CC BY
26
Tkachenko S. Surface alloying of construction materials of responsible setting from high-carbon materials with the purpose of increasing corrosion and wear resistance.
Influence of the surface alloying on corrosion and wear resistance is described. Interconnection between structure, phase composition of surface layer and mechanical properties is established.
Key words: carbon, surface alloying, work-hardening, heat-resistance, adhesion strength, self-propagating high temperature synthesis, diffusion, microstructure, surface layer, corrosion resistance, wear resistance.
УДК 621.78
О. О. Жданов
Нацюнальний уыверситет кораблебудування iм. адм. Макарова (НУК), м. МиколаТв
ВПЛИВ ПЕРЕДРЕКРИСТАЛ1ЗАЦ1ЙНО1 ТЕРМ1ЧНО1 ОБРОБКИ НА СУБСТРУКТУРУ ТА Ф1ЗИКО-МЕХАН1ЧН1 ВЛАСТИВОСТ1 ДЕФОРМОВАНИХ СТАЛЕЙ 20 I 20Х13
До^джено вплив передрекристалiзацiйноi термiчноi обробки пластично деформованих металiв на показники мiцностi, пластичностi, коефщент теплопровiдностi, електроопiр, субструктуру на прикладi сталей 20 i 20Х13.
Ключовi слова: пластична деформацiя, субструктура, фiзико-механiчнi властивостi, передрекристалгзацшна термiчна обробка.
Вступ
Вщомо, що найб№ш ефективним способом тдви-щення фiзико-механiчних властивостей сталей е здрiбнення 1х субструктури. Особливо високих показ-ниюв можливо досягти шляхом отримання нанострук-турного стану. Однак сучаснi методи формування на-ноструктури порошковi i плiвковi технологи, штенсив-на пластична деформащя, кристалiзацiя з аморфного стану через високу вартiсть, складнiсть не набули ще широкого застосування у промисловосп. Повсюдно застосовують сталi, метали i сплави та покриття iз них зi здрiбненою субструктурою, ультрадисперсними (на-нокристалiчними) елементами.
Аналiз останшх досл1джень i публiкацiй
У роботах [1-6] показано, що не вичерпаш ще ва можливостi деформацiйно-термiчноl обробки металiв i сплавiв щодо шдвищення !х фiзико-механiчних характеристик. Запропоновано спосiб щдвищення показник1в твердостi i зменшення коефiцiенту теплопровiдностi пластично деформованих металiв i газотермiчних по-критпв за рахунок формування субструктурних (нано-структурних) елеменпв у процесi передрекристалiзац-шно1 термiчноl обробки.
Метою щеТ роботи е встановлення закономiрностi впливу передрекристалiзащйноl термiчноl обробки на субструктуру та показники мщносп i фiзичнi власти-восп сталей 20 та 20Х13.
Матерiали та методика дослщжень
Зразки сталi у вiдпаленому сташ у виглядi пластин 155x15x5 мм деформували на npeci Р50. Стутнь дефор-маци зразка визначали як ввдношення рiзницi висоти до та тсля деформацп, до вихiдного значения. Термiчну обробку зразк1в здiйснювали в електричнш ne4i СНОЛ-1.6.2.0.08/9-М1 при температур^ яка вiдповiдала або близька до температури первинно! рекрист^зацп ма-терiалу зразка. Твердiсть вимiрювали на приладах типу Вiккерс та Роквелл зпдно з ДСТУ ISO 6507-4:2008. Подготовка i випробування зразшв для визначення меж1 мiцностi проводилися згiдно з ГОСТу 1497-84 на ма-шинi ИР-5057-50 з навантаженням до 5 т i швидшстю навангажения 0,5 мм/хв. Дослiджения субструктури та визначення коефщенту поглинання реттетвських про-менiв проводили методами рентгеноструктурного ана-лiзу за методиками [7], на рентгешвському дифракто-мерi ДРОН-3. Змiну розмiру областей когерентного розсшвання (ОКР) ренггенiвських променiв визначали методом апроксимацп. Метод апроксимацп дозволяе при визначенш розмiрiв зон когерентного розсшвання роздшити вплив внутрiшнiх напружень i змiн розмiру субзерна, при змш яких вiдбуваеться розширення або звуження пiкiв на дифрактограмах. Для розрахуншв використовували пару чiтко розрiзнених лшш на диф-ракгограмi з малими та великими значеннями iндексiв HKL, головно! фази - Fe, оскшьки при великих значен-нях HKL визначають величину внутрiшнiх напружень
© О. О. Жданов, 2013
74
найбшьш точно, а розмiр зон когерентного розсшван-ня визначають при малих НКЬ [7]. Це дозволило б№ш точно визначити розмiр зон когерентного розсшван-ня, значно зменшивши похибку вимiрювань. Дослш-ження структури здiйснювали на просвiчуавльному електронному мшроскош ПЭМ-100М методом реплiк. Вимiрювання електроопору здiйснювали на постшно-му струш за допомогою одинарного мосту Р316 зпдно з 180/1 ЕС28. Демпферувальт властивосп сталей виз-начали за методом вшьних затухаючих коливань на дослвднш установцi [8]. Коефiцieнт теплопровшносп вимiрювали за допомогою вимiрювача теплопровшносп ИТ-Х-400.
