Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Структурные изменения, возникающие при горячей деформации сплавов

20.04.2019


Прерванная деформация


На практике во многих случаях горячей обработки деформацию производят ступенчато, т. е. отдельные ее операции производят через какие-то промежутки времени при определенном изменении или постоянстве температуры. Результирующая структура после проведения таких последовательных операций прерванной деформации формируется в результате динамических и статических изменений структуры. Моделирование такого часто встречающегося на практике процесса прерванной деформации обычно проводится при осуществлении лабораторных экспериментов, в которых изучается влияние последеформационной выдержки на механические свойства и структуру сплавов. Было показано (Россар и Блан), что при моделировании условий реверсивной и непрерывной прокатки конечная структура материала определяется режимами последних проходов и скоростью охлаждения после окончания деформации. При осуществлении программированных экспериментов на кручение удалось получить структуры, аналогичные тем, которые получаются в низкоуглеродистых сталях после прокатки по различным схемам: на планетарных, непрерывных или реверсивных станах.

В ряде работ проводилось изучение формирования структуры алюминия в процессе программированной деформации (Фараг). Были исследованы условия деформирования при горячем кручении со степенями деформации, значительно превышающими осуществляемые на практике при горячей обработке, с тем, чтобы обеспечить выход на установившуюся стадию в каждом периоде (режиме) деформации (рис. 195). Если при сравнительно невысокой температуре (400° С) проходившая в изотермических условиях деформация прерывается на период времени меньший, чем требуется для начала рекристаллизации (P4), то наблюдается некоторое изменение формы кривой о—е; при этом установившаяся стадия сохраняется. Если же деформация происходила при сравнительно высокой температуре (600° С) и во время ее прерывания прошла рекристаллизация, то поведение материала на следующем этапе деформации при той же температуре идентично его поведению на первоначальном этапе деформации, т. е. вся предыстория (предыдущие структурные изменения) снималась рекристаллизацией. В обоих случаях возникали равновесные субзерна одинаковой величины, подобные тем, которые образуются в результате непрерывной деформации при данной температуре. Если температура между циклами деформации падала (режим P2, температура первого цикла 600° С, второго 500° С), то кривая а—е на этом втором цикле была идентична той, которую получают обычно для деформации при более низкой температуре, т. е. и в этом случае предыстория снимается прошедшей при 600° С статической рекристаллизацией. Однако эта кривая а—е меняет свое положение в случае режимов P1 и последнего цикла P3, когда при более низких температурах (переход от 500 к 400° С) проходила только одна статическая полигонизация. В этом случае не происходит полного разупрочнения, наследуется влияние предыдущих циклов и наблюдается более высокое положение кривых о—е от цикла к циклу. Конечная структура в этом случае состоит из субзерен различной величины, сформировавшихся в процессе динамической полигонизация при разных температурах.
 Структурные изменения, возникающие при горячей деформации сплавов

Эти наблюдения ясно показывают взаимосвязь статических и динамических структурных изменений в формировании как конечной структуры, так и значений напряжения течения. Возникающие при прерванной деформации сложные структурные изменения следует учитывать при интерпретации результатов реальных режимов многоклетевой прокатки и моделировании многих других сложных процессов деформации.

Важным представляется вопрос о разогреве металла при горячей деформации, так как в зависимости от его величины можно ожидать различных изменений в структуре. Наиболее тщательно поставленные эксперименты по прокатке стали в интервале 1150—800°С со степенями деформации 10—40% показали, что повышение температуры металла при этом виде горячей обработки составляет 30—70° С.

Особенности структуры горячедеформированных гетерогенных сплавов


На практике широко используют гетерогенные сплавы, вторые фазы в которых могут иметь как металлическую природу (например, в результате структурных превращений в некоторых стареющих сплавах), так и неметаллическую (например, включения, связанные с загрязнением сплава в процессе плавления или кристаллизации). При последующей горячей обработке такие вторичные фазы оказывают влияние на прочность и особенно на пластичность и вязкость сплавов. Во время горячей обработки массивные частицы фаз могут быть раздроблены; кроме этого, в ряде случаев сильно ускоряются процессы выделения фаз. Следовательно, в ходе горячей обработки прочность будет меняться, а результирующая структура заметно отличаться от исходной. Большинством этих структурных изменений можно управлять с помощью регулируемого процесса горячей деформации, в широких пределах можно изменять и механические свойства гетерогенных сплавов. Такое регулируемое воздействие горячей деформации в сочетании с фазовыми превращениями (термомеханическая обработка) стали усиленно применять в последние годы, после того как установили, что необходимого повышения всего комплекса механических свойств материалов в ряде случаев нельзя достичь только за счет простого изменения сочетания легирующих элементов в сплаве или режимов термической обработки.

Приведем несколько примеров влияния деформации на структуру и свойства гетерогенных сплавов. На серии экспериментальных аустенито-ферритных сплавов, в которых изменялось соотношение фаз, при изменении температуры деформации высокотемпературная прочность не зависит линейно от соотношения фаз, как это следовало бы ожидать по простому закону «смешения», а определяется в большой степени их распределением (рис. 196). Так, при содержании феррита ниже ~ 20% и выше ~ 70%, когда основная фаза распределена непрерывно, она оказывает преимущественное влияние на высокотемпературную прочность, которая в этом случае практически не зависит от количественного соотношения фаз. Между указанными предельными случаями существует линейная зависимость прочности от соотношения фаз (Мюллер).

Влияние распределения фазы на высокотемпературную прочность было также исследовано на сплаве системы Ni—Cr—Fe—Ti—Al после термических обработок, создающих разную дисперсность ферритных частиц в аустените. Было установлено, что напряжение на кривой а—е после начального пика падает тем сильнее, чем дисперснее частицы второй фазы (рис. 197). С ростом деформации кривая изменения напряжения с деформацией для сплава с более дисперсным распределением частиц идет вниз более резко, чем для сплава с более грубыми частицами. Это согласуется с изменением величины и распределения частиц в сплаве во время самой деформации: наблюдается существенное укрупнение частиц, вызванное горячей деформацией. Этот экспериментальный факт хорошо согласуется с наблюдаемым на практике явлением, когда при некоторых режимах горячей обработки формоизменение быстрорежущей стали облегчается в ходе самой деформации.

«Деформационное укрупнение» частиц второй фазы в процессе самой горячей деформации было изучено на эвтектоидных сталях, в которых более дисперсная пластинчатая структура сравнительно быстро может быть изменена в результате горячей обработки и преобразована в менее дисперсную глобулярную структуру цементита в ферритной матрице, которую в обычных условиях без горячей деформации удается получить только в результате длительных нагревов. В этом случае кривые о—е также обнаруживают снижение напряжения с ростом деформации, подобно приведенному на рис. 197. Сфероидизацию можно также усилить холодной деформацией с последующим нагревом, однако горячая деформация оказывается более эффективной. Представляется, что субграницы, образованные в феррите во время деформации, являются путями легкого диффузионного обмена атомами на некотором расстоянии от цементитной пластинки, что и определяет быструю сфероидизацию карбидных частиц.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: