Ультрамелкозернистая структура, текстура и механические свойства низкоуглеродистой стали, полученной различными методами пластической деформации

И.М. Сафаров1, А.В. Корзников1, Р.М. Галеев1, С.Н. Сергеев2, С.В. Гладковский3, Д.А. Двойников3, И.Ю. Литовченко4,5
1Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Халтурина 39, 450001 Уфа
2Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, г. Уфа, ул. Степана Халтурина 39
3Институт машиноведения УрО РАН, ул. Комсомольская 34, 620049 Екатеринбург
4Национальный Исследовательский Томский государственный университет, пр. Ленина 36, 634050 Томск
5Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический 2/4, 634050 Томск
Аннотация
Проведен анализ влияния разных методов пластической деформации на структуру, текстуру и механические свойства низкоуглеродистой стали 12ГБА. Установлено, что после всесторонней изотермической ковки в стали 12ГБА формируется равноосная ультрамелкозернистая (УМЗ) структура с равномерным распределением второй фазы, размер которой варьируется от 50 до 500 нм. После теплой прокатки образуется УМЗ структура волокнистого типа, в которой присутствуют частицы карбидов размером менее 100 нм. В результате обработки по обоим методам деформации в материале формируется двухкомпонентная текстура (110) [112] и (111) [123]. Сталь 12ГБА с волокнистой УМЗ структурой отличается более высокими прочностными свойствами при удовлетворительной пластичности и одинаковом уровне ударной вязкости по сравнению с крупнозернистой (КЗ) структурой. В состоянии материала с равноосной УМЗ структурой ударная вязкость повышается в 2 раза, предел прочности в 1,5 раза в сравнении с КЗ состоянием. Отжиг для снятия внутренних напряжений образцов стали с волокнистой УМЗ структурой приводит к коагуляции карбидов, к сохранению двухкомпонентной текстуры и незначительному изменению механических свойств. Показано, что в стали с волокнистой УМЗ структурой ударная вязкость сохраняется на высоком уровне за счет возрастания работы распространения трещины в 1,5-2 раза при незначительном снижение работы зарождения трещины. Значительное увеличение ударной вязкости, наблюдаемое в стали с равноосной УМЗ структурой, происходит за счет повышения работы распространения трещины в 7 раз и работы зарождения трещины в 3 раза.
Получена: 16 марта 2016   Исправлена: 27 апреля 2016   Принята: 28 апреля 2016
Просмотры: 152   Загрузки: 58
Ссылки
1.
S.V. Gladkovskii, T.A. Trunina, E.A. Kokovikhin, S.V. Smirnova, I.S. Kamantsev, A.V. Gorbunov, Metal Science and Heat Treatment. (in Russian) [С.В. Гладковский, Т.А. Трутина, Е.А. Коковихин, С.В. Смирнова, И.С. Каманцев, А.В. Горбунов. Металловедение и термическая обработка металлов. 1(691), 3-7 (2013)]
2.
I.I. Musabirov, R.R. Mulyukov, I.Z. Sharipov. Russian Physics Journal 58 (6), 5-9 (2015) (in Russian) [И.И. Мусабиров, Р.Р. Мулюков, И.З. Шарипов. Известия высших учебных заведений. Физика. 58 (6), 5-9 (2015)]
3.
V.M. Farber, O.V. Selivanova, A.B. Arabey, O.N. Polukhina, A.S. Mamatnazarov. Metal Science and Heat Treatment. 8 (710), 53-55 (2014) (in Russian) [В.М. Фарбер, О.В. Селиванова, А.Б. Арабей, О.Н. Полухина, А.С. Маматназаров. Металловедение и термическая обработка металлов. 8(710), 53-55 (2014)]
4.
V.M. Schastlivtsev, T.I. Tabatchikova, I.L. Yakovleva, S.Y. Del’gado Reina, S.A. Golosienko, U.A. Pazilova, E.I. Khlusova. Phys. Met. Metallogr. 116(2), 199-209 (2015). (in Russian) [В.М. Счастливцев, Т.И. Табатчикова, И.Л. Яковлева, С.Ю. Дельгадо Рейна, С.А. Голосиенко, У.А. Позилова, Е.И. Хлусова. Физика металлов и металловедение. 116(2), 199-209 (2015).] DOI: 10.7868/S0015323015020102.
