Основы металлографии и пластической деформации стали

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Основы металлографии и пластической деформации стали

гических свойств, например способствуют повышению штампуемости низкоуглеродистой листовой стали. После отжига проводится контроль качества термической обработки, который включает проверку твердости, анализ макро-, микроструктуры, механические испытания.
...
Доэвтектоидные стали. Рекристаллизационному отжигу подвергают низкоуглеродистые холоднокатаные стали 08кп, 08пс, 08Ю, 08Фкп, 10, предназначенные для глубокой и сложной вытяжки.
...
Механизм разупрочнения стали зависит от степени холодной деформации (рис. 4.23). При отжиге стали, деформированной на небольшую степень (до 15—20 %), происходит аннигиляция и перераспределение дислокаций с образованием малоугловых границ (рис. 4.23, а). С увеличением продолжительности выдержки эти границы мигрируют, присоединяя новые дислокации, и постепенно превращаются в границы большей разориентировки, или среднеугловые (рис. 4.23, б).
...
шем (е ~ 20—30 %) возможна коалес-ценция субзерен в результате рассыпания субграниц. Сталь после малых степеней деформации разупрочняется путем полигонизации.
...
В случае деформации стали на 30 % и более при отжиге развивается первичная рекристаллизация. Температура ее начала определяется по правилу А. А. Бочвара (2.23) или по изменению твердости стали, вызванному увеличением температуры отжига (рис. 4.24). При температуре начала рекристаллизации % в деформирован
...
Рис. 4.23. Развитие полигонизации в ферритной стали ЭЗ (Х900)
...
становятся равноосными. Механизм зарождения новых зерен зависит от степени холодной деформации и характера дислокационной структуры, сформированной при отдыхе и полигонизации. В случае образования полигональной субструктуры рекристаллизация тормозится, но в-
...
Рекристаллизация стали развивается путем роста образовавшихся и появления новых зародышей, при этом с увеличением времени выдержки доля рекристаллизованного объема постепенно растет (рис. 4.25), а твердость стали уменьшается. На рис. 4.25, а, б показана микроструктура стали, в которой доля рекристаллизованного объема составляет соответственно 20 и 50 %. Столкновение зерен приостанавливает их рост, и первичная рекристаллизация завершается (рис. 4.25, в).
...
Температура начала рекристаллизации и значение ее температурного интервала зависят от степени холодной деформации (рис. 4.26), определяющей исходную степень дефектности структуры стали.
...
'Рис. 4.25. Развитие первичной рекристаллизации в стали 08Т (Х800)
...
Рис. 4.26. Влияние степени деформации стали иа температурный интервал рекристаллизации (я) и размер зерен после рекристаллизации (б)
...
Повышение температуры отжига способствует увеличению скорости рекристаллизации стали, так как в этом случае подвижность дислокаций интенсифицируется.
...
На температурный интервал рекристаллизации влияют также примеси. Они присутствуют в стали в виде атомов, растворенных в феррите, или неметаллических включений разной величины. Крупные включения способствуют ускорению начала рекристаллизации, так как вблизи включений плотность дислокаций повышена. Мелкие включения и атомы примесей тормозят движение дислокаций, субграниц и границ зерен, тем самым замедляя скорость рекристаллизации и расширяя температурный интервал ее развития.
...
На рис. 4.27 показана схема изменения свойств стали в ходе рекристаллизационного отжига на разных стадиях разупрочнения. Во время отдыха механические свойства почти не изменяются. На
...
стадии развития полигонизации наблюдается незначительное снижение твердости и прочности свойств, а также повышение пластичности. Первичная рекристаллизация приводит к существенному снижению прочностных свойств и увеличению пластических.
...
ская выдержка при отжиге приводит к собирательной рекристаллизации. В результате средний размер зерен в стали увеличивается. При собирательной рекристаллизации твердость и прочность стали
...
Рис. 4.27. Схема изменения прочностных (кривая /) и пластических (кривая 2) свойств во время рекристаллизационного отжига:
...
Рис. 4.26. Влияние степени деформации стали иа температурный интервал рекристаллизации (я) и размер зерен после рекристаллизации
...
понижаются, пластичность повышается до определенного уровня. С появлением крупнозернистой структуры пластичность стали падает.
...
Кинетика собирательной рекристаллизации определяется стремлением большеугловых границ к миграции в направлении уменьшения их кривизны. Криволинейные границы зерен непрерывно мигрируют в процессе отжига по направлению к центру их кривизны, что вызывает непрерывное изменение углов в стыках зерен. Скорость миграции зависит от местной кривизны границы.
...
