О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали

О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали

Выполнено экспериментальное исследование влияния скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали Х23АГ19Ф. Установлено, что в диапазоне скоростей деформирования 4,62*10^-5...1,85*10^-4 с^-1 прерывистая текучесть, проявляющаяся в зубчатости диаграм...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Проблемы прочности
Дата:2003
Автори: Наркевич, Н.А., Гальченко, Н.К., Андреева, Е.И.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2003
Теми:
Научно-технический раздел
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47010
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали / Н.А. Наркевич, Н.К. Гальченко, Е.И. Андреева // Проблемы прочности. — 2003. — № 5. — С. 136-141. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-47010
record_format dspace
spelling Наркевич, Н.А.
Гальченко, Н.К.
Андреева, Е.И.
2013-07-08T15:52:25Z
2013-07-08T15:52:25Z
2003
О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали / Н.А. Наркевич, Н.К. Гальченко, Е.И. Андреева // Проблемы прочности. — 2003. — № 5. — С. 136-141. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
0556-171X
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47010
539.43
Выполнено экспериментальное исследование влияния скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали Х23АГ19Ф. Установлено, что в диапазоне скоростей деформирования 4,62*10^-5...1,85*10^-4 с^-1 прерывистая текучесть, проявляющаяся в зубчатости диаграммы растяжения, определяется главным образом внутризеренными деформационными механизмами. В условиях испытаний со скоростью, превышающей 1,85*10^-4 с^-1, преобладающими являются совместные деформационные моды, что приводит к изменению характера прерывистой текучести и преобразованию зубчатой диаграммы в волнистую с существенным повышением предела текучести стали.
Виконано експериментальне дослідження впливу швидкості деформування на переривчасту текучість та механічні характеристики високоазотистої сталі Х23АГ19Ф. Виявлено, що у діапазоні швидкостей деформування 4,62*10^-5...1,85*10^-4 с^-1 переривчаста текучість, що на діаграмі розтягу має зубчатий вид, зумовлена головним чином внутрішньозеренними деформаційними механізмами. В умовах випробувань зі швидкістю деформування вищою за 1,85*10^-4 ^с-1переважають спільні деформаційні моди, що приводить до зміни характеру переривчастої текучості та перетворення зубчатої діаграми у хвилясту із суттєвим підвищенням границі текучості сталі.
Experimental investigation into the effect of strain-rate on the discontinuous flow and mechanical characteristics of high-nitrogenous steel Kh23AG19F. Within the strain-rates from 4,62*10^-5...1,85*10^-4 с^-1, discontinuous flow reflected by the serration of tensile diagram is chiefly determined by intragranular mechanisms of deformation. At strain rates more than 1,85*10^-4 с^-1, combined deformation modes predominate, which leads to a change in the character of discontinuous flow and the transformation of serrated tensile diagram into wavy graph, with the yield stress of steel increased considerably.
ru
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
Проблемы прочности
Научно-технический раздел
О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали
Effect of Strain-Rate on Discontinuous Flow and Mechanical Characteristics of High-Nitrogenous Steel
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали
spellingShingle О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали
Наркевич, Н.А.
Гальченко, Н.К.
Андреева, Е.И.
Научно-технический раздел
title_short О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали
title_full О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали
title_fullStr О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали
title_full_unstemmed О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали
title_sort о влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали
author Наркевич, Н.А.
Гальченко, Н.К.
Андреева, Е.И.
author_facet Наркевич, Н.А.
Гальченко, Н.К.
Андреева, Е.И.
