Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Структурные изменения металлов после горячей деформации

20.04.2019


Систематическое изучение статической рекристаллизации после горячей деформации показало, что при постоянной скорости деформации время, необходимое для протекания этой рекристаллизации, уменьшается с ростом температуры деформации и температуры последеформационной выдержки. Показано, что время, необходимое для протекания статической рекристаллизации при данной температуре деформации, сильно зависит от скорости деформации, точнее от напряжения течения или накопленной энергии, которые тесно связаны со скоростью деформации. Влияние накопленной энергии как движущей силы рекристаллизации было ясно показано на серии экспериментов, предусматривающих изотермический нагрев (выдержку) образцов после деформации при различных температурах. Оказалось, что скорость рекристаллизации vрекр уменьшается с ростом температуры предшествующей деформации.

Влияние величины деформации на vрекр оказывается наиболее сильным при малых деформациях, когда напряжение течения быстро увеличивается и характер образующейся в результате деформирования структуры сильно зависит от величины деформации. Возрастание величины деформации проявляется также в уменьшении величины рекристаллизованного зерна. При больших деформациях, когда достигнута установившаяся стадия, влияние величины деформации будет намного слабее.

В соответствии с проведенным выше делением металлов на две группы (см. табл. 2) скорость структурных изменений в меди после горячей деформации, по-видимому, намного больше, чем в алюминии после одинаковой деформации при гомологических температурах.
Структурные изменения металлов после горячей деформации

Электронномикроскопическими исследованиями подтверждается очень быстрый рост свободных от искажений рекристаллизованных зерен в сильно деформированной горячей прокаткой меди. В других экспериментах установлено образование практически полностью рекристаллизованной структуры в меди после небольшой последеформационной выдержки (10 с) при температурах горячей деформации.

Таким образом, в металлах, для которых образование четкой субструктуры при горячей деформации является маловероятным, в ходе самой горячей обработки быстро начинаются процессы, подобные рекристаллизационным, получившие название динамической рекристаллизации. Эти процессы, как правило, не доходят до конца в условиях горячей деформации, и поэтому вслед за динамической рекристаллизацией в процессе последе-формационных выдержек (или медленного охлаждения) протекает статическая рекристаллизация, завершающая перестройку структуры и смягчение металла.

Однако из сказанного становится ясным, что если эти металлы и сплавы, которые склонны к сильному деформационному упрочнению, очень быстро охладить после завершения горячей деформации, то в них можно будет зафиксировать состояние, близкое к наклепанному.

Действительно, когда время от окончания горячей деформации меди (кручением) до резкого охлаждения составляло всего 0,1—0,2 с, при электронномикроскопических исследованиях обнаружили участки ячеистой структуры (Штюве). Кривая напряжение — деформация для 300° С находится ниже, чем кривая для комнатной температуры (рис. 176). Однако это смягчение, о котором свидетельствует более низкое расположение кривой, не сопровождалось протеканием, например, динамической рекристаллизации, так как сохранялась текстура, характерная для деформированного состояния (рис. 177). Следовательно, смягчение в процессе горячей деформации металлов и сплавов, отнесенных ко второй группе, происходит достаточно сложно и протекание даже динамической рекристаллизации может быть в ряде случаев подавлено, так как и этот, казалось бы более быстрый, чем статическая рекристаллизация, процесс все же требует определенного времени для своего развития.

В случае армко-железа, сплава железа с 2,8% Si и алюминия статической рекристаллизации при последеформационных выдержках предшествует полигонизация, протекающая в ходе горячей деформации. Во время этой полигонизации происходит небольшое уменьшение твердости, которое связано с увеличением совершенства субзерен; при этом рост субзерен весьма небольшой. В этих металлах протекание статической рекристаллизации затруднено в связи с достаточно полным развитием предшествующей полигонизации. Статическая рекристаллизация наблюдается при сравнительно длительных последеформационных выдержках и при повышенных температурах (рис. 178).

