Повышение прочности аустенитной стали комбинированным нагружением

М.В. Караваева1, М.М. Абрамова1, Н.А. Еникеев2, Г.И. Рааб2, Р.З. Валиев3
11ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет, ул. К.Маркса, 12, 450000,Уфа, Россия
2ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет, ул. К.Маркса, 12, 450000,Уфа, Россия
3ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет, ул. К.Маркса, 12, 450000,Уфа, Россия Санкт-Петербургский государственный университет, Университетская наб. 7-9, 199034, Санкт-Петербург, Россия
Аннотация
Повышение прочности малоуглеродистых аустенитных сталей возможно формированием ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры в процессе интенсивной пластической деформации (ИПД). Однако при ИПД наиболее заметное упрочнение наблюдается на начальных стадиях обработки, после чего скорость упрочнения заметно снижается. Одним из деформационных параметров, значительно влияющих на структуру, является вид нагружения. В частности, немонотонное нагружение позволяет активировать новые системы скольжения, в результате чего ускоряются процессы формирования структуры, повышается плотность дислокаций и уменьшаются размеры зерен. Немонотонное нагружение может быть реализовано, например, изменением вида деформационной обработки. В работе рассмотрено влияние комбинированного нагружения в виде последовательного выполнения РКУП и прокатки на микроструктуру и механические свойства аустенитной стали. Показано, что комбинация ИПД методом (РКУП) и прокатки приводит к дополнительному увеличению прочности УМЗ аустенитной стали при сохранении пластичности на уровне, достаточном для применения стали в качестве конструкционного материала. Такое повышение прочности может быть связано с особенностями микроструткуры, формируемой при комбинированном нагружении. Структура характеризуется более мелким размером зерен и повышенной плотностью дислокаций по сравнению со структурой после РКУП или прокатки. Кроме того, после комбинированного нагружения в микроструктуре наблюдается заметная объемная доля двойников, которые не наблюдаются после прокатки и присутствуют после РКУП только в незначительном количестве. Анализ результатов механических испытаний аустенитной стали 08Х18Н10Т после комбинированной деформации РКУП и прокаткой показал также изменение механического поведения стали, в частности появление ярко выраженного зуба текучести.
Получена: 30 октября 2016   Исправлена: 18 февраля 2017   Принята: 20 февраля 2017
Просмотры: 91   Загрузки: 46
Ссылки
1.
R. Z. Valiev, Y. Estrin, Z. Horita, T. G. Langdon, M. J. Zehenbauer, Y. T. Zhu. Fundamentals of superior properties in bulk nano SPD materials. Mater. Res. Lett., 2016, Vol.4, No 1, pp.1 – 21.
2.
F. Z. Utyashev, G. I. Raab. Deformation methods for obtaining and processing of ultrafine-grained and nanostructured materials. — Ufa: Guillem, Nick Bash. Encyc, 2013, 376 (in Russian) [Ф. З. Утяшев, Г. И. Рааб. Деформационные методы получения и обработки ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов. Уфа: Гилем, НИК Башк. энцикл., 2013. — 376.].
3.
M. M. Abramova, N. A. Enikeev, R. Z. Valiev, A. Etienne, B. Radiguet, Y. Ivanisenko, X. Sauvage. Grain boundary segregation induced strengthening of an ultrafine-grained austenitic stainless steel. Materials letters 136 (2014), pp. 349 – 352.
4.
A. V. Ganeev, M. V. Karavaeva, X. Sauvage, E. Courtois-Manara, Y. Ivanisenko, R. Z. Valiev. On the nature of high-strength of carbon steel produced by severe plastic deformation. IOP Conf. Series Materials Science and Engineering 63 (2014), 012128. Doi:10.1088 / 1757-899X / 63 / 1 / 012128.
5.
S. V. Dobatkin, O. V. Rybal’chenko, G. I. Raab. Structure formation, phase transformations and properties in Cr-Ni austenitic steel after equal-channel angular pressing and heating. Mater. Sci. Eng. A 2007, 463, pp. 41 – 45.
6.
J. C. Pang, M. X. Yang, G. Yang, S. D. Wu, S. X. Li, Z. F. Zhang. Tensile and fatigue properties of ultrafine-grained low-carbon steel processed by equal channel angular pressing. Mater. Sci. Eng. A 2012, 553, pp. 157 – 163.
7.
R. Z. Valiev, I. V. Alexandrov. Nanostructured materials produced by severe plastic deformation. M: Logos, 2000, 272 (in Russian) [Валиев Р. З., Александров И. В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М: Логос, 2000. 272 с.].
8.
Y. Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto, T. G. Langdon. The process of grain refinement in equal-channel angular pressing. Acta mater. Vol.46, 1998, No.9, pp.3317 – 3331.
9.
G. Salischev, R. Zaripova, R. Galeev, O. Valiahmetov. Nanocrystalline structure formation during severe plastic deformation in metals and their deformation behavior. Nanostructured Materials, Vol.6, 1995, pp.913 – 916.
10.
A. Belyakov, K. Tsuzaki, R. Kaibyshev. Nanostructure evolution in an austenitic stainless steel subjected to multiple forging at ambient temperature. Mat. Sci. Forum, Vols. 667 – 669 (2011), pp.553 – 558.
11.
A. Polyakov, D. Gunderov, V. Sitdikov, R. Valiev, I. Sevenova, I. Sabirov. Physical Simulation of hot rolling of ultra-fine grained pure titanium. Metall. Trans. B, V.45B, December 2014, pp.2315 – 2326.
12.
N. D. Stepanov, A. V. Kuznetsov, G. A. Salischev, G. I. Raab, R. Z. Valiev. Effect of cold rolling on microstructure and mechanical properties of copper subjected to ECAP with various number of passes. Mat. Sci. and Eng. A 554 (2012), pp. 105 – 115.
13.
M. Yu. Murashkin, N. A. Enikeev, V. U. Kazykhanov, I. Sabirov, R. Z. Valiev. Physical simulation of cold rolling of ultra-fine grained Al 5083 alloy to study microstructure evolution. Rev. Adv. Mater. Sci. 35 (2013), pp.75 – 85.
14.
S. Sabbaghianrad, T. G. Langdon. Microstructural saturation, hardness stability and superplasticity in ultrafine-grained metals processed by a combination of severe plastic deformation techniques. Letters of materials 5 (3), 2015, pp.335 – 340.
15.
M. V. Karavaeva, M. M. Abramova, N. A. Enikeev, G. I. Raab and R. Z. Valiev. Superior strength of austenitic steel produced by combined processing, including equal-channel angular pressing and rolling. Metals, 2016, 6, 310.
16.
N. А. Koneva. Nature of plastic deformation stage. Soros Educational Journal. 1998, № 10, pp. 99 – 105 (in Russian) [Н. А. Конева. Природа стадий пластической деформации. Соросовский образовательный журнал, 1998, № 10, сс. 99 – 105].
17.
O. I. Bylja, R. A. Vasin, A. G. Ermachenko, M. V. Karavaeva, A. V. Muravlev, P. V. Chistjakov. The influence of simple and complex loading on structure changes in two-phase titanium alloy. Scripta Materialia Vol.36 (1997), № 8, pp.949 – 954.