topic Научно-технический раздел
topic_facet Научно-технический раздел
publishDate 2003
language Russian
container_title Проблемы прочности
publisher Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
format Article
title_alt Effect of Strain-Rate on Discontinuous Flow and Mechanical Characteristics of High-Nitrogenous Steel
description Выполнено экспериментальное исследование влияния скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали Х23АГ19Ф. Установлено, что в диапазоне скоростей деформирования 4,62*10^-5...1,85*10^-4 с^-1 прерывистая текучесть, проявляющаяся в зубчатости диаграммы растяжения, определяется главным образом внутризеренными деформационными механизмами. В условиях испытаний со скоростью, превышающей 1,85*10^-4 с^-1, преобладающими являются совместные деформационные моды, что приводит к изменению характера прерывистой текучести и преобразованию зубчатой диаграммы в волнистую с существенным повышением предела текучести стали. Виконано експериментальне дослідження впливу швидкості деформування на переривчасту текучість та механічні характеристики високоазотистої сталі Х23АГ19Ф. Виявлено, що у діапазоні швидкостей деформування 4,62*10^-5...1,85*10^-4 с^-1 переривчаста текучість, що на діаграмі розтягу має зубчатий вид, зумовлена головним чином внутрішньозеренними деформаційними механізмами. В умовах випробувань зі швидкістю деформування вищою за 1,85*10^-4 ^с-1переважають спільні деформаційні моди, що приводить до зміни характеру переривчастої текучості та перетворення зубчатої діаграми у хвилясту із суттєвим підвищенням границі текучості сталі. Experimental investigation into the effect of strain-rate on the discontinuous flow and mechanical characteristics of high-nitrogenous steel Kh23AG19F. Within the strain-rates from 4,62*10^-5...1,85*10^-4 с^-1, discontinuous flow reflected by the serration of tensile diagram is chiefly determined by intragranular mechanisms of deformation. At strain rates more than 1,85*10^-4 с^-1, combined deformation modes predominate, which leads to a change in the character of discontinuous flow and the transformation of serrated tensile diagram into wavy graph, with the yield stress of steel increased considerably.
issn 0556-171X
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47010
citation_txt О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали / Н.А. Наркевич, Н.К. Гальченко, Е.И. Андреева // Проблемы прочности. — 2003. — № 5. — С. 136-141. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT narkevična ovliâniiskorostideformirovaniânapreryvistuûtekučestʹimehaničeskieharakteristikivysokoazotistoistali
AT galʹčenkonk ovliâniiskorostideformirovaniânapreryvistuûtekučestʹimehaničeskieharakteristikivysokoazotistoistali
AT andreevaei ovliâniiskorostideformirovaniânapreryvistuûtekučestʹimehaničeskieharakteristikivysokoazotistoistali
AT narkevična effectofstrainrateondiscontinuousflowandmechanicalcharacteristicsofhighnitrogenoussteel
AT galʹčenkonk effectofstrainrateondiscontinuousflowandmechanicalcharacteristicsofhighnitrogenoussteel
AT andreevaei effectofstrainrateondiscontinuousflowandmechanicalcharacteristicsofhighnitrogenoussteel
first_indexed 2025-11-24T07:37:12Z
last_indexed 2025-11-24T07:37:12Z
_version_ 1850843668609499136
fulltext УДК 539.43 О влиянии скорости деформирования на прерывистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали Н . А . Н а р к е в и ч , Н . К . Г а л ь ч е н к о , Е . И . А н д р е е в а Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия Выполнено экспериментальное исследование влияния скорости деформирования на преры­ вистую текучесть и механические характеристики высокоазотистой стали Х23АГ19Ф. Установлено, что в диапазоне скоростей деформирования 4,62■ 10~5...1,85 ■ 10~4 (Г1 пре­ рывистая текучесть, проявляющаяся в зубчатости диаграммы растяжения, определяется главным образом внутризеренными деформационными механизмами. В условиях испытаний со скоростью, превышающей 1,85 ■ 10~2 сг1, преобладающими являются совместные де­ формационные моды, что приводит к изменению характера прерывистой текучести и преобразованию зубчатой диаграммы в волнистую с существенным повышением предела текучести стали. Ключевые слова : прерывистая