Введение к работе
Актуальность темы
Один из основных видов продукции металлургических предприятий металлопрокат является сложной поликристаллической системой, в состав которой входят как сами зерна, так и межзеренные границы. Анизотропия кристаллического строения поликристаллических материалов определяет их физико-механические свойства. Формирование кристаллографической текстуры металлопроката происходит непрерывно на всех технологических переделах производства. Заключительные стадии производства листового проката - рекристаллизационный отжиг и дрессировка - задают окончательную текстуру, определяющую физико-механические свойства. Многочисленные исследования микроструктуры позволили получить технологические решения по управлению анизотропными свойствами проката в условиях производства. Дальнейшее изменение технологии в сторону выпуска продукции с заданными свойствами требует контроля тонкой структуры, в том числе граничных ансамблей, создающихся в процессе формирования текстуры. Большое число работ по исследованию межзеренных границ, в том числе специальных, обладающих особыми физическими свойствами, не нашло своего практического применения в решении производственных задач.
Существующие методы исследования границ не приемлемы в условиях непрерывного производства из-за трудоемкости и больших временных затрат. В частности метод локальной рентгеновской дпфрактометрин накладывает условия на размер зерна >0,2 мм, в то время как размер зерна динамной стали порядка 100-125 мкм, а сталь для глубокой вытяжки имеет размер зерна 15-30 мкм. Для набора статистических данных в этом случае требуется огромное количество времени.
В методах электронной микроскопии кроме длительности набора данных накладываются трудоемкость изготовления образцов и их дефектность при длительном использовании. Вследствие локальности эти методы не дают общей взаимосвязанной картины строения границ данного материала, что делает невозможным применение их в развитии технологии изготовления высококачественной продукции металлургического производства.
Основные трудности в исследовании граничных ансамблей связаны с методикой проведения эксперимента. Поэтому разработка нового рентгеновского интегрального метода исследования специальных границ явилась результатом необходимости решения проблем, возникших на данном этапе развития производства и современного материаловедения. Рентгеновский дифракционный метод исследования специальных границ поликристаллов, в том' числе и с мелким зерном, позволяет анализировать специальные разориентировки и их относительные доли, то есть проводить аттестацию тетрагональных, гексагональных и ромбических РСУ в текстурованных листовых материалах [1-3,1].
Метод заключается в съемке одного кольца фш - профиля) прямой полюсной фигуры (ППФ) в системе внешних осей образца накоплением импульсов за 20 с в каждой точке. Угол дифракции 0 для характеристического излучения и углы аир рассчитываются для (hid) специальных разориентировок (РСУ) в основных компонентах текстуры. Последующий анализ интенсивности и положения текстурных максимумов Р - профиля позволяет выполнить качественную и количественную оценку специальных разориентировок.
Развитие рентгеновского дифракционного исследования специальных границ ОЦК - металлов направлено на исследование РСУ ромбической сингонии на компоненте текстуры (112), ромбоэдрической на компоненте (111) и моноклинной на компонентах (113) и (115). В текстурованном листовом металлопрокате компоненты текстуры: (113)
Особый интерес представляет рассмотрение РСУ с осями разориентировок, отклоняющимися от нормали к плоскости листа. Явная методическая простота нового метода и существующие возможности автоматизации обработки результатов делают возможным его широкое применение в условиях заводских лабораторий.
В связи с этим представляется актуальным дальнейшее развитие нового интегрального дифракционного метода определения ансамблей специальных границ зёрен поликристаллического материала, не ограниченного размером зерна, способного выявлять характерные особенности разориентаций в текстурованном металлопрокате. Необходимость дальнейшего развития предлагаемого метода обусловлена не только экспериментальной доступностью и возможностью исследовать зернограничные ансамбли, что особенно важно для промышленных материалов, но также и тем, что интегральный рентгеновский метод реперной дифракции позволяет.сформировать полную картину разориентировок зерен.