Теорiя та анал1з отриманих результата
Авторами робiт [1-6] розроблено споаб тдвищен-ня твердосп метaлiв i напилених покритпв, який поля-гае в тому, що пластично деформований метал або на-пиленi покриття нaгрiвaють до температури початку первинно! рекристaлiзaцil мaтерiaлу або основного з його компоненпв в багатокомпонентних системах, ко-роткочасно витримують (до 10 хвилин) з наступним охо-лодженням до температури навколишнього середови-ща зi швидк1стю, яка унеможливлюе рiст нових рiвнов-ютних зерен. Враховуючи цi рекомендаций визначено дослщним шляхом оптимaльнi режими передрекриста-лiзaцiйноl термiчноl обробки низьковуглецево! конст-рукцшно1 стaлi 20 та корозшностшко! стaлi 20Х13, як1 були попередньо пластично деформовaнi на 48 та 61 %. Для стал 20 передрекристалзащйна термiчнa обробка, яка забезпечуе максимальну твердiсть порiвняно з де-формованим станом, вiдповiдaе темперaтурi 500 °С з витримкою 1,5 хвилини. Температура передрекристатза-цшно1 термiчноl обробки стал 20Х13 становить 600 °С, а час витримки -2 хвилини [9].
Демпферувальш властивосп прийнято вважати одними з найважливших механчних властивостей матер-iaлу. Для визначення демпферувальних властивостей сталей 20 та 20Х13 обраний метод вiльних затухаючих коливань, котрий е найбшьш простим i надшним. Вiброгрaмa затухаючих коливань дозволяе визначити вшносне розсiювaння енергп ш, яке в свою чергу по-в'язане з логaрифмiчним декрементом затухання залеж-нiстю [10-11]
у = 2 5,
(1)
де 5 - логaрифмiчний декремент затухань вiльних коли-вань
5 11-Ок_
5 = — 1п
2 ак + я
(2)
де ак i ак+2 - амплиуди коливань на початку i в кIнцi iнтервaлу, що складаеться з я коливань.
Величина максимальних напружень у зонi кршлен-ня зразка при максимальному прогиш становила 191 МПа, яка виявилась меншою ввд межi мiцностi при
стасканы стaлi 20Х13 - 490 МПа та стaлi 20-380 МПа, що свщчить про те, що зразки навантажувались в зонi пружних коливань.
За вiброгрaмaми, приведеними на рис. 1, розрахо-вано логaрифмiчний декремент затухання коливань i коефщент розсiювaння енергл перших двадцяти коливань зразюв зi стaлi 20Х13 тсля ввдпалу (а), деформацй на 61% (б) i наступно1 передрекристaлiзaщйноi' термiч-но! обробки при 600 °С з витримкою при цш темпера-турi 2 хвилини (в).