5.
M.A. Smirnov, I. Yu. Pyshmintsev, O.V. Varnak, A.N. Maltseva. Russian metallurgy (Metally). 8, 9-15 (2014). (in Russian) [М.А. Смирнов, И.Ю. Пышминцев, О.В. Варнак, А.Н. Мальцева. Деформация и разрушение материалов. 8, 9-15 (2014).]
6.
G.G. Maier, E.G. Astafurova, E.V. Naydenkin, H.J. Maier, G.I. Raab, P.D. Odessky, S.V. Dobatkin. Mater. Sci. and Eng.:A. 581, 104 (2015). DOI: 10.1016/j.msea.2013.05.075.
7.
E.G. Astafurova, G.G. Maier, V.S. Koshovkina, E.V. Melnikov, E.V. Naydenkin, A. Smirnov, V.A. Bataev, P.D. Odessky, S.V. Dobatkin. Letters on Materials 5 (4), 432 (2015).
8.
R.Z. Valiev, A.V. Ganeev, G.V. Klevtsov, N.A. Klevtsova, V.M. Kushnarenko. Steel in Translation. 44 (6), 418 (2014).
9.
R.Z. Valiev, G.V. Klevtsov, N.A. Klevtsova, M.V. Fesenyuk, M.R. Kashapov, A.G. Raab, M.V. Karavaeva, A.V. Ganeev. Russian metallurgy (Metally). 1, 21 (2013). (in Russian) [Р.З. Валиев, Г.В. Клевцов, Н.А. Клевцова, М.В. Фесенюк, М.Р. Кашапов, А.Г. Рааб, М.В. Караваева, А.В. Ганеев. Деформация и разрушение материалов. 1, 21 (2013).]
10.
S.N. Sergeev, I.M. Safarov, A.V. Korznikov, R.M. Galeyev, S.V. Gladkovskii, D.I. Dvoynikov. Letters on Materials. 5(1), 48-51 (2015). (in Russian) [С.Н. Сергеев, И.М. Сафаров, А.В. Корзников, Р.М. Галеев, С.В. Гладковский, Д.А. Двойников. Письма о материалах, 5(1), 48-51 (2015).]
11.
I.M. Safarov, A.V. Korznikov, R.M. Galeyev, S.N. Sergeev, S.V. Gladkovskii, I.Yu. Doklady Physics. 115(3), 315-323 (2016). (in Russian) [И.М. Сафаров, А.В. Корзников, Р.М. Галеев, С.Н. Сергеев, С.В. Гладковский, И.Ю. Пышминцев. Доклады Академии Наук. 466(3), 289-292 (2016).] DOI: 10.7868/S0869565216030117
12.
I.M. Safarov, A.V. Korznikov, R.M. Galeyev, S.N. Sergeev, S.V. Gladkovskii, E.M. Borodin. I.Yu. Pyshmintsev. Phys. Met. Metallogr. 115(3), 315-323 (2014). (in Russian) [И.М. Сафаров, А.В. Корзников, Р.М. Галеев, С.Н. Сергеев, С.В. Гладковский, Е.М. Бородин, И.Ю. Пышминцев. Физика металлов и металловедение. 115(3), 315-323 (2014).] DOI: 10.7868/S0015323014030103.
13.
F. Utyashev. G.I. Raab. The deformation methods of obtaining and processing of ultrafine-grained and nanostructured materials. Ufa. (2013) 376 p. (in Russian) [Ф.З. Утяшев, Г.И. Рааб. Деформационные методы получения и обработки ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов // Уфа: Гилем. НИК Башк. энцикл. 2013. 376 с.]
14.
A.A. Nazarov, R.R. Mulyukov. Nanostructured Materials. Chapter 22. In: Handbook of Nanoscience, Engineering, and Technology, Ed. Goddard W., Brenner D., Lyshevski S., Iafrate G., Boca Raton, London, New York, Washington, D.C.: CRC Press. 2002.
15.
L.R. Botvina. Destruction: kinetics, mechanisms, general laws. M: Science, (2008) 334 p. (in Russian) [Л.Р. Ботвина. Разрушение: Кинетика, механизмы, общие закономерности. М: Наука, 2008. 334 с.]