Астафурова Е.Г., Тукеева М.С., Мельников Е.В., Захарова Г.Г

ПРИ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ДВОЙНИКОВАНИЯ В МОНОКРИСТАЛЛАХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ Fe-Mn-Al-C

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия,

[email protected]

Методами электронной микроскопии, рентгеноструктурного и рентгенофазо- вого анализа изучали особенности развития механического двойникования при кручении под гидростатическим давлением (КГД) монокристаллов аустенитных сталей Fe–13Mn–1,3C (I, сталь Гадфильда, γДУ = 30мДж/м2), Fe–13Mn–2,7Al–1,3C (II, γДУ = 45мДж/м2) и Fe–28Mn–2,7Al–1,3C (III, γДУ = 60мДж/м2) (мас.%) с разной энергией дефекта упаковки. КГД проводили в наковальнях Бриджмена при темпе- ратурах 300 и 673К, давлении 5–6 ГПа на N = 1–5 оборотов. После КГД образцы подвергали высокотемпературным отжигам при Т = 673÷1073К в среде инертного газа с последующей закалкой в воду.

Независимо от энергии дефекта упаковки стали, КГД при Т = 300К приводит к образованию высокой плотности двойниковых (S3 специальных) границ и полос локализованной деформации на разных структурных уровнях. Изменение морфо- логии двойникования с ростом энергии дефекта упаковки (увеличение толщины двойниковых пластин и деформация двойниковых границ) приводит к уменьше- нию скорости деформационного упрочнения. Дополнительно к фрагментации структуры за счет формирования наноразмерной сетки двойников в монокристал- лах стали (I) эффект динамического деформационного старения также благотворно влияет на скорость накопления дислокаций при КГД и вызывает дополнительное увеличение микротвердости (H μ = 7,8 ГПа, N = 5).

Теплая деформация кручением под квазигидростатическим давлением моно- кристаллов сталей (I), (II), (III) приводит к образованию высоконеравновесной фрагментированной поликристаллической структуры. Фрагментация происходит за счет образования грубых двойниковых пакетов, полос локализованной дефор- мации и границ дислокационного происхождения (в случае стали (I) дополнитель- но стабилизированных ультрадисперсными < 5 нм частицами карбидов Fe3C). По- сле теплого КГД помимо исходного аустенита в структуре сталей (I) и (II) наблю- дается α -фаза, обусловленная частичным обезуглероживанием матрицы в процессе ИПД за счет образования карбидов и/или наведенным деформацией g - α фазовым

превращением. Взаимодействие двойников деформации нескольких систем с дис- локациями скольжения и частицами второй фазы обеспечивает высокое деформа- ционное упрочнение стали при КГД (H μ = 8,2 ГПа, N = 5).

Формирование сетки двойников и закрепление границ частицами карбидов способствуют сохранению структуры при нагреве до температуры 500ºС. С ростом температуры отжига Т > 500ºС двойниковые границы деградируют, происходит рост частиц второй фазы, увеличение доли a -железа в структуре, что обуславлива- ет уменьшение микротвердости и рост зерна. Анализ структурно-фазового состоя- ния монокристаллов после КГД и высокотемпературных отжигов в интервале тем- ператур 400÷800ºС показывает, что формирование сетки двойников способствует сохранению структуры при нагреве.

Авторы выражают благодарность проф. Чумлякову Ю.И. за предоставлен- ные монокристаллы сталей.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта Президен- та РФ (МК-43.2011.8) и РФФИ (№ 11-08-98019-р_сибирь_а).

Дата добавления: 2017-01-14