Влияние температуры деформации на параметры структуры, фазовый состав и микротвердость монокристаллов стали Fe-28Mn-2.7Al-1.3C, подвергнутых кручению под высоким давлением

Е.В. Мельников, Е. Астафурова, Г.Г. Майер

Аннотация на русском языке

С использованием метода рентгеновской дифракции изучали влияние холодного (при Т = 23 °С) и теплого (при Т = 200 и 400 ºC) кручения под высоким давлением (6 ГПа, N = 1, 3 и 5 полных оборотов) на параметры структуры и фазовый состав монокристаллов высокомарганцевой аустенитной стали Fe-28Mn-2.7Al-1.3С (мас. %). Независимо от температуры и числа оборотов, при кручении под давлением сталь сохраняет аустенитную структуру с высоким параметром решетки 3.638-3.653Å; в результате деформации микротвердость стали увеличивается, и ее величина и распределение по диаметру дисков существенным образом зависит от температуры кручения.Методом рентгеновской дифракции изучали влияние холодного (при Т=23°С) и теплого (при Т=200 и 400ºC) кручения под высоким давлением (6 ГПа, N=1, 3 и 5 полных оборотов) на параметры структуры и фазовый состав монокристаллов высокомарганцевой аустенитной стали Fe-28Mn-2,7Al-1,3С (вес. %). Кручение под давлением приводит формированию разориентированной аустенитной структуры с преимущественной ориентацией плоскостей {111} в плоскости наковален. Увеличение степени деформации (числа оборотов при кручении под давлением) способствует уменьшению размеров областей когерентного рассеяния и микродеформации кристаллической решетки и вызывает рост концентрации дефектов упаковки, рассчитанной на основе данных о смещении рентгеновских линий при деформации. Независимо от температуры и числа оборотов, при кручении под давлением сталь сохраняет аустенитную структуру с параметром решетки 3.638-3.653Å. Увеличение температуры деформации способствует снижению параметра кристаллической решетки аустенита, что свидетельствует о частичном обезуглероживании аустенита, но на рентгенограммах наблюдаются только линии аустенита. В результате деформации микротвердость стали увеличивается, и ее величина существенным образом зависит от температуры кручения. Самые высокие значения микротвердости, микродеформации кристаллической решетки и концентрации дефектов упаковки соответствуют деформации при Т=200ºC. При холодной деформации кручением под высоким давлением распределение микротвердости по диаметру диска является квазиоднородным и слабо изменяется с ростом числа оборотов. Увеличение температуры деформации ведет к неоднородному распределению микротвердости по диаметру диска – в центре значения ниже, чем на периферии.

Ссылки (18)

1.
R. Z. Valiev, I. V. Alexandrov. Bulk nanostructured metallic materials. Moskow, IKZ «Akademkniga» (2007) 398 p. (in Russian) [Валиев Р. З., Александров И. В. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура, свойства. Москва, ИКЦ «Академкнига» (2007) 398 с.]
2.
N. I. Noskova, R. R. Mulyukov. Submicrocrystalline and nanocrystalline metals and alloys. Yekaterinburg, UrO RAN (2003) 279 p. (in Russian) [Н. И. Носкова, Р. Р. Мулюков. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы. Екатеринбург, УрО РАН (2003) 279 с.]
3.
A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Prog. Mater. Sci. 53, 893 (2008). DOI: 10.1016/j.jmrt.2014.06.008
4.
E. G. Astafurova, M. S. Tukeeva, V. A. Moskvina, N. K. Galchenko, I. A. Bataev, V. A. Bataev. Letters on materials 4(4), 269-272 (2014). DOI:10.22226/2410‑3535‑2014‑4‑269‑272
5.
E. G. Astafurova, M. S. Tukeeva, G. G. Zakharova, E. V. Melnikov, H. J. Maier. Mater. Char. 62, 588 (2011). DOI: 10.1016/j.matchar.2011.04.010
6.
E. G. Astafurova, M. S. Tukeeva, G. G. Maier, E. V. Melnikov, H. J. Maier. Mater. Sci. Eng. A604, 166 (2014). DOI: 10.1016/j.msea.2014.03.029
7.
V. A. Shabashov, L. G. Korshunov, V. V. Sagaradze et al. Phys. Met. Metall. 114, 681 (2013). DOI: 10.1134/S0031918X13080097
8.
S. Allain, J.‑P. Chateau, O. Bouaziz, S. Migot, N. Guelton. Mater. Sci. Eng. A 387 – 389, 158 (2004). DOI: 10.1016/j.msea.2004.01.059
9.
A. V. Makarov, S. N. Luchko, V. A. Shabashov et. al. Phys. Met. Metallogr. 118(1), 55 (2017). (in Russian) [А. В. Макаров, С. Н. Лучко, В. А. Шабашов и др. ФММ. 118(1), 55 (2017).] DOI: 10.1134/S0031918X17010045
10.
F. Y. Dong, P. Zhang, J. C. Pang et al. Scripta Mater. 96, 5 (2014). DOI: 10.1016/j.scriptamat.2014.09.016
11.
O. Bouaziz, S. Allain, C. P. Scott, D. Barbier. Current Opinion in Solid State and Mater. Sci. 15(4), 141 (2011). DOI: 10.1016/j.cossms.2011.04.002
12.
B. H. Park, H. Y. Um, J. G. Kim, H. Y. Jeong et al. Met. Mater. Int. 22(6), 1003 (2016). DOI: 10.1007/s12540‑016‑6279‑z
13.
M. S. Matoso, R. B. Figueiredo, M. Kawasaki, D. B. Santos, T. G. Langdon. Scripta Mater. 67, 649 (2012). DOI: 10.1016/j.scriptamat.2012.07.019.
14.
S. S. Gorelic, Yu. A. Skakov, L. N. Rastorguev. X-ray diffraction and electron-optical analysis. Moscow, MISIS (2002) 360 p. (in Russian) [Горелик С. С., Скаков Ю. А., Расторгуев Л. Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. Москва, МИСИС (2002) 431 c.]
15.
A. Taylor.X-ray metallography. Moscow, Metallurgy (1965) 663 p. [Тейлор А. Рентгеновская металлография. Москва, Металлургия (1965) 663 с.]
16.
S.‑J. Lee, Y.‑K. Lee. Scripta Mater. 52(10), 973 (2005). DOI: 10.1016/j.scriptamat.2005.01.028
17.
X. H. An, Q. Y. Lin, G. Sha, M. X. Huang, S. P. Ringer, Y. T. Zhu, X. Z. Liao. Acta Mater. 109(1), 300 (2016). DOI: 10.1016/j.actamat.2016.02.045
18.
J. W. Christian, S. Mahajan. Progr. in Mater. Sci. 39(1-2), 1 (1995). DOI: 10.1016/0079-6425(94)00007-7