Микроструктура, свойства и особенности разрушения среднеуглеродистой стали, подвергнутой интенсивной пластической деформации

Караваева М.В., Киселева С.К., Зарипов Н.Г., Валиев Р.З. Клевцов Г.В.**,

Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа Россия,

[email protected]

* Оренбургский государственный университет, Россия, Оренбург,

[email protected]

В работе представлены результаты исследования влияния интенсивной пла- стической деформации (ИПД) кручением под квазигидростатическим давлением (КГД) на структуру, механические свойства и механизм разрушения образцов среднеуглеродистой стали 45 (0,45%C; 0,27 % Si; 0,65 % Mn). Заготовки из зака- ленной стали диаметром 10 и толщиной 0,2 мм подвергали КГД при температурах 300; 350; 400; 450 °С, число оборотов N = 5 при давлении Р = 5 ГПа. Средний раз- мер зерен после данной обработки составлял 100 нм. Микротвердость стали после КГД измеряли вдоль диаметра заготовки с шагом 0,5 мм на микротвердомере MICROMET 5101 при нагрузке 0,1 кг в течение 10 сек.

Из заготовок вырезали микрообразцы с длиной рабочей части 2 мм и толщи- ной 0,1 мм, которые испытывали на растяжение. Полученные изломы исследовали методами макро- и микрофрактографии. Микрофрактографические исследования проводили в растровом электронном микроскопе JSM-6490LV.

После закалки микротвердость стали с мартенситной структурой составляет HV = 8680 МПа. Нагрев стали перед деформацией приводит к развитию процесса отпуска и снижению микротвердости до HV = 4000…5000 МПа в зависимости от температуры предварительного нагрева, определяющей степень распада мартенси- та.

После КГД наблюдается значительное повышение твердости стали. Макси- мальное упрочнение (до 10630 МПа) наблюдается на периферийных участках по- сле деформации при температуре 350 °С. При этой же обработке

наблюдаются максимальные прочностные характеристики: предел прочности по- вышается до 2650 МПа, предел текучести – до 2397 МПа. Относительное удлине- ние стали составило более 3%, что в 2,5 раза выше, чем у закаленной стали. Полу-

чение таких свойств обеспечивается структурой, которая формируется в условиях деформации при повышенной температуре: ферритная мат- рица с характерными размерами зерен около 100 нм и равномерно распределенными карби- дами размером 10 нм.

Анализ изломов образцов после растяже- ния свидетельствует о неоднородном протека- нии деформации в процессе КГД. Изломы рас-

Рис. 1. Микрорельеф поверхности излома микрообразца после КГД

слаиваются на отдельные фрагменты, внутри которых наблюдается вязкое разрушение с ямочным микрорельефом (рис. 1).

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-08- 00208).

Дата добавления: 2017-01-14