Научная статья на тему 'Экстремальные эффекты при фазовые переходах в металлических сплавах'

Экстремальные эффекты при фазовые переходах в металлических сплавах Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
139
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕМПЕРАТУРА / ДЕФОРМИРОВАНИЕ / СВЕРХПЛАСТИЧНОСТЬ / ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Гвоздев А. Е., Сержантова Г. В., Афанаскин А. В., Блаженец В. Е.

Рассмотрены особенности развития эффектов сверхпластичности и повышенной пластичности в труднодеформируемых гетерофазных сплавах на примере высоколегированной быстрорежущей стали Р6М5

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Гвоздев А. Е., Сержантова Г. В., Афанаскин А. В., Блаженец В. Е.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EXTREME EFFECTS IN METALLIC ALLOY PHASE TRANSFORMA TIONS

The peculiarities of super-elasticity and extra elasticity effects development in hardly-deformed heterophase alloys, specifically, in the high-alloy HSS R6M5, have been considered

Текст научной работы на тему «Экстремальные эффекты при фазовые переходах в металлических сплавах»

Список литературы

1. Металловедение алюминия и его сплавов / Под. ред. Фридлянде-ра. М.: Металлургия, 1971. 352 с.

2. Ливанов Д.В. Физика металлов. М.: МИСИС, 2006. 280 с.

3. Сарычев В.Г. Выбор кабеля и монтаж проводки в автомобиле // HIT: Разработки в электронике. 2006. № 3. С. 26-27.

I.V. Tikhonova, M.V. Zhukov, A.V. Malyarov, V.S. Yarmolenko HEATING MODE INFLUENCE UPON ELECTRIC RESISTANCE AND ELASTICITY OF ALUMINUM CONDUCTORS

The regularities of electric resistance and elasticity variations in aluminum conductors depending on the applicable heating modes have been identified.

Key words: temperature, electric resistance, elasticity, aluminum, conductor, physical metallurgy analysis

УДК 539.51

A.E. Гвоздев, д-р техн. наук. (4872) 35-05-81, fmm@tsu.Тula.ru ,

Г.В. Сержантова, канд. техн. наук (4872) 35-05-81,

A.В. Афанаскин, канд. техн. наук (4872) 35-05-81,

B.Е. Блаженец, студент (4872) 35-05-81 (Россия, Тула, ТулГУ)

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДАХ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВАХ

Рассмотрены особенности развития эффектов сверхпластичности и повышенной пластичности в труднодеформируемых гетерофазных сплавах на примере высоколегированной быстрорежущей стали Р6М5

Ключевые слова: температура, деформирование, сверхпластичность, фазовый переход.

Разработка и внедрение в промышленность прогрессивных малопереходных технологических процессов с целью повышения эффективности производства, производительности труда и качества изделий, снижения затрат материалов и трудоемкости изготовления являются актуальными задачами. Необходимость снижения доли отходов в металлообработке, разработка малоотходных и ресурсосберегающих технологий и более быстрое внедрение в производство точных заготовок играет очень важную роль.

Решение поставленных задач возможно за счет использования эффекта сверхпластичности (СП). Научный интерес и практическая важность этого явления привели к его широкому экспериментальному и теоретическому исследованию во многих промышленно развитых странах мира.

Проводя краткий анализ работ по физическим моделям СП, можно отметить, что они не дают количественной связи критериев СП с фактора-

ми, что необходимо как для выявления закономерностей сверхпластиче-ской деформации, так и для практического использования этого эффекта.

Одним из методов получения такой связи является построение математических моделей, адекватно описывающих процесс сверхпластического течения материала заготовки, на основе регрессионных зависимостей. Применение теории планирования эксперимента в отличие от «классических» методов исследования позволяет наилучшим образом спланировать эксперимент при существенном уменьшении числа опытов [1-5].

Факторы, определяющие процесс сверхпластической деформации, в частности при растяжении заготовки, можно условно разделить на постоянные и варьируемые. К постоянным факторам (условиям процесса) можно отнести: химический и фазовый составы исследуемого объекта, структурное состояние материала, тип сверхпластичности, свойства металлического материала. К варьируемым факторам можно отнести: X] = Т - температуру процесса деформирования, °С; А7? = /#ё - скорость деформации, выраженную через ее десятичный логарифм, и показатель схемы напряженного состояния к=1.

Для варьируемых факторов связь безразмерных (кодовых) значений хп с натуральными Хп , осуществляется по формуле:

0 = 1, 2, 3):

(1)

где хп - кодовое значение /7-го фактора, Хп - нулевой уровень п-то фактора, \Хп - интервал варьирования п-то фактора, Хп - натуральное значение /7-го фактора:

Хп

о =

П

АХ„

+ХГУ2;

уПЮХ уГ

где Л.п , л.п

(х:

= (ХГх-ХГ)/2,

1 - максимальный и минимальный уровни п-то фактора.

(2)

(3)

С учетом особенностей проявления эффекта сверхпластичности сталей и сплавов при температуре диффузионных фазовых превращений в

пень деформации не оказывает существенного влияния на характер зави симостей сопротивления деформации от температуры и скорости дефор мации при сверхпластическом течении [3,4].

При такой небольшой степени деформации ее неравномерность при

растяжении относительно мала, и средние значения рассчитанных характеристик всегда близки к истинным.

В процессе исследования эффекта сверхпластичности быстрорежущей стали Р6М5 проводили испытания на растяжение на испытательном комплексе (рис. 1).

Рис. 1. Общий еид испытательного комплекса для механических испытаний при растяжении: 1 - источник питания, 2 - блок аппаратуры, 3 - машина разрывная модели Р-5

Отличие от обычных испытаний на растяжение состоит в том, что в

процессе деформации на установке варьируются температура и скорость деформирования каждого образца. С целью исключения выскакивания об-

разца из жаропрочных захватов в момент растяжения в области высокой пластичности фиксируемые части образца (головки) имеют резьбу (рис. 2).

Для предотвращения пригорания в резьбовой части жаропрочных захватов, окисления и обезуглероживания рабочей части образцов на них наносится защитное покрытие на основе графита.

Рис. 2. Образец для испытаний на растяжение

Технологическая схема механических испытаний.

• Перед испытаниями образцы маркируют, размечают и измеряют начальную длину образца, за которую принимают участок рабочей длины, на которой определяют удлинение; измеряют начальный диаметр рабочей части образца. Вычисляют начальную площадь поперечного сечения рабочей части образца. Результаты измерений заносят в протокол.

• Маркировку наносят вне пределов рабочей части длины образца. Маркируют кернением или нанесением другого металла на поверхность.

• На резьбовую часть образцов наносится защитное покрытие.

• Вворачивают образцы в жаропрочные захваты на длину нарезанной резьбы.

• Устраняют свободный ход жаропрочных захватов.

• Крепят термопару на поверхности образца для регистрации его температуры на потенциометре.

• Устанавливают нагревательный муфель в зону расположения образца.

• Включают блок аппаратуры.

• Настраивают потенциометры.

• Включают печь.

• Включают потенциометр с последующей фиксацией температуры образца.

• При достижении установленной температуры испытаний включают механизм деформирования образца с фиксацией диаграммы «усилие-путь» на потенциометре (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма растяжения образца стали Р6М5,

выведенная на печатающее устройство

В процессе растяжения контролируют рабочие параметры механических испытаний.

Испытания проводят до разрушения образца (рис. 4).

Рис. 4. Вид образца в результате испытаний на растяжение

туры.

Выключают нагреватель и полностью обесточивают блок аппара-

Снимают показания потенциометров, зафиксированные на бумаге. Выводят муфель печи из зоны установки образца.

Извлекают образцы после остывания жаропрочных захватов.

• После испытаний проводят измерения конечной расчетной длины образца, определяют минимальный диаметр рабочей части образца. Под-

считывают минимальную площадь поперечного сечения образца после разрыва. За конечную длину рабочей части образца принимают длину расчетной части после разрыва. Результаты заносят в протокол.

Далее проводятся испытания нового образца по описанной выше технологии.

Для случая испытаний на растяжение тарировка указателя скорости движения подвижного захвата установки проводилась заранее во всем диапазоне скоростей (рис. 4 и 5). Испытания при каждой температуре и заданной скорости деформирования проводили на трех образцах и учитывали среднеарифметическое значение для каждой характеристики.

При обработке результаты испытаний округляются в соответствии с ГОСТ 1497-84 [7].

Модель относительного удлинения 5 (рис. 6):

5 = 74,899 + 78,356х/-25,630вд- 87,794*/- 17,146*/ +

+13,025Х]Х22 - 93,135л:/ + 28,991хрс/ + 86,335х/ , (9)

где 5 измеряется в %; X] и х? - кодированные значения входных факторов, определяемые по формулам (5)-(6).

Рис. 5. Модель сопротивления деформации

Рис. 6. Модель относительного удлинения

Для оценки пластичности металлов и сплавов при растяжении используют относительное удлинение 5, которое рассчитывают по формуле:

5= 4^4 00%,

где 1о - начальная (расчетная) длина образца, 1К - длина образца после разрушения.

Анализ полученной адекватной аналитической модели пластичности как функции температуры и скорости деформации и ее графического представления (см. рис. 6) позволяет выявить экстремальные эффекты ресурса деформационной способности гетерофазной стали Р6М5 и установить оптимальные температурные режимы их проявления.

В работе принимали участие Ярмоленко B.C., Пестолова Н.И. и Рыбина Д.С. (ТГМК им. Н. Демидова).

Список литературы

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 280 с.

2. Болыпев JI.H., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М: Металлургия, 1979. 496 с.

3. Гвоздев А.Е. Производство заготовок быстрорежущего инструмента в условиях сверхпластичности. М.: Машиностроение, 1992. 176 с.

4. Пустовгар А.С. Исследование эффекта сверхпластичности сталей и сплавов с помощью математических моделей: автореф. дис. ...канд. техн. наук. М.: 1981. 23 с.

5. Федоров В.В. Теория оптимального эксперимента. М.: Наука, 1971. 312 с.

6. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1978. 535 с.

7. Гвоздев А.Е., Кузовлева О.В., Кондрашина А.В. Деформация, структурообразование и разрушение стали Р6М5 // Деформация и разрушение материалов. М.: 2007. С. 25-31.

8. Гвоздев А.Е. Сверхпластичность и структурообразование сталей в состоянии предпревращения диффузионных и бездиффузионных фазовых переходов для ресурсосберегающих технологий. 2-е изд., перераб. и доп. Тула: Тул. гос. ун-т, 2007. 217 с.

A.E. Gvozdev, G. V. Serzhantova, A. V. Afanaskin, V.E. Blazhenets

EXTREME EFFECTS IN METALLIC ALLOY PHASE TRANSFORMA TIONS

The peculiarities of super-elasticity and extra elasticity effects development in hardly-deformed heterophase alloys, specifically, in the high-alloy HSS R6M5, have been considered

Key words: temperature, deformation, super-elasticity, phase transformation

УДК 623.451.4.082.6

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Т.И. Дронова, асп., (4872) 35-05-50,1апуа 141721 @гатЬ1ег,ги (Россия, Тула, ТулГУ)

МИКРОСТРУКТУРА МАТЕРИАЛА КУМУЛЯТИВНОЙ ОБЛИЦОВКИ

В статье рассмотрено изменение микроструктуры материала кумулятивной облицовки в процессе ее изготовления, влияние структуры материала на динамический предел текучести.

Ключевые слова: критический размер зерна, соотношение Холла-Петча, геометрически необходимые дислокации, динамический предел текучести.

Рассмотрим изменение микроструктуры материала кумулятивной облицовки в процессе ее изготовления, а также влияние структуры материала на динамический предел текучести.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.