Рекристаллизованная структура стали может иметь такой дефект, как разнозернистость. Наличие зерен разных размеров нежелательно, так как при последующем деформировании стали напряжения в ней распределяются неравномерно, что способствует снижению пластичности и даже разрушению. Разнозернистость может быть вызвана неравномерным распределением примесей по сечению изделия, например листа, в котором в приповерхностных участках содержится углерода на 20—25 % меньше, чем во внутренних слоях, и "зерна у поверхности получаются крупнее. Кроме того, разнозернистость появляется при отжиге стали после критической деформации екр (см. рис. 4.26). Недопустимо также развитие во время отжига вторичной рекристаллизации, приводящей к возникновению зерен разных размеров, падению прочности и пластичности стали (см. рис. 4.27).
...
На рис. 4.28 приведены микроструктуры сталей с различным содержанием углерода после рекристаллизации. При отжиге холодно-деформированной стали, имеющей ферритно-перлитную структуру, новые рекристаллизованные зерна зарождаются и растут в первую очередь на границе раздела феррит — перлит, а затем в полосах скольжения в феррите. Рекристаллизация развивается параллельно в ферритной и перлитной составляющих структуры. Условия ее протекания не одинаковы: в избыточном феррите может пройти первичная и даже собирательная рекристаллизация, в то время как в феррите перлита рост зерен затруднен из-за наличия второй фазы — цементитных частиц. Перлитные зерна сдерживают собирательную рекристаллизацию в избыточном феррите. При наличии ликвации углерода
...
и неоднородном распределении перлита в стали наблюдается разно-зернистость ферритных зерен: в зонах, где есть перлит, зерна феррита остаются мелкими, в то время как вдали от перлитных зерен происходит собирательная рекристаллизация феррита и наблюдается аномальный рост зерен (рис. 4.28, с).
...
Эвтектоидная и заэвтектоидные стали. Во время отжига холодно-деформированной эвтектоидной и заэвтектоидной стали пластинчатый перлит разупрочняется в результате развития полигонизации, рекристаллизации феррита и сфероидизации цементитных пластин. Присутствие частиц второй фазы (цементита) ускоряет начало рекристаллизации, так как обломки цементитных пластин, разрушенных холодной деформацией, способствуют зарождению центров рекристаллизации (благодаря наличию вокруг них дислокационных скоплений), но затрудняют рост зародышей рекристаллизации в результате барьерного эффекта. Это уменьшает средний размер рекристаллизованных зерен. Повышение температуры или увеличение времени выдержки приводит к развитию собирательной рекристаллизации.
...
Рекристаллизация феррита сопровождается сфероидизацией цементита. Последняя медленно протекает во время отжига литой стали и резко ускоряется при отжиге после холодной пластической деформации, которая значительно интенсифицирует диффузионную подвижность атомов железа, а это приводит к появлению большого числа вакансий. Атомы углерода взаимодействуют с вакансиями, и образовавшиеся комплексы имеют большую диффузионную подвижность, чем отдельные атомы углерода. Местами начала сфероидизации служат границы зерен, деформационные складки, полосы сброса. Степень холодной деформации влияет на температуру начала сфероидизации: при малых обжатиях сфероидизации начинается при температурах выше 550 °С, при больших — уже при 500 °С.
...
С увеличением времени выдержки при температуре отжига наряду со сфероидизацией цементита может происходить его коалесценция, что приводит к снижению прочности стали.
...
Рекристаллизационному отжигу подвергаются также холоднокатаные стали, имеющие до деформации структуру зернистого перлита, например инструментальные и подшипниковые. В этом случае развивается рекристаллизация в феррите и параллельно происходит коалесценция зернистого цементита. Частицы последнего способствуют зарождению центров рекристаллизации, в результате появляется большое количество зародышей рекристаллизации и структура получается мелкозернистой. Зародыши растут в результате миграции большеугловых границ, однако при наличии большого количества дисперсных цементитных частиц рекристаллизация феррита путем миграции большеугловых границ затруднена. В этих условиях возможно расщепление большеугловых границ на малоугловые, которым легче перемещаться по зерну. При движении они переориентируют зерно. Средний размер цементитных частиц в результате коалесценции увеличивается. Структура инструментальной стали с зернистым перлитом после рекристаллизационного отжига показана на рис. 4.28, б. Чем выше степегь деформации стали и температура отжига, тем быстрее и полнее происходит рекристаллизация феррита и
...
интенсивнее осуществляются сфероидизация и коалесценция цементита. Эти процессы приводят к снижению прочностных и увеличению пластических свойств стали.
...
