической деформации// Известия ВУЗов. Физика. 1990, — № 2,1. С.89−106.
14. Конева H.A., Козлов Э. В. Физическая природа стадийности пластической деформации //Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. С. 123−186.
15. Козлов Э. В., Попова H.A., Григорьева H.A. и др. Стадии пластической деформации, эволюция субструктуры и картина скольжения в сплавах с дисперсным упрочнением //Известия ВУЗов. Физика.-1991.-№ 3. -С.112 -128.
16. Предводителев A.A. Современное состояние исследований дислокационных ансамблей //Проблемы современной кристаллографии. М.: Наука, 1975, — С.
17. Трефилов В. И., Моисеев В. Ф., Печковский Э. П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов. Киев: Наукова думка, 1987. 245 с.
18. Трефилов В. И., Моисеев В. Ф., Печковский Э. П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов. Киев: Наукова думка, 1989, — 256 с.
19. Козлов Э. В., Старенченко В. А., Конева H.A. Эволюция дислокационной субструктуры и термодинамика пластической деформации металлических материалов // Металлы.-1993, — № 5.-С. 152−161.
20. Козлов Э. В., Попова H.A., Теплякова Л. А. и др. Эволюция дефектной структуры и перераспределение углерода при пластической деформации стали с пакетным мартенситом // Физические проблемы прочности и пластичности материалов. Самара: КПИ, 1990.-С.57−70.
21. Козлов Э. В., Попова H.A., Игнатенко JI.H. и др. Субструктурные и карбидные превращения при пластической деформации в отпущенной хромоникелевой мартенситной стали // Известия ВУЗов. Физика.-1992.-№ 12.-С.25−32.
22. Козлов Э. В., Игнатенко Л. Н., Попова H.A., Теплякова Л. А. Эволюциясубструктуры и стадийность пластической деформации поликристаллов стали с отпущенным мартенситом // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1994. № 8, — С.35−39.
23. Козлов Э. В., Игнатенко Л. Н., Конева H.A. и др. Влияние легирования азотом на деформационное упрочнение и эволюцию дислокационной структуры при активной деформации стали Х18Н15//Металлофизика.-1993.-Т.15, № 5.-С.80−86.
24. Козлов Э. В., Попова H.A., Игнатенко Л. Н. и др. Закономерности субструктурно-фазовых превращений при пластической деформации мартенситной стали//Извеегия ВУЗов Физика.-1994.-№ 4.-С.76−82.
25. Ветер В. В., Попова H.A., Игнатенко Л. Н., Козлов Э. В. Фрагментация и образование трещин в перлитной стали опорных валков прокатного стана// Известия ВУЗов. Черная металлургия.-1994.-№ 10.-С.44−48.
26. Гриднев В. Н., Мешков Ю. Я., Ошкадеров С. П., Трефилов В. И. Физические основы электротермического упрочнения стали. -Киев: Наукова думка, 1973.-235 с.
27. Гриднев В. Н. В.Н., Гаврилюк В. Г., Мешков Ю. Я. Прочность и пластичность холоднодеформированной стали. Киев: Наукова думка, 1974.-231с.
28. Гуляев А. П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977, — 647 с.
29. Курдюмов Г. В., Утевский Л. М., Энтин Р. И. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977, — 236 с.
30. Коттрелл А. Х. Дислокации и пластическое течение в кристаллах. М.: Металлургия, 1958.-267 с.
31. Гаврилюк В. Г. Распределение углерода в стали. Киев: Наукова думка, 1987, — 208 с.
32. Штейнберг С. С. Металловедение. Свердловск: Металлургиздат, 1961. — 598 с.
33. Кащенко Г. А. Основы металловедения. М.-Л.: Машгиз, 1957, — 359 с.
34. Металлография железа. М.: Металлургия, 1972.-Т.1: Основы металлографии. — 240 с.
35. Металлография железа. М.: Металлургия, 1972.-Т.2: Структура сталей.-284 с.
36. Блантер М. Е. Металловедение и термическая обработка.- М.: Машгиз, 1963.-416 с.
37. Могутнов Б. М., Томилин И. А., Шварцман Л. А. Термодинамика железоуглеродистых сплавов. -М.: Металлургия, 1972. 328 с.
38. Могутнов Б. М., Томилин И. А., Шварцман Л. А. -Термодинамика сплавов железа. -М.: Металлургия, 1984.-208 с.
39. Сорокин В. Г., Волосникова A.B., Вяткин С. А. и др. Марочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 1989.-640 с.
40. Попова Л. Е., Попов A.A. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета раствора в сплавах титана. Справочник термиста. — М.: Металлургия, 1991. 503 с.
41. Козлов Э. В., Теплякова Л. А., Тришкина Л. И. и др. Субструктура и закономерности развития трещин (электронно-микроскопические исследования)//Прочность и разрушение гетерогенных материалов. -Л.ФТИ им. А. Ф. Иоффе, 1990.-C.3−30.
42. Козлов Э. В., Конева H.A., Тришкина Л. И. Эволюция субструктуры и зарождение разрушения//Современные вопросы физики и механики материалов. Санкт-Петербург, 1997.-С.322−332.
43. Арчакрв Ю. И. Водородоустойчивостъ стали. -М.?Металлургия, 1978.-151с.
44. Охрупчивание конструкционных сталей и сплавов/ Под ред. К. Л. Брайента, С. К. Бенерджи. -М.: Металлургия, 1988.-552 с.
45. Громов В. Е., Зуев Л. Б., Козлов Э. В., Целлермаер В .Я. Электростиму-лированная пластичность металлов и сплавов. М.: Недра, 1996, — 273 с.