При рассмотрении оптических микрофотографий алюминия, в котором после горячей деформации после значительных последеформационных выдержек все же проходит статическая рекристаллизация, можно установить, что она проходит по механизму объединения (коалесценции) субзерен. В ряде случаев рекристаллизованные зерна обнаруживаются также и в местах, отвечающих исходным границам зерен, т. е. рекристаллизация начиналась от этих границ. Будет ли рекристаллизация протекать в результате роста субзерен за счет их коалесценции или миграции малоугловых границ (по Кану — Бургерсу Ху), или в результате миграции участков большеугловых границ (по Бейли — Хиршу), зависит от условий деформирования и в первую очередь от степени деформации.

Надо отметить, что такая альтернатива (по какому из двух механизмов будет протекать статическая рекристаллизация в процессе последеформационных выдержек) существует не только для металлов и сплавов первой группы, но и для второй группы.

Выше было сказано, что в аустенитных сталях образование субструктуры возможно преимущественно после небольшой деформации; возникшая субструктура будет тормозить развитие статической рекристаллизации. При большой деформации и последеформационных выдержках или в процессе охлаждения с умеренной скоростью будет наблюдаться развитие статической рекристаллизации в результате миграции участков большеугловых границ.

На рис. 179 приведены микрофотографии различных сечений образца нержавеющей аустенитной стали (0,05% С, 12% N4, 17,5% Cr, 2,7% Mo), подвергнутого кручению при высокой температуре (1175°С) и закалке через 2,5 с после окончания деформации. Продвигаясь от центра образца, где происходят малые деформации, к поверхности, где происходят большие деформации, равные 1,5 при скорости 0,4 с-1, видно, что в центре сохранились в основном зерна исходных размеров (рис. 179, а), несмотря на то, что наблюдалась некоторая миграция границ зерен. Внутри нерекристаллизованных зерен отмечается образование субструктуры.

При приближении к поверхности заметна рекристаллизация, начинающаяся у границ зерен и у некоторых границ двойников (рис. 179,б и в). На поверхности наблюдается сильное развитие рекристаллизации. Протекание рекристаллизации одновременно по двум механизмам — путем коалесценции субзерен и миграцией участков исходных большеугловых границ — наблюдается в объемах, примыкающих к поверхности; рекристаллизация идет частично в результате локальной миграции некоторых участков исходных границ (рис. 180), частично — ближе к центру — путем направленного роста субзерен (рис. 181).


На рис. 182 приведена серия микроструктур, свидетельствующих об особенностях протекания статической рекристаллизации в процессе последеформационной выдержки сталей с ферритной структурой, относящихся к первой группе. На рис. 182, а показано развитие рекристаллизации по двум указанным выше механизмам — путем коалесценции субзерен и миграции участков большеугловых границ в кремнистом железе, подвергнутом высокотемпературному сжатию при ~900°С. Развитая субструктура, созданная в ходе горячей деформации, препятствует развитию статической рекристаллизации в процессе последеформационной выдержки. Это проявляется в задержке миграции границ, незавершенности формирования новых рекристаллизованных зерен.

На рис. 182,б приведена микроструктура высокохромистой (25% Cr) стали, подвергнутой высокотемпературному деформированию сжатием при 1150—1200° С и последеформационной выдержке в течение 130 с, затем охлаждению в воде. Из рисунка видно, что рекристаллизация начинается лишь в некоторых объемах (вверху и внизу снимка), при этом сохраняются объемы, устойчивые против рекристаллизации (середина снимка). Увеличение последеформационной выдержки до 5 мин приводит к протеканию рекристаллизации во всех объемах, однако миграция большеугловых границ рекристаллизованных зерен не закончена (рис. 182, б и г). На рис. 182,б видно, что четверные стыки в верхней части рисунка, являющиеся неустойчивыми, начинают распадаться па тройные (из одного четверного — два тройных). При большем оптическом увеличении (рис. 182,г) четко видна незаконченность миграции большеугловых границ при статической рекристаллизации в процессе последе-формационной выдержки после горячей обработки. Если статическая рекристаллизация все же проходит до конца, то может наблюдаться разнозернистость, обусловленная разной степенью деформации в различных сечениях образца, подвергнутого, например, горячему кручению (рис. 182, д). При данной выдержке (7 мин) малые степени деформации (в центре сечения образца) определяли развитие первичной рекристаллизации, тогда как такая же выдержка при большой деформации была достаточна для протекания собирательной рекристаллизации в периферийных участках образца.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: