Введение к работе
Актуальность темы. Развитие научно-технического прогресса связано с
созданием новы;', материалов и изысканием методов изменения их свойств. Особую :і?.:-к:іссть приобретают ьслрэсь! прогноз; фсвэппя свойств конструкцнонш.'' м:!тор;ііи;о,! В ;:г.л с>'№::; :>р".у.л і'с ііьізмздс-г сомііЧііи" тот факт, что мног;'-:
"рс-деляэттс' их і/;утр;;;аим Сіро^.іі-.еи. Изучение закономерностей формирования т: тгелгоцнн структуры под воздействием различных внешних факторов составлязт олиу из основных задач физики прочности и пластичности,
Odiin.M "з і.пособес управления структурой металлически* мг.териало:; являсїси пластическая деформация, Структурные изменения во время которой
сяячяки г. гр.н^пяпир.й и прпрпяг.ппрпрпрнири nwhpirrrm ь-пигтяппичлг.к"г.гп егтпсиия.
сплавов выявили основные процессы преобразования структуры, важное место среди которых занимает динамическая рекристаллизация (ДР). Использование ДР позволяет разрабатывать принципиально новые способы получения материалов с регламентированной " структурой, включая получение материалов с нанокристаллической структурой. Между тем, несмотря на имеющуюся обширную литературу, целый ряд особенностей. ДР не имеет однозначной интерпретации, особенно в отношении материалов с высокой энергией дефектов упаковки (ЭДУ). Сама возможность развития ДР в материалах этого класса ставится под сомнение. Это связано с тем, что при анализе ДР часто опираются на представления о механизмах статической рекристаллизации. Для адекватного описания ДР необходимо учитывать действующий механизмы пластической деформации. Несомненный интерес представляет исследование взаимосвязи эволюции структуры и механизмов деформации. Такой подход позволяет объяснить наблюдаемые закономерности структурных изменений, что в целом значительно расширяет теоретические представления о структурных аспектах пластической деформации. С другой стороні.! зіізлїтз ял!іяі::;я с: руктурныя ^акторе из механическое поведен:;" представляет большое практическое значение.
Цель работы. Настоящее исследование имеет цель провести совместный анализ механизмов деформации и особенностей формирования структуры в ОЦК-материалах с высокой ЭДУ. Решались следующие частные задачи:
-
Исследование эволюции структуры во время пластической деформации типичного представителя ОЦК-металлов с высокой ЭДУ. Изучение зависимости характера структурных изменений от температуры и степени деформации.
-
Исследование механизмов пластической деформации. Анализ влияния температурно-скоростных условий на деформационное поведение.
-
Анализ механизмов формирования границ зерен общего типа во время деформации. Исследование влияния температуры на механизмы динамической рекристаллизации.
-
Анализ влияния механизмов пластической деформации на характер структурных изменений во время деформации.
Для достижения поставленной цели в качестве материала исследования была выбрана ферритная нержавеющая сталь 15Х25Т, которая является типичным представителем ОЦК-металлов с высокой ЭДУ. Отсутствие полиморфных превращений, в предполагаемой температурной области исследования, значительно облегчает анализ структурных изменений. Кроме того, выбранный материал, благодаря своим свойствам, широко используется как конструкционный материал. С этой точки зрения, исследования, выполненные на промышленном сплаве, приобретают важное практическое значение.
Научная новизна. Проведенные исследования позволили получить ряд новых результатов по феноменологии ДР в, материалах с высокой ЭДУ. Показана зависимость характера, структурных изменений от механизмов пластической деформации.
Проведено систематическое7 исследование деформационного поведения и особенностей эволюции микроструктуры при пластической деформации стали I5X25T в широком температурном, интервале. Совместный анализ механизмов деформации и структурных. изменений позволил проанализировать возможные механизмы формирования -высокоугловых границ зерен в процессе деформации, которые приводят к развитию ДР.
." Установлено, что в температурных интервалах, которые отличаются деформационным поведением, формируются различные типы микроструктуры. .Развитие ДР наблюдается при высоких температурах (900-1100С) и при Т=600С. Формирование новых зерен при комнатнойтемпературе происходит только после очень большой пластической деформации. Показано, что формирование высокоугловых границ зерен в процессе деформации происходит в условиях действия нескольких систем скольжения.
Феноменология И кинетика ДР в области высоких температур связана с
развитием множественного поперечного скольжения.. В процессе деформации
происходит формирование и слияние субграниц. Это приводит к постепенной
трансформации отдельных малоугловых границ в высокоугловые границы зерен при
. пластической деформации. . ^
При уменьшении температуры деформации до 600С ДР развивается благодаря формированию на начальной стадии деформации т. н. "фрагментированной структуры"./Динамической рекристаллизации способствует активизация диффузионных процессов по границам фрагментов, которая приводит к
трансформации^ фрагментов в рекристаллизованные зерна. Уменьшение исходного размера зерен в этом случае приводит к подавлению фрагментации и затрудняет ДР. Показано, что структурные изменения при комнатной температуре
определяются характером пластической деформации. Формирование
нанокристаллической структуры связано с делокализацией деформации.
ITna'
гысехсугловь;;» граі-i.u г.ес:.і г. npQLecce деформации расширяют общие представления о феноменологии и механизї^ах ДР. Установленная корреляция
м-\;:::;:нзчоз деі.;рг.:ац!іи и структурны-, изменений позволяет глубже понять природу 'Ч'СЦєсссї сіру:-:гурообрг20йй:::л а их ьзаимесиязь с процессоры деформации. Полу.еннь;е -±:\,:;;ъ--г могу/ Сыт* ,-;сдезны при разработке режим&ь практического >і":ра-злс!<і:я процесс:-.v;;i дг^ор^.'-цн'. >-. ^кристаллизации. На защиту пмизсятсч:
микросіруїчугу сі ал и І5Х25Т при пластической деформации в широкой температурной области, позволивший выявить благоприятные условия для развития ДР.
-
Реультаты исследования действующих механизмов пластической деформации. Влияние температурно-скоростных условий на деформационное-поведение и механизмы деформации.
-
Анализ механизмов формирования высокоугловых границ зерен при различных температурах деформации.
''. Влияние мгханизмоз пластической деформации на особенности эволюции структуры ферритной стали.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на IV научно-технической конференции "Современные достижения в теории и технологии пластической деформации металлов, термической обработки и повышении долговечности изделий" (Горький, 1989), международных конференциях "Intergranular and Interface Boundaries in Materia!1;" (Pari?. 1984), "Recrystal!ization'92" (San-Sebastian, 1992), "Strip, Casting, Hot and Cold Working of Stainless Steels" (Quebec, 1993), "1SPMA-6" (Prague, 1994), "Nano'94" (Stuttgart, 1994).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 'd статей в научных отечественных и зарубежных журналах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы из 166 наименований. Работа содержит 132 страницы, включая 47 рисунков, б таблиц.