CC BY
25
УДК 669.1.017:539.5
I. О. ВАКУЛЕНКО, М. А. ГРИЩЕНКО (ДПТ), О. М. ПЕРКОВ (1ЧМ НАНУ)
ЗАЛЕЖН1СТЬ ПРОЦЕС1В ВИНИКНЕННЯ СМУГ ДЕФОРМАЦП В1Д СТРУКТУРНИХ ПАРАМЕТР1В НИЗЬКОВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ П1СЛЯ В1ДПАЛУ
Розглянутi межа плинностi, напруження мшротечп та деформацiя Чернова-Людерса для низьковуглеце-во1 стал1. Показано, що характер змши деформаци Чернова-Людерса зв'язаний з po3MipoM зерна фериту та формуванням дислокацшно! чарунково! структури.
Рассмотрены предел текучести, напряжения микротечения и деформация Чернова-Людерса для низкоуглеродистой стали. Показано характер изменения деформации Чернова-Людерса связан с размером зерна феррита и формированием дислокационной ячеистой структурой.
The causes of directionaty of the yield point, stress of microyielding, and Chernov-Luders deformation in low-carbon steel have been investigated. The observed of Chernov-Luders deformation be haviour is considered to be the result of a directional variation in the grain size of berrite to cause formation dislocation cell structure.
Широке використання вуглецевих сталей в промисловосн обумовлено можливютю змшю-вання велико! кшькосн властивостей в значно-му iнтервалi значень. При пластичному формо-утворенш, особливо на початкових етапах, характер поведшки сталi в значнш мiрi обумовлено 11 структурним станом. В першу чергу це вщноситься до типу текучосп при розповсю-дженнi пластично! деформацi! в обласп меж плинностi. В порiвняннi з двома типами текучосп: коли спостерiгаeмо iснування дiлянки переривчасто! текучостi з високою неоднорщ-шстю деформацi! i без площадки текучосп, е велика кiлькiсть металiв коли за характером поведшки в рiвнiй мiрi !х можна вiднести до наведених крайшх випадкiв [1]. Враховуючи, що ресурс використання виробiв, особливо при iмпульсних та циклiчних навантаженнях, в зна-чнiй мiрi обумовлено процесами зародження та розповсюдження перших акпв пластично! де-формацi!, стае необхщним визначити яким чином та за рахунок чого можна впливати на характер текучосп металу.
Мета дослiдження - це визначення характеристик, яю дають змогу впливати на пропкання процесу переривчасто! текучостi.
Матерiал для дослщжень - низьковуглецева сталь типу 08 кп. Розмiр зерна фериту визнача-ли використовуючи методики кшьюсно! мета-лографi! [2]. Рiзний розмiр зерна фериту досягали використовуючи термiчнi та термомехаш-чнi обробки. Мехашчш властивостi та характер текучосп дослщжували аналiзуючи криву роз-тягнення, при швидкостi деформацi! 10-3 с- .
При подрiбнюваннi зерна фериту низькову-глецево! сталi межа плинносн (сг) та напруження необерненого перемщення дислокацiй (ст0) зростають, а характер !х залежносп вiд
розмiру зерна (й) описуеться спiввiдношенням
типу Холла-Петча [1, 3].
На пiдставi аналiзу iстинно! криво! розтяг-нення (рис. 1), можна вважати, що збшьшення щшьносп дислокацiй при пластичнiй деформа-цi! приведе неодмiнно до шдвищення рiвня дi-ючих напружень.
tel lge" Igfi lge'„ lg:
Рис. 1. Схематичне зображення iстиних кривих розтягнення в залежносп вiд розмiру зерен фериту, крива I ввдповвдае d1 за умови d2 > d1
Крiм цього, трудомiсткiсть перетину дисло-кащями феритних границь теж зростае, що зв'язано зi збiльшенням блокуючо! спроможно-
сп границь при скопиченшдислокацш поблизу них [1]. Враховуючи, що критичний розмiр за-родка смуги деформаци складае приблизно 2...4 дiаметри зерна [3], можна вважати, що прирют дислокацш буде обмежений наведеним об'емом метала. Таким чином, збшьшення опору границь зерен розповсюдженню дислокацiй, при формуванш зародка смуги деформаци, зв'я-занi з накопиченням дислокацiй, а темп !х зрос-тання обумовлений величиною й .