1 111Р
Рис. 1. Кброграми затухаючих коливань зразюв з1 стал1 20Х13:
а - у вщпаленому станц б - тсля деформацй на 61 %; в - тсля передрекристaлiзaцiйноi' гермiчноi' обробки
Подiбнi вiброгрaми (див. рис. 1) затухаючих коливань були отримаш для стaлi 20 у вшпаленому стaнi, пiсля деформацй на 48 % та наступно1 передрекристалъ зац1йно1 термчно1 обробки при 500 °С з витримкою 1,5 хв.
Результата розрахуншв демпферувальних властивостей сталей 20 та 20Х13 прошюстровано в табл. 1.
а
б
в
Таблиця 1 - Середне значения логарифмiчного декремента затухания коливань i коефщенту розсiювання енергп для сталей 20 та 20Х13
Магерiал Вид обробки Логарифмiчний декремент 8*,., % Коефщент розсшвання енергп ¥«>., %
Сталь 20 Вдаал 2,5 5,0
Деформащя на 48 % без термiчноl обробки 4,1 8,2
Деформацш на 48 % з наступною гермiчиою обробкою при 500 °С i витримкою при ц1й гемперагурi 1,5 хвилини 5,7 11,4
Сталь 20Х13 Вiдпал 2,2 4,4
Деформацш на 61 % без термiчноl обробки 3,2 6,4
Деформацш на 61 % з наступною термiчною обробкою при 600 °С i витримкою при ц1й гемперагурi 2 хвилини 4,9 9,8
Передрекрист^защйна термiчна обробка пластично деформовано1 сталi 20Х13 приводить до щдвищення демферувальних властивостей, а саме логарифмiчний декремент затухання коливань пiдвищуеться на 58 % порiвияно зi станом п1сля деформаци i, вщповщно, в 1,2 рази порiвияно з вщпаленим станом. Для сталi 20 п1сля передрекристалiзацiйноl термiчноl обробки логариф-мiчний декремент затухання коливань щдвищуетъся на 39 % порiвняно зi станом п1сля деформацп та в 1,3 рази в порiвняннi з ввдпаленим станом.
Це явище можливо пояснити тим, що в результап передрекрист^задшнох термiчноl обробки ввдбуваеть-ся зародження нових субзерен у структурi деформова-ного металу, як1 за розмiром значно меншi вiд вихвдю1 субструктури, i як, наслщок, !х к1льк1сть значно бшьша на одиницю об'ему. Здрiбнения структури сталi пере-дрекристалiзацiйною термiчною обробкою приводить до того, що хвиля пружних коливань, проходячи крiзь зразок, зуст^чае на своему шляху бшьшу к1льк1сть перешкод у виглядi границь субзерен i витрачае бшьше енергп на !х подолання, в результап чого час згасання хвнт пружних коливань у термiчно оброблених зразках зменшуеться, про що i свщчить збiльшения показник1в депферувальних властивостей.
Вплив передрекристалiзацiйноl термiчноl обробки на твердють пластично деформованих зразк1в стат 20 i 20Х13 наведено в табл. 2 (у дужках вказано прирю твер-достi у вщсотках вiдносно вiдпаленого/деформованого стану).
Зпдно з даними, наведеними в табл. 2, передрекри-сталiзацiйна термiчна обробка пластично деформованих сталей приводить до тдвищення показнишв твер-достi на 25-49 % за В^ерсом i 39-57 % за Роквеллом вiдносно вщпаленого стану i на 5-8 % за В^ерсом i 12-29 % за Роквеллом порiвияно з деформованим станом.
Зменшення значень приросту твердосп для сталi 20Х13 порiвняно зi сталлю 20 (незважаючи на б№ший ступiнь деформацп) пов'язано з тим, що введення хрому в сталь сприяе утворенню карбiдiв, збшьшуючи твердiсть, п1двишуе сили мiжатомних зв'язшв в криста-лiчних гратках. Навкруги карбвдв виникае локальне поле напружень, яке гальмуе перемiщения дислокацiй, що
зб№шуе опiр пластичнiй деформацп. Тим самим кар-бвди хрому блокують дислокацш при пластичнiй деформацп i початковiй стадп пол^ошзацп. Зменшення шлькосп дислокацш у результат пластичное' деформаци призводить до зменшення цен^в зародження нових субзерен, в результап чого утворюеться субструктура з б№шим розмiром субзерен, що i призводить до зменшення приросту показнишв твердосп тсля передрек-рист^зацшно1 термiчноl обробки.
Передрекристалiзацiйиа термiчна обробка пластично деформованих сталей 20 i 20Х13 приводить до щдвищення меж1 мщносп, що видно з результапв випробу-вань, наведених у табл. 3 (у дужках вказано прирю у ввдсотках вщносно ввдпаленого/деформованого стану).
Падвищення меж1 мiцностi тсля передрекристатза-щйш1 термiчноl обробки пластично деформованих сталей з одночасним значним зменшенням значень залиш-кового подовження i залишкового звуження можливо пояснити з точки зору мехашзму руйнування який вщбуваеться пiд час навантаження дослщного зразка. Пластична деформацiя в першу чергу вiдбудеться в зернi, найбшьш сприятливо орiеигованому до зовшш-нього навантаження (тобто з найбшьшою дотичною напругою). Зi зростанням зовшшньо1 напруги спосте-рiгаеться поступове залучення решти зерен у процеа пластично1 деформацп при збереженш цiлiсностi зерна. Щд дiею зовшшньо1 напруги зсуву дислокацп, що генеруються активним джерелом, приходять до меж1 зерна i затримуються бiля не1. У мiру накопичення дис-локацiй зростае напруга. Проте цього недостатньо, щоб перейти з одного субзерна в шше через межу. Тому розповсюдження ковзання вiд одного субзерна до шшо-го здiйснюеться за рахунок того, що досягнувши пев-ного значення напруги в точцi одного субзерна, збуд-жуеться джерело дислокацп в суадньому субзернi. Опiр деформацп зростае зi зменшенням розмiру субзерна не через наявшсть меж1 само1 по соб^ а через взаемо-дю мiж зернами, роздiленими цiею межею.
Якщо дислокацiя надiйно затримуеться межею i можливостi естафетно1 передачi деформаци обмежеш, то деформацiя локалiзуеться в мжроб'емах, а напруга текучосп зростае. 1стотна локалiзацiя деформацiй щдви-щуе концентрацiю напружень, що призводить до пе-редчасного руйнування, тобто зниженню пластичносп.
Таблиця 2 - Значення твердосп для сталей 20 та 20Х13 в залежносп ввд виду обробки
Мaтерiaл Вид обробки ЫУ5, МПа ШС
Вщпал 1273 12
Сталь 20 Деформащя на 48 % без термiчноi обробки 1798(+41) 14.6 (+22)
Деформащя на 48 % з наступною термiчиою обробкою при 500 °С i витримкою при цiй темперaтурi 1,5 хвилини 1892 (+49/5) 19 (+57/29)
Вiдпaл 2255 32
Сталь Деформaцiя на 61 % без термiчноi обробки 2630(+17) 40(+24)
20Х13 Деформaцiя на 61 % з наступною термiчною обробкою при 600 °С i витримкою при цiй темперaтурi 2 хвилини 2830 (+25/8) 44 (+39/12)
Таблиця 3 - Значення межi мiцностi i показник1в плaстичностi сталей 20 та 20Х13 в залежносп вщ виду обробки
Мaтерiaл Вид обробки ае, МПа 5,%
Сталь 20 Вщпал 360 15,5 57,3
Деформащя на 48 % без термiчноi обробки 624(+73) 2,7(-83) 8,6 (-85)
Деформaцiя на 48 %з наступною термiчиою обробкою при 500 °С i витримкою при цш темперaтурi 1,5 хвилини 684 (+90/10) 4,1 (-73/+52) 14,9 (-74/+73)
Сталь 20Х13 Вщпал 833 6 43
Деформaцiя на 61 % без термiчноi обробки 1162 (+39) 1 (-83) 18 (-58)
Деформaцiя на 61 % з наступною термiчною обробкою при 600 °С i витримкою при ц1й темперaтурi 2 хвилини 1192 (+43/3) 2 (-67/+100) 26 (-39/+44)
Визначення лшшного коефiцiентa поглинання сталей 20 i 20Х13 проводилися на рентгешвському диф-рaктометрi ДРОН-3 як джерело iонiзуючого випромь нювання використовувалась рентгетвська трубка БСВ-24 з мщним катодом СиКа = 1,54178 Е. Режим роботи трубки: напруга i струм пiдбирaлися експерименталь-но. Вимiрювaння виконували методом реестраци iмпульсiв по оа ходу рентгенiвського променя. 1нтен-сивнiсть первинного пучка трубки була пщбрана таким чином, що и можна прийняти за 100 %. Дaлi по черзi зразки дослвджуваних сталей встановлювалися в приставку, де i проводилося визначення змши штенсив-ностi рентгенiвського пучка.
Результатами вишрювань е величини iнтенсивностi первинного пучка (без наявносп зразка) i iнтенсивностi пучка, що пройшов крiзь зразок. Огримaнi в результат вимiрювaнь значення використовуються для подальшо! обробки i розрахунк1в характеристик, що визначають можливе ослабления iонiзуючого випромiнювaння за законом Ламберта [7]
I = 10в
-ц5
(3)
де 10 - iитенсивнiсть первюного пучка; I - iитенсивнiсть пучка тсля проходження скрiзь зразок; 5 - товщина ослаблювального шару; ц - лiнiйний коефiцiеит ослаб-лення, який визначаеться властивостями мaтерiaлу, виг-лядом i енергiею випромiнювaния.
Найбшьш iнформaтивними характеристиками ма-терiaлу в умовах юшзуючого випромiнювaння е: лтйний коефiцiент ослаблення, що визначае зменшен-ня iнтенсивностi випромiнювaния при проходжент
крiзь 1 см речовини; масовий коефщент поглинання, iстинний коефiцiеит поглинання, вынесений до густини речовини; а також товщина шару половинного поглинання - товщина мaтерiaлу, при проходженш через яку штенсившсть випромiнювaння зменшуеться удвiчi. Цi показники можна визначити з формул (4)-(6):
ц = -
5 I
Ц =-
5 = - 1п2
кр ц
(4)
(5)
(6)
Розраховаш за формулами (4)-(6) значення основ-них показник1в, що визначають роботу мaтерiaлiв в умовах ютзуючих випромiиювaиь, предстaвленi в табл. 4.
Зб№шення значень лiнiйного коефiцiеитa ослаблен-ня i масового коефiцiенту ослаблення рентгенiвських променiв зi зменшенням товщини шару половинного поглинання тсля передрекристaлiзaцiйноll термiчноl обробки пластично деформованих зразюв зi сталей 20 i 20Х13 можна пояснити здрiбненням структури, яке вик-ликае передрекристaлiзaцiйнa термiчнa обробка. При проходженш пучка рентгешвського промшня через речовину його iитенсивнiсть зменшуеться. Це зменшен-ня пояснюеться такими причинами: томсоновським, або когерентним розсшванням; комптоновским, або не-когерентним розсiювaниям; поглинанням рентгенiвсь-
Ц
Р
кого промшня в речовиш. Томсоновське розсшвання вщбуваеться без змiни енергп розтних кваигiв. Пiсля розсiювания вони лише змiнюють напрям свого руху, виходячи, таким чином, з первинного рентгешвського пучка. При комптонiвському розсiюваннi з ашшв ви-биваються так зват електрони вщдаш, на що витрачаеть-ся частина енергп кванта ^ отже, при цьому збiльшуегься довжина його хвилi. Нарештi, в акп поглинання рентге-нiвського промiния квант зникае повнiстю. Його енер-пя витрачаеться на iонiзацiю атома i на повiдомления кшетично1 енергп викинутому з атома електрону. Здрiбнения структури матерiалу обумовлюе ефектив-не когерентне розсшвання рентгешвського випромшю-вання ультрадисперсними частинками.
Для визначення впливу передрекристалiзацiйноl термiчноl обробки на зм^ електроопору пластично деформованих сталей 20 i 20Х13 використовували мо-стову схему при постiйному струм^ яка дозволяе виз-начити електроошр матерiалу з точнiстю ± 0,002 % (табл. 5).
Виходячи з даних, наведених в табл. 5, передрекрис-талiзацiйна термiчна обробка призводить до тдвищення значень електроопору пластично деформованих сталей на 97 % вщносно вщпаленого стану та на 27 % вщнос-но деформованого стану для сталi 20 i на 76 та 88 % вщносно вщпаленого i деформованого стану вщповщ-но для сталi 20Х13.
Електроошр металевих твердих тш визначаетъся в основному розсiюванням електронiв на фононах, дефектах структури i домiшках. Значне щдвищення пито-мого електроопору вщбуваеться 3i зменшенням розм-iру структурних елеменпв. Причиною е щдвищення ролi дефектiв, а також особливосп фононного спектру. Це тдтверджуе те, що передрекристалiзацiйна термiчна обробка пластично деформованих сталей призводить до здабнення субструктури.
Вишрювання значень теплопровщносп при температурах вщ 25 до 100 °С пiсля вщпалу та пiсля передрек-ристалiзацiйноï термiчноï обробки пластично деформованих сталей 20 та 20Х13 показали, що значения се-реднъого коефщента теплопровщносп зменшуютъся. Для сталi 20 на 39 % тсля деформацп на 48 % вщносно вщпаленого стану i на 47 % тсля передрекристал1зацш-но1 термiчноï обробки при 500 °С i витримцi 1,5 хвили-ни. Для 20Х13 зменшення середнъого коефiцiента теп-лопровiдностi вщбуваеться на 12 % деформацiï' на 61 % вщносно вщпаленого стану i на 19 % тсля передрекри-стал1зацшно' термiчноï' обробки при 600 °С i витримцi 2 хвилини.
Про здабнення субструктури в результап передрек-ристалiзацiйноï термiчноï' обробки пластично деформованих сталей 20 i 20Х13 свщчать результата елект-ронноï мжроскопп (див. рис. 2) та змша розмiрiв зон когерентного розсшвання ( див. табл. 6).
Таблиця 4 - Вплив юшзуючого випромiнювання на сталь 20 та 20Х13 залежно вщ виду обробки
Матерiал Вид обробки Лшшний коефщент ослаблення ц, см-1 Масовий коефщент ослаблення ц мас, см2/г Товщина шару половинного поглинання 8кр, см
Сталь 20 Вщпал 19,4 2,47 0,036
Деформащя на 48 % без термiчноï обробки 20,4 2,59 0,034
Деформащя на 48 % з наступною термiчною обробкою при 500 °С i витримкою при цш температурi 1,5 хвилини 21,2 2,69 0,033
Сталь 20Х13 Вщпал 19,6 2,56 0,035
Деформацiя на 61 % без термiчноï обробки 21,2 2,76 0,033
Деформащя на 61 % з наступною термiчною обробкою при 600 °С i витримкою при цш температурi 2 хвилини 21,6 2,81 0,032
Матерiал Вид обробки рх10"4, Ом-мм
Сталь 20 Вщпал 21,9
Деформащя на 48% без термiчноï обробки 34,3
Деформащя на 48% з наступною термiчною обробкою при 500 °С i витримкою при цш температурi 1,5 хвилини 43,1
Сталь 20Х13 Вщпал 36,7
Деформацiя на 61% без термiчноï обробки 64,7
Деформацiя на 61% з наступною термiчною обробкою при 600 °С i витримкою при цш температурi 2 хвилини 69
Таблиця 5 - Значення електроопору для сталей 20 i 20Х13 залежно вщ виду обробки
Рис. 2. Мжроструктура стал 20 июля деформацй на 48 %(а) 1 наступно!' иередрекрисгaлiзaцiйиоi' гермiчиоi' обробки (б) 1 стаи 20Х13 тсля деформацй на 61 % (в) та тсля иередрекрисгaлiзaцiйиоi' гермiчиоi' обробки (г)
Таблиця 6 - Параметри структури сталей 20 i 20Х13 до i пiсля передрекристaлiзaцiйноl термiчноl обробки
Мaтерiaл Вид обробки Фiзичие розширення вiдобрaжеиь, град, Розмiр ОКР D, нм
Ре^ю) Ре(211)
Сталь 20 Вдаал 0,35 0,6 388
Деформация на 48% без термiчноi обробки 0,5 0,85 139
Деформация на 48% з наступною термiчиою обробкою при 500 °С i витримкою при цiй темиерaтурi 1,5 хвилини 0,4 1 87
Сталь 20Х13 Вдаал 0,35 0,4 197
Деформация на 61 % без термiчноi обробки 0,35 0,55 63
Деформaцiя на 61 % з наступною термiчиою обробкою при 600 °С i витримкою при цш темиерaтурi 2 хвилини 0,5 0,6 44
З рис. 2 видно, що тсля передрекристaлiзaцiйноl термiчноl обробки на оптимальних режимах для обох сталей спостерйаеться часткове здрiбнення субструк-тури вiд 365+277 нм тсля деформацй до 274+177 нм тсля передрекристaлiзaцiйноl термiчноl обробки для ст^ 20 та ввд 289+216 нм до 251+126 нм вщповщно для стшп 20Х13.
