99459

Подготовка мелкозернистой структуры для сверхпластической деформации

Доклад

Производство и промышленные технологии

Проведен сравнительный анализ результатов структурных исследований сварных соединений стали 20 после деформации при температурно- скоростных режимах сверхпластической деформации после отжига и термоциклической обработки. В условиях сверхпластической деформации в ходе горячей деформацистановятся возможными процессы перераспределения дислокаций с участием вакансионного переползания образования зародышей рекристаллизации и их роста миграции большеугловых границ. В данном исследовании рассматривается термомеханическая обработка в режимах...

Русский

2016-09-18

17.08 KB

0 чел.

Подготовка мелкозернистой структуры для сверхпластической деформации.

Известно влияние размера зерен металла на его физико - механические свойства. При сварке плавлением происходит рост зерен металла, причем неравномерный - увеличивается разнозернистость. Это отрицательно влияет на физико-механические свойства металла сварного шва. Для уменьшения разнозернистости применяют термическую, термопластическую обработку сварных швов (отжиг, термопластическая обработка). Проведен сравнительный анализ результатов структурных исследований сварных соединений стали 20 после деформации при температурно- скоростных режимах сверхпластической деформации после отжига и термоциклической обработки.

В условиях сверхпластической деформации в ходе горячей деформацистановятся возможными процессы перераспределения дислокаций с участием вакансионного переползания, образования зародышей рекристаллизации и их роста, миграции большеугловых границ. В данном исследовании рассматривается термомеханическая обработка в режимах сверхпластической деформации. При этом в полном объеме эффект сверхпластической деформации не проявляется, так как для этого нужна мелкозернистая структура. По результатам проведенных исследований наблюдали положительное влияние термомеханической обработки в режиме сверхпластической деформации. Малая скорость деформации в сочетании с определенной температурой влияет на термически активируемые процессы термического разупрочнения.

Для изучения изменения разнозернистости структуры были рассчитаны параметры распределения размеров зерен с использованием промышленной системы анализа изображений SIAMS 600.

Показано, что в зоне термического влияния сварного соединения произошло увеличение разнозернистости металла. После проведения отжига сварного соединения разнозернистость в зоне термического влияния практически не изменилась. После изотермической прокатки нагретыми валками в режиме сверхпластической деформации и термоциклической обработки разнозернистость в зоне термического влияния уменьшилась и приблизилась к значению разнозернистости основного металла. Целью настоящей работы является проведение сравнительного анализа результатов структурных исследований сварных соединений стали 20 после деформации в температурно-скоростных режимах сверхпластической деформации (СПД) с аналогичными результатами после, широко применяемых видов, послесварочной обработки – отжига и термоциклической обработки.

Горячая пластическая деформация металлов и сплавов чрезвычайно распространенный процесс. Она включает деформацию в широком диапазоне температур и скоростей деформации – от сверхпластической деформации до высокоскоростных процессов прокатки, прессования и т. д.

Важнейшее отличие горячей деформации от холодной состоит в том, что она идет в состоянии повышенной пластичности, при меньшей степени упрочнения. Непосредственно в ходе горячей деформации в металле параллельно совершаются два конкурирующих процесса – упрочнение и разупрочнение.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при небольшой деформации металла шва стыкового сварного соединения низколегированных сталей в диапазоне температуры от ферритно-перлитного превращения до бейнитного, усиливается бейнитный распад и повышается ударная вязкость сварного шва.

Процессы разупрочнения заключаются в уменьшении плотности дислокаций с образованием сложных дислокационных сплетений разной степени стабильности и разной подвижности, а также в их перераспределении с образованием энергетически более стабильных конфигураций.

При соответствующих условиях (температура, степень и скорость деформации) в ходе горячей деформации, в отличие от холодной, становятся возможными процессы перераспределения дислокаций с участием вакансионного переползания, образования зародышей рекристаллизации и их роста, миграций большеугловых границ.

Особенностью, как холодной, так и горячей пластической деформации является ее неоднородность. Понятие однородная, а также равномерная деформация заготовок обычно означает примерно одинаковое изменение формы, как самой заготовки, так и зерен, а также внутризеренного структурного состояния по плотности дислокаций, образования ячеек, субзерен.

В целом равномерная деформация обеспечивает материалу во всем объемезаготовки идентичную структуру и механические свойства. Однако кристаллические материалы вследствие своего строения и механизмов деформации склонны к неравномерному ее развитию. Неравномерность обуславливается схемой приложения внешних сил, неравномерным распределением внутренних напряжений, ограниченностью систем скольжения и рядом других факторов, приводящих к локализации деформации.

Из соображений получения оптимальных структуры и свойств, в наиболее общем случае, целесообразны средние степени деформации, примерно в пределах 20...40%. Малые степени деформации не дадут оптимального эффекта упрочнения, большие деформации опасны тем, что могут вызвать сильное упрочнение (наклеп) и способствовать понижению термостабильности структуры. Все разупрочняющие процессы являются термически активируемыми, т.е. вероятностными и требуют определенного времени для своей реализации. Поэтому ускорение горячей деформации уменьшает вероятность реализации процессов разупрочнения. Поэтому предпочтительной является горячая деформация с малой скоростью деформации, сочетание которой с определенной температурой способствует проявлению такому свойству материала, как «сверхпластичность».

Механизмы сверхпластической деформации и, в первую очередь, основной механизм сверхпластичности - зернограничное проскальзывание, обеспечивают при своем развитии высокую степень структурной однородности. Другие механизмы деформации – дислокационное скольжение и диффузионное перемещение атомов при этом играют роль дополнительных и вспомогательных механизмов.

Было обнаружено, что зернограничное проскальзывание происходит преимущественно по границам зерен, ориентированных почти в направлении действия максимальных касательных напряжений. В совокупностграницы зерен, по которым происходит этот сдвиг, образуют поверхность, проходящую через все поперечное сечение деформируемого образца. При деформации в оптимальных температурно-скоростных условиях сверхпластичности форма зерен, несмотря на удлинение или сжатие существенно не изменяется, зерна остаются равноосными.

Установлено, что эффект сверхпластичности проявляется у углеродистых сталей со структурой зернистого перлита. Пластичность сталей со структурой зернистого перлита достигает максимума при температуре, несколько ниже Ас1. До этих температур структура доэвтектоидных сталей не изменяется и состоит из  - железа и цементита. Выше 730 С происходит образование  - фазы, что сопровождается резким понижением пластичности. Причем, чем меньше содержание углерода в стали и, чем шире интервал фазовых превращений, тем в большем диапазоне температур

происходит снижение пластичности. При температуре окончания превращения  наблюдается минимальная пластичность. Для доэвтектоидных сталей эта температура соответствует точке Ас3. Исследовано, что в ходе подготовки мелкозернистого состояния и  деформации в режиме сверхпластичности стали 45, возрастает дисперсностьструктуры: измельчаются как ферритные, так и перлитные зерна, уменьшается толщина цементитных пластин и расстояние между ними, существенно измельчаются и перераспределяются вторичные карбиды и карбонитриды. Известно использование деформации в температурноскоростных условиях сверхпластичности и для повышения качества сварных соединений, получения более однородного структурного состояния в зоне сварки, снижения остаточных напряжений. Сверхпластическая деформация имеет ряд преимуществ перед традиционно применяемыми методами: обеспечивает малые нагрузки на инструмент и низкие энергозатраты, позволяет достичь больших степеней пластической деформации. Вопрос же о том, как меняется структура металла сварного шва после сверхпластической деформации в сравнении с отжигом и термоциклической обработкой является малоизученным. Съемку микроструктуры осуществляли на базе микроскопа Neophot-30.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51746. 8 марта - праздник Мам! - сценарий для детей 3-4 лет 33 KB
  Мы зайки Петушок. Под музыку петушок идет по кругу.Уходит Петушок Давайте снова позовем его Петушок Петушок вновь подходит к детям звучит музыка.
51747. 8 марта в 1-м классе 28 KB
  Накануне праздникамальчики оформляют класс рисуют цветными мелками на доске цветы и пишут именавсех девочек класса. В нашей стране этотдень давно уже превратился в веселый шуточный весенний праздник когдапредставительниц слабого пола поздравляют мальчики папы дедушки. Сюрприз подготовили для всех нас наши мальчики.Все мальчики поют частушки.
51752. Свято 8 Березня в початковій школі. Пригоди в Тридевятому царстві 235.5 KB
  (дія розгортається в Тридевятому царстві, Лисогірському князівстві в палаці князя Василія. На стільчику сидить бабуся-казкарка, вяже, розповідає небилицю-завязку)