текучесть, скорость деформирования, высоко­ азотистая сталь, механические свойства, структура поверхностного рельефа. Введение. Анализ работ [1-4] свидетельствует о том, что явление прерывистой текучести характерно для разного рода металлов, сталей и сплавов в моно- и поликристаллическом состояниях при отрицательной и комнатной температурах. Накоплен значительный экспериментальный мате­ риал по исследованию прерывистой текучести сплавов на основе алюминия, меди, никеля [1-3]. М енее изучены сплавы внедрения, в частности, хромо­ марганцевые и марганцевые стали, легированные азотом, в которых преры­ вистая текучесть проявляется при определенных условиях деформирования. Исследования [5-7] сплавов Х17АГ18Ф2, Х17АГ18Ф, Х17АГ18, деформиро­ ванных прокаткой при комнатной температуре в интервале £ = 10...95%, показали, что особое влияние на дислокационную структуру и механи­ ческие свойства сплавов при холодной пластической деформации оказывают механическое двойникование и деформационные у ^ а ^ у превращения: мартенситное и по механизму Бейна. При изучении скоростной зависимости свойств высокомарганцевой стали Г18 установлено [4], что с увеличением содержания азота и уменьшением скорости деформирования на диаграммах растяжения начинает проявляться прерывистая текучесть. Зубчатые участки при 1,5%-ной концентрации азота в стали обнаруживаются при относи­ тельно большой деформации, а в сплавах с содержанием азота менее 1,5%, они образуются по достижении предела пропорциональности. С изменением скорости деформирования форма и величина скачков может уменьшаться вплоть до их исчезновения. Целью настоящей работы является изучение механических свойств и особенностей проявления прерывистой текучести в легированной азотом стали в зависимости от скорости деформирования. © Н. А. НАРКЕВИЧ, Н. К. ГАЛЬЧЕНКО, Е. И. АНДРЕЕВА, 2003 136 ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, N 5 О влиянии скорости деформирования М атери ал и м етодики исследований. М атериалом для исследования послужила сталь Х23АГ19Ф, содержащая 0,8% азота. После термообработ­ ки (закалка от 1200оС в воде), сталь имеет аустенитную структуру с включе­ ниями нитридов ванадия. Неравномерность распределения включений при­ водит к разнозернисто сти. При среднем размере зерна 40 мкм значительную долю площ ади ш лифа занимаю т зерна размером 8-10 мкм, однако часто встречаются 80-100-микронные зерна. Для механических испытаний использовались плоские образцы с раз­ мером рабочей части 18 X 3 X 0,5 мм, вырезанные электроискровым спосо­ бом и обработанные методом электрополировки. Испытания на статическое растяжение проводили на машине «1ш1хоп» при комнатной температуре, _5 _2 _1 варьируя скорость деформирования в диапазоне 4,62-10 ...4 ,62-10 с . Структуру деформированных образцов исследовали на металлографическом микроскопе МИМ-9. Обсуждение результатов. В процессе испытания образцов наблюда­ лась равномерная деформация, локализуемая непосредственно перед разру­ шением (без ярко выраженной шейки). В исследуемом интервале скоростей деформирования установлен характерный для высокопрочных сплавов вид диаграммы растяжения, однако на стадии параболического упрочнения на­ блюдалось появление на диаграмме зубчатых и волнообразных участков, чередующихся с участками непрерывно возрастающего напряжения, что свидетельствует о возникновении прерывистого течения (рис. 1). Варьиро­ вание скорости деформирования приводит к изменению механических ха- _5 _2 _1рактеристик. С увеличением скорости от 4,62-10 до 4,62-10 с предел прочности стали уменьшается почти на 10%, относительное удлинение - на 15%, предел текучести увеличивается на 19% (рис. 2). Рост скорости дефор­ мирования вызывает преобразование зубчатой диаграммы в волнистую, при этом протяженность участков диаграммы, не содержащих никаких осцил­ ляций, уменьшается. Для всех скоростей деформирования характерно по­ явление первого зубца при напряжении, значительно превышающем услов­ ный предел текучести о 0 2 (рис. 2). С ростом скорости деформирования напряжение, вызывающее первый скачок на кривой, и следовательно, дефор­ мация, соответствующая этому скачку, увеличиваются. о , МПа Рис. 1. Диаграммы растяжения стали Х23АГ19Ф, испытанной со скоростью 4,63-10 2 с 1 (1), 9,28-10_4 с_ (2), 4,62• 10_5 с_ (3). ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 5 137 Н. А. Наркевич, Н. К. Гальченко, Е. И. Андреева а в, о 0,2, о 1ск,МПа ^ £ Рис. 2. Влияние скорости деформирования £ на предел прочности о В, предел текучести о0 2, относительное удлинение д, напряжение первого скачка 01ск, деформацию, соответству­ ющую появлению первого скачка д1ск. Причины прерывистой текучести в легированных азотом сталях могут быть разными. М еханическое двойникование, интенсивно развивающееся в сплавах с низкой энергией дефекта упаковки, фазовые у ^ а ^ у превра­ щения [6, 8] вызывают повторяющиеся срывы напряжения. В то же время установлено [1, 3], что преодоление дислокационными скоплениями препят­ ствий в виде атомов азота, внедренных в решетку аустенита, а также взаимодействия дислокаций с внутренними концентраторами [3] приводят к возникновению напряжений, близких к теоретической прочности при сдвиге и могут провоцировать резкие скачки напряжения на диаграмме растяжения. Такие взаимодействия происходят в локальных микрообъемах и, инициируя прерывистое течение, предотвращают катастрофическое разрушение образца. Анализ экспериментальных данных по определению абсолютного удли­ нения образца за время единичного скачка позволяет утверждать, что эта величина сопоставима с величиной исходного аустенитного зерна и состав­ ляет от 2 до 25 мкм. Анализ зависимости удлинения образца за один скачок от скорости растяжения показал, что с ростом скорости деформирования абсолютное удлинение, обусловленное единичным скачком, увеличивается, а значит, суммарная протяженность области скачков, при существенном уменьшении их количества, возрастает и составляет 0,025-0,083% от отно­ сительного удлинения образца (рис. 3). Появление волнообразных участков на диаграммах растяжения при относительно равных скоростях деформи­ рования (рис. 1), очевидно, обусловливается совместным влиянием мно­ жества зерен на развитие дефектной структуры стали. Расстояние между двумя максимумами или минимумами волнистой линии, наблюдаемой при _3 _2 _1 скоростях деформации от 4,62-10 до 4,63-10 с , соответствует абсо­ лютному удлинению образца на 500-600 мкм. Сопоставление этой вели­ 138 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 5 О влиянии скорости деформирования чины с размером исходного аустенитного зерна подтверждает предположе­ ние о совместном вкладе в процесс деформации конгломератов зерен, де­ формирующихся как единое целое. Исследование поверхности образцов после испытаний показало, что при малых скоростях деформирования (4 ,62 -10_ 5—1,85• 10—4 с -1 ) наблюда­ ется зеренная структура с множеством пересекающихся линий и полос скольжения (рис. 4,а). В некоторых зернах в направлении, перпендикуляр­ ном направлению растяжения, образуются микротрещины. Эти трещины распределены равномерно по длине образца и могут распространяться на два-три зерна, образуя ступеньки на межзеренных границах, что в свою очередь способствует формированию зубчатости на диаграммах растяжения. п, шт - 4 , 5 - 4 , 0 - 3 , 5 - 3 , 0 - 2 , 5 - 2 , 0 Рис. 3. Общая протяженность области скачков на диаграмме растяжения в зависимости от относительного удлинения дск и количество скачков п в зависимости от скорости дефор­ мирования е. Рис. 4. Деформационный рельеф поверхности стали Х23АГ19Ф после испытаний на растяже­ ние со скоростью 1,85 • 10- 4 с-1 (а) Х125; 4, 63 • 10—2 с-1 (б), Х125. Таким образом, скачки напряжения при малых скоростях деформи­ рования и комнатной температуре являются следствием активно идущих внутризеренные деформационных процессов: дислокационного скольжения, механического двойникования, мартенситного превращения и растрескива­ ния с участием границ зерен как накопителей дефектов. ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 5 139 H. A. Маркевич, H. К. Гальченко, E. И. Андреева Структура поверхностного рельефа образцов, испытанных в условиях _2 _2 _1 больших скоростей растяжения (1,85-10 -4 ,6 3 -1 0 с ) существенно отличается. Помимо внутризеренных линий скольжения, наблюдаются полосы с высокой дефектностью, проходящие по границам нескольких зерен (рис. 4,6). Эти полосы могут замыкаться, распространяться вдоль или попе­ рек образца, образуя шероховатую поверхность. При этом границы отдель­ ных зерен изменяются незначительно в процессе деформирования. Транс- кристаллитные трещ ины встречаются редко, а на отдельных образцах пол­ ностью отсутствуют. Заклю чение. Изменение скорости деформирования влияет на условия развития дефектной структуры и, как следствие, на вид диаграммы растя­ жения и механические свойства высокоазотистой стали. При растяжении образцов из стали Х23АГ19Ф со скоростью деформирования 4,62 -10 _ 5 — 1.85-10_4 с _ 1 прерывистая текучесть, проявляющаяся в зубчатости диа­ граммы, определяется главным образом внутризеренными деформацион­ ными механизмами. В условиях испытаний со скоростью, превышающей _2 _11.85-10 с , преобладающими являются совместные деформационные моды (типы разрушения), что приводит к изменению характера прерывистой текучести и преобразованию зубчатой диаграммы растяжения в волнистую. _2 _1С увеличением скорости деформирования до 1,85-10 с существенно повышается предел текучести стали. Так, при пластичности 33% и пределе прочности 850 М Па его величина достигает 635 МПа. Р е з ю м е Виконано експериментальне дослідження впливу швидкості деформування на переривчасту текучість та механічні характеристики високоазотистої сталі Х23АГ19Ф. Виявлено, що у діапазоні швидкостей деформування 4 ,6 2 -10_5... 1 ,85-10_4 с 1 переривчаста текучість, що на діаграмі розтягу має зубчатий вид, зумовлена головним чином внутрішньозеренними де­ формаційними механізмами. В умовах випробувань зі швидкістю дефор­ _2 _1 мування вищою за 1,85-10 с переважають спільні деформаційні моди, що приводить до зміни характеру переривчастої текучості та перетворення зубчатої діаграми у хвилясту із суттєвим підвищенням границі текучості сталі. 1. Старцев В. И., Ильичев В. Я ., Пустовалов В. В. Пластичность и проч­ ность металлов и сплавов при низких температурах. — М.: Металлургия, 1975. — 328 с. 2. Воробьев E. В. Влияние скорости деформирования на прочность и деформативность сплавов при температуре 4,2 К // Пробл. прочности. — 2000. — № 6. — С. 84 — 92. 3. K orbel A. and Dybiek H. The problem o f the negative strain-rate sensitivity o f metals under the portevin-lechatelier deformation с о ^ Ш о ш // Ad;a Met. — 1981. — 29. — P. 89 — 93. 140 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2003, № 5 О влиянии скорости деформирования 4 . Бащенко А. П ., Белоусов Г. С ., Омельченко А. В. и др. У п р о ч н е н и е в ы с о к о м а р г а н ц е в о г о а у с т е н и т а а з о т о м / / Ф и з и ч е с к а я м е з о м е х а н и к а . - 1 9 8 9 . - 6 7 , в ы п . 4 . - С . 7 9 3 - 7 9 6 . 5 . Дубовик Н. А , Зуев Л. Б , Пак В. Е. О п р и р о д е у п р о ч н е н и я в ы с о к о ­ а з о т и с т ы х с т а л е й н а о с н о в е ж е л е з о х р о м о м а р г а н ц е в о г о а у с т е н и т а / / И з в е с т и я в у з о в . Ч е р н а я м е т а л л у р г и я . - 1 9 9 7 . - № 10 . 6 . Литовченко И. Ю ., Тюменцев А. Н , Пинжин Ю. П. и др. О с о б е н н о с т и п е р е о р и е н т а ц и и к р и с т а л л и ч е с к о й р е ш е т к и и м е х а н и з м л о к а л и з а ц и и д е ­ ф о р м а ц и и в в ы с о к о а з о т и с т ы х а у с т е н и т н ы х с т а л я х в у с л о в и я х и х ф а з о ­ в о й н е с т а б и л ь н о с т и в п о л я х н е о д н о р о д н ы х н а п р я ж е н и й / / Ф и з и ч е с к а я м е з о м е х а н и к а . - 2 0 0 0 . - 3 , № 3 . - С . 5 - 14 . 7 . Дубовик Н. А ., Зуев Л. Б. Э в о л ю ц и я д и с л о к а ц и о н н о й с т р у к т у р ы в в ы с о к о а з о т и с т ы х а у с т е н и т н ы х с т а л я х / / И з в е с т и я в у з о в . Ч е р н а я м е т а л ­ л у р г и я . - 1 9 9 2 . - № 4 . 8 . Панин В. Е ., Строкатов Р. Д. Д и н а м и к а м е з о с к о п и ч е с к о й с т р у к т у р ы и с в е р х п л а с т и ч н о с т ь а у с т е н и т н ы х с т а л е й и с п л а в о в / / Ф и з и ч е с к а я м е з о ­ м е х а н и к а и к о м п ь ю т е р н о е к о н с т р у и р о в а н и е м а т е р и а л о в / П о д р е д . В . Е . П а н и н а . - Н о в о с и б и р с к : Н а у к а , 1 9 9 5 . - Т . 1. - С . 2 0 8 - 2 4 0 . Поступила после доработки 01. 11. 2002 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, N 5 141

Схожі ресурси