Цель работы. Кристаллогеометрический анализ специальных границ в тек-стурованных листовых ОЦК - металлах, развитие рентгеновского дифракционного метода исследования РСУ разных сингонии на основных (lll)
Научная новизна
-
Развитие нового рентгеновского дифракционного метода исследования специальных границ в ОЦК - металлах, позволяющего определять текстуру низкосимметричных РСУ как на основных так и на второстепенных компонентах текстуры (их качественная и количественная оценка).
-
Дальнейшее развитие данного метода для исследования разориентировок, оси которых отклоняются от главных внешних направлений прокатки.
-
Расширение возможностей метода обратных полюсных фигур к получению инфоримации о разориентировках зерен в металлопрокате.
-
Анализ специальных разориентировок в поверхностных и центральных слоях стали для глубокой вытяжки в холоднокатаном состоянии и в состоянии после отжига и дрессировки новым рентгеновским дифракционным методом.
-
Теоретические и экспериментальные результаты, полученные в данной работе являются развитием нового направления в исследовании специальных границ поликристаллов.
Практическая значимость работы состоит в расширении применения нового рентгеновского дифракционного метода к исследованию специальных разориен-
тировок на разных переделах производства холоднокатаного листа. Метод внедрен в условиях заводской лаборатории рентгеноструктурного анализа ОАСГСеверсталь".
Оценка формирования текстуры сталей для глубокой вытяжки в результате отжига и дрессировки.
Данная работа расширяет представления о влиянии текстуры на физико-механические свойства листового металлопроката, что позволяет дальнейшее усовершенствование промышленной технологии динамных сталей и сталей для глубокой вытяжки.
На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:
-
Рентгеновский дифракционный метод исследования специальных границ с осями разориентировки <11.1>, <112>, <113>, <115> в направлении нормали к плоскости листа и с осями разориентировки, отклоняющимися от главных внешних направлений. В основе данного метода лежит понятие репера - плоскостей в соседних зернах с кратными межплоскостными расстояниями, выходящих в отражающее положение при установке параметров съемки для снятия ППФ РСУ.
-
Ориентационные соотношения ромбических, ромбоэдрических и моноклинных РСУ и образующих их зерен. Расчет межплоскостных расстояний d и параметров съемки (Э и а).
-
Формулы преобразования индексов плоскостей РСУ 1 рассматриваемых сингоний в систему кубического кристалла, способы определения местоположения полюса (hkl) РСУ E-var на стандартных проекциях кубической системы и азимутального расхождения между (hkl) РСУ' и соответствующим репером (HKL), находящихся на кольце радиуса а.
-
Расчет ориентации РСУ по максимумам экспериментальных р-профилей.
-
Определение методами обратных и прямых полюсных фигур специальных границ с отклоненными от нормали к плоскости листа осями разориентиро-вок
, образующих в плоскости листа когерентные разориентиации . -
Результаты исследований методом реперной дифракции индивидуальных ориентировок и спектров разориентаций РСУ на разных компонентах текстуры холоднокатаной и отожженной стали с различными параметрами технологии, анализ влияния этих характеристик на штампуемость стали.
-
Результаты дифракционных исследованийтекстуры и специальных разо-риентировок стального листа, полученного из слитка и непрерывнолитого сляба.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы демонстрировались и обсуждались на: International Conference "Texture and Properties of Materials" (Ekaterinburg, 1997), International Conference on Texture and Anisotropy of Polycrystals (Clausthal, Germany, 1997), 6th European Powder Diffraction Conference (Budapest, Hungary, 1998), Международной научно-практической конференции " Проблемы развития автомобилестроения в России (Тольятти, 1998), 5th European Conference on Residual
Stresses (Delft-Noordwijkerhout, the Netherlands, 1999); 4м Международном симпозиуме "Материалы и металлургия" (Opatia, Croatia, 2000) По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.
Структура и объём диссертационной работы
Диссертация состоит из введения, семи глав, первая из которых - литературный обзор, двух приложений, основных результатов и выводов. Объем диссертации 100 страниц, включая 20 таблиц, 40 рисунков и список используемой литературы 100 наименований.