Холоднокатаные стали. Легирующие элементы влияют на развитие разупрочнения феррита после холодной деформации. Для легированного феррита при нагреве характерно длительное сохранение упрочненного состояния. Легирующие элементы существенно влияют на развитие релаксации напряжений II
...
Примером легированного феррита может служить структура холоднокатаной электротехнической стали. Эта сталь содержит кремний, который увеличивает магнитную проницаемость, снижает коэрцитивную силу, потери на гистерезис и вихревые токи.
...
В процессе отжига требуется получить зерна феррита определенных размеров, поскольку последние существенно влияют на магнитные свойства стали. С увеличением среднего размера зерен возрастает магнитная проницаемость и снижаются потери на гистерезис, однако наблюдаются большие потери на вихревые токи. Поэтому чрезмерное укрупнение зерен может привести к росту общих ваттных потерь.
...
Задача отжига — сохранить текстуру прокатки. Текстура формируется уже при горячей деформации, однако более выраженной она становится после холодной прокатки, при которой происходит преимущественная ориентация диагоналей граней куба элементарной
...
Основную роль в формировании конечной структуры трансформаторной стали играет вторичная рекристаллизация. Границы зерен в легированном феррите после первичной рекристаллизации закреплены частицами выделений. Указанные границы малоподвижны также вследствие того, что возникшие текстуры тормозят собирательную рекристаллизацию. Крупнозернистая структура стали формируется на завершающей стадии при прохождении вторичной рекристаллизации. Причиной аномального роста зерен кремнистого феррита является повышенная плотность дислокаций в них по сравнению с таковой в первично рекристаллизованных зернах (рис. 4.29). Перераспределение дислокаций приводит к их частичной аннигиляции, формированию субструктуры и новых зеренных границ, которые являются продолжением старых, но имеют меньшие углы разориен-тировки и пониженное количество сегрегирующих примесей.
...
Рекристаллизационному отжигу подвергают также листы и трубы из аустенитных сталей 12Х18Н10Т, 10Х18Н9Т, 20Х18Н9 после холодной прокатки или волочения. Холоднодеформированный аустенит разупрочняется подобно ферриту (рис. 4.30). Некоторое отличие заключается в том, что в первом случае роль полигонизации очень незначительна. Аустенит, имеющий малую энергию дефектов упаковки, разупрочняется в основном за счет протекания первичной рекристаллизации (рис. 4.30, а,
...
Рнс. 4.30. Развитие рекристаллизации в холоднодеформированном аустените стали 12Х18Н10Т (Х100, И. Е. Казимирова)
...
щение, оно возможно при температурах .400—450 °С. Затем при даль- < нейшем повышении температуры наблюдается обратное а
...
Размер зерен рекристаллизованного аустенита — важный показатель, от которого зависят регламентированные механические свойства труб, в частности их длительная прочность. В зависимости от условий работы труб (температуры, давления) величина зерна регламентируется 3—7 баллами. Размер зерен определенного балла достигается в результате подбора времени выдержки. Как и в кремнистом феррите, в холоднокатаном аустените собирательная рекристаллизация тормозится, что объясняется малой подвижностью границ после первичной рекристаллизации вследствие текстуры рекристаллизации и наличия на границах дисперсных частиц выделений. На этом этапе границы зерен выравниваются, в результате чего уменьшается их суммарная протяженность. Зерна растут на стадии вторичной рекристаллизации. Вначале появляются отдельные крупные зерна, окруженные мелкозернистой структурой. Затем мелкие зерна поглощаются крупными в процессе миграции границ. Особенностью вторичной рекристаллизации аустенита является расщепление границ зерен (рис. 4.30, в).
...
Горячекатаные стали подвергают рекристаллизационному отжигу с целью повышения их пластичности перед последующей холодной деформацией или для получения структуры с однородными зернами определенного размера. Электротехническую сталь отжигают при температурах 720—850 °С. Структура горячедеформированного феррита характеризуется повышенной плотностью дислокаций и наличием динамической субструктуры. В процессе нагрева и выдержки дислокации перераспределяются, снижается их плотность и образуется полигональная субструктура, после чего возможен нормальный рост зерен путем миграции границ — собирательная рекристаллизация (рис. 4.31). Однако границы зерен, как и при отжиге холоднокатаного кремнистого феррита, обладают малой подвижностью, поэтому в процессе высокотемпературной выдержки в горячекатаном кремнистом феррите развивается вторичная рекристаллизация
...

Конструкционные материалы: Справочник
Основы металлографии и пластической деформации стали
Оборудование для контактной сварки постоянным током
Справочник конструктора металлических конструкций
Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Основы металлографии и пластической деформации стали