Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основных задач современного материаловедения является создание новых высокопрочных металлических сплавов. Среди различных методов достижения высокопрочных состояний весьма перспективным является получение субмикрокрисгалличсских (СМК) структур, поскольку уменьшение размера зерен ведет к значительному повышению прочности (твердости) поликристаллических материалов. В этой связи в последние годы особый интерес исследователей привлекает разработка методов получения нанокристаллических и субмикрокристаллических структур в металлических материалах за счет использования больших пластических деформаций. Преимущество данного подхода заключается в том. что при создании таких структур происходит не только повышение прочности (твердости), но и повышение пластических характеристик. Следует отметить, что получение СМК структуры и исследование ее влияния на механические свойства в большинстве случаев проводилось на чистых металлах, либо на цветных сплавах. Вместе с тем такой большой класс конструкционных материалов, как стали, остался изучен явно недостаточно. Особенно актуально исследование влияния СМК структуры на прочность малоуглеродистых низколегированных сталей, получение в которых одновременно высокой прочности и высокой вязкости разрушения традиционными . методами упрочнения весьма затруднительно.
Цель работы. Исследование высокопрочных состояний в Fe и ряде
низколегированных сталей, полученных за счет формирования СМК
структур интенсивной деформацией кручением под квазнгндростатическим
давлением и прокаткой, анализ различных структурных факторов,
ответственных за упрочнение этих материалов, разработка
технологических режимов получения полуфабрикатов из
пизкоуглеродистых сталей различного класса: ферритиых, ферритно-перлитиых и аустенитно-мартенситных с повышенными прочностными
свойствами.
В работе решались следующие основные задачи:
исследование особенностей формирования высокопрочных состояний в-железе с СМ К структурой и определение конкретных параметров структуры, отвечающих за создание максимальных прочностных свойств.
исследование высокопрочных состояний в низкоуглеродистых сталях с различным фазовым составом, полученных за счет формирования СМК структуры методом интенсивной теплой деформации прокаткой и разработка на этой основе методов получения полуфабрикатов с повышенными прочностными свойствами.
исследование влияния волокнистой СМК структуры па механические свойства пизкоуглеродистых сталей с различным фазовым составом.
Анализ роли различных структурных факторов в упрочнении волокнистых пизкоуглеродистых СМК сталей.
Научная новизна. Проанализирован вклад в упрочнение различных структурных факторов в СМК 'железе. Получены новые высокопрочные состояния в промышленных пизкоуглеродистых сталях за счет формирования волокнистых СМК структур. Изучен характер влияния волокнистых СМК структур на комплекс механических свойств. Обнаружено положительное влияние неравновесных границ зерен па прочность и вязкость сталей с волокнистой СМК структуро/і. Практическая ценность. Предложен новый метод увеличения конструкционной прочности промышленных пизкоуглеродистых сталей посредством формирования в них СМК структур. Разработан способ получения волокнистых СМК структур в низкоуглеродистых сталях ферритного. ферритно-перлитного и аустснитпо-мартепситпого класса методом интенсивной теплой прокатки. Положении, выносимые на защиту:
-железо с СМК структурой характеризуется высокой твердостью превышающей уровень твердости крупнозернистого состояния втри раза
Максимальный уровень твердости достигается за счет более высокой
степени неравновесности границ зерен и дисперсных частиц, -формирование в низкоуглеродистых сталях волокнистой СМК структуры
приводит к повышению предела текучести (со,:) и предела прочности (сгв) в
два раза по сравнению с крупнозернистым состоянием, а также
повышению пластичности и ударной вязкости. -Максимальное повышение прочностных характеристик (более, чем в три
раза) достигается за счет увеличения степени неравновеспости границ
зерен и регулирования морфологии вторых фаз. -Стали с ВСМК структурой проявляют более высокие технологические
свойства при сложных схемах нагружения по сравнению с
крупнозернистыми состояниями, -интенсивная теплая прокатка может быть эффективно использована для
получения высокопрочных полуфабрикатов из иизкоуглсродистых сталей
с волокнистой СМК структурой.
Апробации работы. Материалы диссертации опубликованы в советских и иностранных научных изданиях (8 публикаций) и докладывались на VI всесоюзной конференции "Текстура и рекристаллизация в металлах и сплавах". Свердловск, 1991 г., на XIII и XIV международных конференциях по физике прочности и пластичности металлов и сплавов. Самара. 1992 и 1995 гг.. на VI и VII международном семинарах "Структура дислокаций и механические свойства металлов и сплавов", Екатеринбург. 1993, 1996 гг., На Второй международной конференции по наноструктурпым материалам, Штудгардт, 1994 г. Структура и объем работы. Диссертация состоит из пяти разделов и списка цитируемой литературы. Общиіі объем диссертации 175 страниц, в том числе 9 таблиц и 34 рисунка. Список цитируемой литературы содержит 160 наименований.