Для всiх дослiджувaиих мaтерiaлiв розмiр ОКР пiсля передрекристaлiзaцiйноl термiчноl обробки при вiдповiднiй темперaтурi та витримцi, як1 забезпечують максимальне значення твердостi, зменшуеться ввднос-но пластично деформованого стану зразк1в без термiч-но! обробки. Це свщчить про те, що передрекристaлiзa-цшна термiчнa обробка призводить до здрiбнення структури попередньо деформованих сталей 20 i 20Х13.
Перспективою подальших дослiджень е вивчення впливу швидкосп i температури деформацш на зм^ фiзико-мехaнiчних властивостей пiсля передрекристал-iзaцiйноl термiчноl обробки та на зм^ режимiв (температури i часу витримки) передрекрист^зашйно! тер-мiчноl обробки.
Висновки
1. Передрекристaлiзaцйнa термiчнa обробка призводить до шдвищення демпферувальних властивостей, а саме: логaрифмiчний декремент затухання коливань на 58 %, порiвняно зi станом пiсля деформацй i в 1,2 рази щ^вняно з ввдпаленим станом та для стaлi 20 пiсля пе-редрекристaлiзaцiйноl термiчноl обробки логaрифмiч-ний декримент затухання коливань п1двишуеться на 39 %, порiвняно зi станом тсля деформацй та в 1,3 рази по-рiвняно з вiдпaленим станом. Встановлено, що пере-дрекристaлiзaцiйнa термiчнa обробка попередньо де-формованих сталей приводить до шдвищення меж1 мвдосп на 90 % для стaлi 20 та на 44 % для 20Х13.
2. Передреристaлiзaцiйнa термiчнa обробка на оптимальних режимах викликае збiльшення електроопо-ру попередньо деформованих сталей на 27-89 % для сталей 20 та 20Х13 ввдповвдто. Пюля передрекрист^за-цшно! термiчноl обробки спостерйаеться зменшення середнього коефiцiентa теплопровiдностi i тдвищення коефiцiеитa поглинання деформованих сталей.
3. Обгрунтовано, що передрекристалзацшна термiч-на обробка приводить до тдвищення фiзико-мехаmчних властивостей пластично деформованих сталей 20 та 20Х13 за рахунок здрiбнения субструктури.
Список лiтератури
1. Дослiджеиия можливостей пiдвищеиия ф1зико-мехашч-них власгивосгей деформованих метал1в 1 сплав1в терм-¡чною обробкою [Текст] / [О. М. Дубовий, Н. Ю. Лебедева, Т. А. Янковець др.] // Зб. наук. праць НУК. -Микола'в : НУК, 2010. - № 3 (432). - С. 69-79.
2. Дубовий О. М. Вплив передрекрисгалiзацiйиоí терм1ч-но! обробки на ф1зико-мехашчш власгивосгi иапилеиих покритпв та деформованих метал1в 1 сплав1в [Текст] / О. М. Дубовий, Н. Ю. Лебедева, Т. А. Янковець // Ме-талознавство та обробка метал1в. - К. : 2010. - С. 161— 162.