46. Громов В. Е., Козлов Э. В., Базайкин В. И., Целлермаер В. Я. и др. Физикаи механика волочения и объемной штамповки. -М.: Недра, 1997.-293 с.
47. Чернявский К. С. Стереология в металловедении. М.: Металлургия, 1977. — 280 с.
48. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1970. — 376 с.
49. Конева H.A., Лычагин Д. В., Теплякова Л. А., Козлов Э. В. Развороты кристаллической решетки и стадии пластической деформации // Экспериментальное исследование и теоретическое описание дисклина-ций. Л.: ФТИ. 1984. — С. 161−164.
50. Конева H.A., Лычагин Д. В., Жуковский С. П. и др. Эволюция дислокационное структуры и стадии пластического течения поликристаллического железо-никелевого сплава// ФММ. -1985.-Т. 60,1.-С. 171−179.
51. Конева H.A., Козлов Э. В. Природа субструктурного упрочнения// Извес тая ВУЗов. Физика. 1982, № 8. С.3−14.
52. Штремель М. А. Прочность сплавов. Дефекты решетки. М.: Металлургия, 1982. -280 с.
53. Гольдштейн М. И., Фарбер В. М. Дисперсионное упрочнение стали. -М.: Металлургия, 1979. 208 с.
54. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. М.: Мир, 1970.-443 с.
55. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. -М.Мир, 1972.-408 с.
56. Колупаева С. Н., Старенченко В. А., Попов Л. Е. Неустойчивости пластической деформации кристаллов. Томск: Изд-во Томского государственного, университета, 1994. 301 с.
57. Пресняков A.A. Локализация пластической деформации. -Алма-Ата: Наука, 1981, — 122 с.
58. Савин Т. Н. Распределение напряжений около отверстий. Киев: Наукова думка, 1968. 887 с.
59. Теплякова Л. А., Игнатенко Л. Н., Касаткина Н. Ф. и др. Закономерности пластической деформации стали со структурой отпущенного мартенсита// Пластическая деформация сплавов. Структурно-неоднородные материалы. Томск: Изд-во ТГУ, 1987, — С.26−51.
60. Тришкина Л. И., Козлов Э. В. Эволюция дислокационной структуры с деформацией в сплавах Си-AI и Cu-Mn// Субструктура и механические свойства металлов и сплавов. Томск: Изд-во ТГУ. 1988, — С.5−11.
61. Дударев Е. Ф., Корниенко Л. А., Бакач Г. П. Влияние энергии дефекта упаковки на развитие дислокационной субструктуры, деформационное упрочнение и пластичность гцк твердых растворов// Известия ВУЗов. Физика. 1991, № 3, — С.35−46.
62. Кайбышев O.A., Валиев Р. З. Границы зерен и свойства металлов. М.: Металлургия, 1987. 212 с.
63. Рыбин В. В. Структурно-кинетические аспекты физики развития пластической деформации //Известия ВУЗов. Физика. 1991, № 3,-С.7−22.
64. Перевалова О. Б., Конева H.A. Распределение дислокаций вблизи границ зерен в гцк поликристалле с ближним и дальним атомным порядком// Эволюция дислокационной структуры, упрочнение и разрушение сплавов. Томск: Изд-во ТГУ, 1992, — С.25−34.
65. Козлов Э. В., Лычагин Д. В., Попова H.A. и до. Дальнодействующие поля напряжений и их роль в деформации структурно-неоднородных материалов// Физика прочности гетерогенных материалов. Ленинград: ФТИ, 1988.-C.3−13.
66. Лысак Л. И., Николин Б. И. Физические основы термической обработки стали. Киев: Техшка, 1975, — 304 с.
67. Аветисян Ю. А., Волосевич П. Ю., Горбач В. Г. и др.// Мартенситные превращения в металлах и сплавах. Киев: Наукова думка, 1979.-С.171−177.
68. Варлимонт X., Дилей Л. Мартенситные превращения в сплавах на основе меди, серебра и золота. -М.: Наука. Физматгиз, 1980, — 205 с.
69. Попов Л. Е., Козлов Э. В. Механические свойства упорядоченных твердых растворов. М.: Металлургия, 1970, — 216 с.
70. Попов Л. Е., Конева H.A., Терешко И. В. Деформационное упрочнение упорядоченных сплавов. М.: Металлургия, 1979, — 256 с.
71. Сагарадзе В. В., Уваров А. Т. Упрочнение аустенитных сталей. М.: Наука, 1989, — 270 с.
72. Белоус М. В. Распределение углерода по состояниям при отпуске закаленных сплавов// Металлофизика. 1970, № 32. С.79−82.
73. Белоус М. В., Черепин В. Т., Васильев М. А. Превращения при отпуске стали. М.: Металлургия, 1973. 232 с.
74. Иванов Ю. Ф., Гладышев С. А., Попова H.A. и др. Взаимодействие углерода с дефектами и процессы карбидообразования в конструкционной стали //Взаимодействие дефектов кристаллической решетки и свойства металлов и сплавов. Тула: ТПИ, 1986. С. 100−105.
75. Белоус М. В., Молчановская Г. М., Новожилов В. Б. и др. Состояние углерода в холоднодеформированной стали //Металлофизика и новейшие технологии. -1994. Т. 16, № 2. С.52−60.
76. Теплякова Л. А., Игнатенко Л. Н., Попова H.A. и др. Структурные уровни и пластичность деформированной стали //Дефекты и физико-механические свойства металлов и сплавов. -Барнаул: АПИ, 1987. -С.95−102.
77. Журавлев В. Н., Николаева О. И. Машиностроительные стали. Справочник. М.: Машиностроение, 1981. 391 с. 79.