При збшьшенш й , початковим етапом пластично! деформаци вiдповiдають зниженнi зна-чення с0, а пластична деформащя розповсю-джуеться при низькш щiльностi рухомих дис-локацiй (рт ) . На пiдставi порiвняльного анал>
зу (рис. 1) можна спостер^ати, що при одиночному змшюванш й швидкiсть змiни
аТ | | перебiльшуе аналогiчну характерис-
\ )
тику для с0. Таким чином можна вважати, що чим бшьший розмiр зерна фериту тим менша деформацiя Людерса (гь) , та тим при бшьш низьких значеннях рт i високих параметрах деформацшного змiцнення (п) почнеться про-
цес деформацiйного змiцнення [3]. Враховуючи, що високим значенням п вщповщае зрос-таючий прирiст щшьносп дислокацiй, виникае ситуацiя що при зростанш й рiзко зростае iмо-вiрнiсть розпаду рiвномiрного розподiлу дислокацш на перюдичш структури, на подобу чару-нковим [4]. Пщтверджують цей факт даннi табл. 1, як показують що збiльшення й супро-воджуеться неодмiнним зниженням вь та деформаци виникнення чарунково! дислокацшно! структури (вп).
Таблиця 1
Залежшсть вь та вп в1д розмiру зерна фериту
Параметр d , мкм
9,5 11 16 28 34 115
sL 0,06 0,055 0,05 0,0258 0,02 0,001
sn 0,12 0,1 0,09 0,06 0,045 0,02
При чому швидюсть sn вiд d значно переб> льшуе аналогiчну характеристику для sL. Бу-
( i \
дова залежностей s L, sn = f
та подальша
!х екстраполящя до перетину з вiссю d 2, дае змогу знайти розмiр зерна фериту, при якому досягаемо умов зникнення дшянки переривчас-то! текучостi. Таке значення d приблизно до-рiвнюе 500... 700 мкм. Таким чином можна вважати, що при розмiраx зерна фериту низько-вуглецево! сталi бiльше 500 мкм сформувати смугу деформаци, яка спроможна до росту до-статньо важко.
Приведет розрахунки щодо умов зникнення д^нки переривчасто! текучостi криво! розтяг-нення [5] показали, що одшею з причин е фор-мування перюдичних дислокацiйниx структур в фронт смуги деформаци. На пiдставi цього в> дбуваеться руйнацiя визначеного градiента щiльностi дислокацiй в фронтi зростаючо! смуги, що в решт решт знешкоджуе умови i'i пода-льшого формування.
На основi проведених дослiджень визначе-но, що в низьковуглецевих сталях зi збшьшен-ням зерна фериту вiдбуваеться зниження необ-хщно! щiльностi рухомих дислокацiй для формування зародка смуги деформаци i, як насл> док цього, спостер^аемо зменшення деформаци Людерса. Одночасно з цим вщбуваетъся зниження значення деформаци, при якш фор-муеться дислокацiйна чарункова структура. ni-сля досягнення розмiром зерна значень декшь-кох сотень мкм, виникають умови розпаду спе-цiального розташування дислокацiй, на перь одичну структуру та зникнення дшянки переривчасто! текучостi.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бабич В. К. Деформационное старение стали / В. К. Бабич, Ю. П. Гуль, И. Е. Долженков. - М.: Металлургия, 1972. - 320 с.
2. Панченко Е. В. Лаборатория металлографии / Е. В. Панченко, Ю. А. Скаков, Б. И. Кример. -М.: Металлургия, 1965. - 439 с.
3. Вакуленко И. А. Структура и свойства углеродистой стали при знакопеременном деформировании. - Д.: Gaudeamus, 2003. - 94 с.
4. Большаков В. И. Переориентирование структуры в углеродистых сталях / В. И. Большаков, И. А. Вакуленко. - Д.: ПГАСиА, 2005. - 99 с.
5. Вакуленко И. А. Влияние размера зерна феррита малоуглеродистой стали на процессы формирования полосы Чернова-Людерса / И. А. Вакуленко, В. Г. Раздобреев. - Доповщ НАН Укра!-ни, 2003, № 1. С. 72-76.
Надшшла до редакци 15.01.2008.