3. Вплив деформацй 1 легуючих елеменпв на твердють сталей 1 напилених покритпв июля передрекристал1зац1й-но! термiчиоí обробки [Текст] / [О. М. Дубовий, С. Г. Кулж, О. О. Жданов и др.] // Зб. наук. праць НУК. - Микола'в : НУК, 2011. - № 2 (437). - С. 37-48.
4. Пат.и 2009 03877 Украша МПК С23С 4/00. Споаб на-несення електродугових покриггiв [Текст] / Дубовий О. М., Карпеченко А. А., Янковець Т. А., Жданов О. О.; заявник та патентовласник Нацюнальний уиiверсигег кораблебудування. - № 43984; заявл. 21.03.2009 ; опубл. 10.09.2009, Бюл. № 17.- 6 с.
5. Пат.а 2009 02658 Украша МПК С23С 4/18. Споаб на-несення покритпв [Текст] / Дубовий О. М., Карпечен-ко А. А., Янковець Т. А., Жданов О. О. ; заявник та патентовласник Нацюнальний ушверситет кораблебу-
дування. - № 88755 ; заявл. 23.03.2009 ; опубл. 10.11.2009, Бюл. № 21. - 6 с.
6. Пат.а 2010 02248 Украша МПК С21Б 8/00 Споаб де-формацшно-тер]шчно! обробки метал1в та сплав1в [Текст] / Дубовий О. М., Лебедева Н. Ю., Янковець Т. А., Казимиренко Ю. О., Жданов О. О., Бобров М. М. ; заявник та патентовласник Нацюнальний ушверситет кораблебудування. - № 95378 ; заявл. 01.03.2010 ; опубл. 25.07.2011, Бюл. № 14. - 6 с. : ¡л.
7. Горелик С. С. Рентгенографический и электронноопти-ческий анализ [Текст] / С. С. Горелик Л. Н. Расторгуев Ю. А. Скаков. - М. : Металлургия, 1970. - 336 с.
8. Лебедева Н. Ю. Вплив термшчно! обробки на ф1зико-мехашчш властивост високодемпф1рувальних марган-цево-мщних сплав1в // Автореферата дисертаци на здо-буття наукового ступеня кандидата техшчних наук. -Микола'в, 2005. - 22 с.
9. Попкова А. В. Превращение при нагреве стали 20Х13, обработанной ультразвуком // Современные техника и технологи : Труды XIV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых в 3-х т. - Т. 2 - Томск, ТПУ, 24 -28 марта 2008. - Томск : Изд. ТПУ, 2008. - С. 146-147.
10. Писаренко Г. С. Рассеяние энергии при механических колебаниях [Текст] / Г. С. Писаренко. - К., 1962. - 436 с.
11. Писаренко Г. С. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов: Справочник [Текст] / Г. С. Пи-саренко, А. П. Яковлев, В. В. Матвеев. - К. : Наукова думка - 1971. - 375 с.
12. Горелик С. С. Рекристаллизация металлов и сплавов 3-е изд. [Текст] / С. С. Горелик, С. В., Добаткина, Л. М. Ка-путкина. - М. : МИСИС, 2005. - 432 с.
Одержано 04.10.2013
Жданов А.А. Влияние передрекристализацийной термической обработки на субструктуру и физико-механические свойства деформированных сталей 20 I 20Х13
Исследовано влияние передрекристализацийной термической обработки пластически деформированных металлов на показатели прочности, пластичности, коэффициент теплопроводности, электросопротивления, субструктуру на примере сталей 20 и 20Х13.
Ключевые слова: пластическая деформация, субструктура, физико-механические свойства, передрекристализацийна термическая обработка.
Zhdanov А. Effect of prerecrystallization heat treatment on structure and physical and mechanical properties deformed steel 20 and 20Х13
The effect of prerecrystallization heat treatment of plastically deformed metals on strength, ductility, thermal conductivity, electrical resistance, substructure of steels 20 and 20Х13 were investigated.
Key words: plastic deformation, substructure, physical and mechanical properties, recrystallization of heat treatment.
