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

ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГИИ ДЕФЕКТА УПАКОВКИ НА СТРУКТУРНО- ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЯХ Fe-Mn-Al-C ПРИ КРУЧЕНИИ ПОД ГИДРОСТАТИЧЕСКИМ ДАВЛЕНИЕМ

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

[e-mail]

В работе методами оптической металлографии (ОМ), просвечивающей элек- тронной микроскопии (ПЭМ) и рентгеноструктурного анализа изучали эволюцию структурно-фазового состояния в монокристаллах аустенитных сталей Fe–13Mn– 1,3C, мас.% (I, γДУ = 30мДж/м2), Fe–13Mn–2,7Al–1,3C (II, γДУ = 45мДж/м2) и Fe–

28Mn–2,8Al–1,3C (III, γДУ = 60мДж/м2) после холодной деформации кручением под квазигидростатическим давлением (КГД). КГД проводили в наковальнях Брид- жмена при температуре 23ºС и давлении 5–6 ГПа на N = 1, 3, 5 оборотов.

КГД приводит к фрагментации монокристаллов сталей (I), (II), (III) преиму- щественно за счет образования двойников и полос локализации деформации (ПЛД), которые выявляются методами ОМ и ПЭМ. Оценка плотности двойников деформации, проведенная по изображениям поверхности монокристаллов после переполировки и травления, показывает, что после КГД (N = 1) она не изменяется с повышением энергии дефекта упаковки γДУ в сталях (II) и (III) по сравнению со сталью (I) и составляет ~ 40%. Тем не менее, морфологические особенности двой- ников, локализация деформации, упрочнение отличаются от таковых в стали (I). В сталях (II) и (III) после КГД на 1–3 оборота двойниковые границы часто размыты и искривлены, толщина двойников и расстояние между ними значительно больше, чем для стали (I): соответственно 5÷15 и 350÷500 нм в стали (I); 100÷320 и 450÷700 нм в стали (II); 50÷100 и 350 нм в стали (III). Следовательно, эффективное расстояние между двойниковыми границами в пакетах возрастает при увеличении γДУ, и, одновременно, снижаются эффективность упрочнения и устойчивость двой- никовой сетки к деградации. Склонность к локализации пластического течения также возрастает с ростом энергии дефекта упаковки.

После 5 оборотов КГД структура сталей становится сильнонеравновесной, сетка двойников частично деградирует, в структуре наблюдаются оборванные двойниковые ламели с расстоянием между границами в десятки нанометров. КГД приводит к уменьшению размеров областей когерентного рассеяния (ОКР) и росту величин микродеформации кристаллической решетки. Размеры ОКР указывают на формирование ультрамелкозернистого состояния с размерами неискаженных фрагментов структуры 10–40 нм.

Деформация на 1–3 оборота дает быстрый прирост микротвердости, что свя- зано с интенсивным образованием и ростом деформационных двойников. Далее с увеличением деформации микротвердость изменяется незначительно, что соответ- ствует стадии взаимодействия двойников друг с другом и с дислокационным скольжением, образованию ПЛД. Более сильное деформационное упрочнение ста- ли (I) при N ≥ 3 связано, помимо двойникования, с динамическим деформацион- ным старением, которое обеспечивает диффузию углерода к ядрам дислокаций, образование ближнего порядка по углероду, пар Mn–C и способствует накоплению дислокаций. В стали (I) наблюдается максимальное увеличение микродеформации кристаллической решетки и плотности дислокаций с ростом числа оборотов, а в стали (III) размеры ОКР изменяются заметно медленнее с деформацией и плот- ность дислокаций в них ниже в 2÷3 раза.

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