Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Черная металлургия -> Термоциклическая обработка -> Основы метода термоциклической обработки -> Основы метода термоциклической обработки

Основы метода термоциклической обработки

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  ...  6  7  8  ...  15  16  17  ...  30  31  32 

Существуют способы, в которых ТЦО применяют в качестве подготовительной или окончательной (а.с. 956580) операции при азотировании и цементации сталей. При этом в первом случае использован эффект измельчения структуры, в результате чего увеличивается протяженность межфазных границ и диффузия проходит более интенсивно. Это увеличивает глубину проникновения углерода и сокращает продолжительность процесса цементации. Во втором случае ТЦО приводит к интенсивному измельчению структуры цементованного слоя за счет действия вышеописанных механизмов.

В последние годы наметилось новое направление — механико-химико-термоциклическая обработка (МХТЦО) сталей, согласно которой материал в процессе ХТЦО дополнительно подвергают напряжениям растяжения или сжатия. Однако такой вид воздействия не всегда может быть осуществлен на практике, так как ХТЦО используют в основном в качестве финишной операции готовых деталей.

Одним из эффективных методов является совмещение термоциклического воздействия с деформированием (а. с. 770257). Деформирование само по себе резко изменяет структуру на суб- и микроуровне. Так, при высокотемпературной деформации сталей аустенит характеризуется низкой энергией дефекта упаковки и наклeпывается. Холодная деформация сильно упрочняет металл, повышая плотность дислокаций на несколько порядков. При таком структурном состоянии меняется кинетика фазовых и структурных превращений.

Обработка, при которой деформирование вносит большие изменения в структуру последующих или одновременно протекающих фазовых или структурных превращений, названа механико-термоциклической (МТЦО). МТЦО эффективна как для сплавов цветных металлов, так и для сталей.

Особый смысл приобретает использование циклического изменения температуры в процессах обработки металлов давлением. Известно, что для процессов горячей деформации металлов характерна неоднородность температурных полей, обусловленная особенностями теплопередачи и трения на поверхности контакта металла с инструментом. Так, тепловой процесс при прокатке имеет две стадии: охлаждение поверхностных слоев раската непосредственно в очаге деформации и разогрев последних за счет внутреннего тепла за его пределами. При этом меняется и теплосодержание внутренних слоев: в очаге деформации происходит их разогрев, а за очагом — охлаждение.

Аналогичная картина наблюдается при волочении и холодной прокатке, а именно: разогрев за счет деформации и сил трения в волоке (в валках) и охлаждение за очагом деформации. При этом, если создать такие условия, при которых в поверхностных слоях стального раската, как и во внутренних, от прохода к проходу температура будет меняться по циклическому закону в заданном диапазоне, то можно дополнительно управлять структурообразованием с помощью циклической фазовой перекристаллизации. Такая обработка получила название высокотемпературной деформационно-термоциклической (ВДТЦО).

При холодной деформации предварительно закаленных дисперсионно-твердеющих сплавов, какими, например, являются алюминиевые сплавы, разогрев в каждом цикле деформации в интервале температур искусственного старения позволяет вести процесс формоизменения с одновременным интенсивным распадом пересыщенного твердого раствора. Обработка получила название низкотемпературной деформационнотермоциклической (НДТЦО). Для ведения процесса в оптимальном режиме в паузах между проходами может быть предусмотрен дополнительный подогрев и охлаждение.

1.5. СКЛОННОСТЬ К УПРОЧНЕНИЮ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ТЦО

Различные материалы имеют разную склонность (способность) улучшать свои физико-механические свойства под воздействием ТЦО. Обычно эффективность упрочнения оценивается по итогам значительного числа экспериментов. Однако при создании новой технологии ТЦО уже на ранней стадии работ необходимо знать общую закономерность упрочнения при ТЦО данного материала. Для этого разработана и применяется методика феноменологического описания механизма упрочнения поликристаллического материала в процессе ТЦО без привлечения конкретных моделей на субструктурном или атомном уровне.

Эффект одновременного повышения прочности и пластичности сопровождается развитием интенсивных пластических деформаций, которые, изменяясь от цикла к циклу, являются причинно-следственной характеристикой, позволяющей проследить кинетику и все этапы упрочнения при ТЦО. Аппаратом исследования служат анализ кривой пластических деформаций, ковариационная и автокорреляционная функции. Экспериментами установлено, что изменение дисперсии пластических деформаций и координатной части корреляционной функции связано с развитием фазового наклепа, а изменение ковариационной функции при нулевом значении сдвига указывает на развитие диффузионной релаксации напряжений.

Для реального поликристаллического материала, подвергаемого ТЦО, характерна неоднородность структуры, обусловленная прежде всего разориентировкой зерен. Условно среднее напряжение (в функции от числа циклов), которое приводит к такой картине пластических деформаций, можно представить в виде

деформированных и упругодеформированных зерен в среднее напряжение; f(oi) — функция плотности распределения зерен по пределам текучести в направлении оси растяжения; (o1-oy)—интервал напряжений, в котором происходит вовлечение зерен в пластическую деформацию.

Напряжение o(п) будет характеризовать положительный эффект ТЦО, если приведенный предел текучести oi = o11 в направлении оси растяжения образца будет возрастать. Полагая, что корреляционная функция пластических деформаций адекватна бинарной корреляционной функции упругих модулей, можно записать

где о11 — критическое напряжение, определяемое напряжением старта дислокаций, если начало пластической деформации связано с отрывом исходных заблокированных дислокаций или с сопротивлением движению свободных дислокаций либо если начало пластической деформации связано с зарождением новых дислокаций; ^11 — случайные составляющие компонент тензора упругих модулей, определяемых кривой пластических деформаций; f(r0) — корреляционная функция компонента тензора напряжений, имеющая смысл взаимодействия между зернами при ТЦО, изменяющаяся от цикла к циклу.

Координатная составляющая корреляционной функции, если пренебречь ее периодичностью, хорошо подтверждаемая экспериментом, имеет вид

Здесь d—средний размер зерна; п — коэффициент, характеризующий эффективность ТЦО (для сталей совпадает с порядковым номером цикла, т. е. n= 1; 2; 3). Величина (r0/d)0,5n при п>1 всегда много меньше единицы, поэтому уравнение (1.9) можно представить следующим образом:

где oо — начальное значение предела текучести; k — коэффициент.

Упрочнение при ТЦО определяется видом координатной части корреляционной функции и на определенном этапе ТЦО может подчиняться закону Петча (п= 1). При п>1 наступает затухание процесса, напри

мер, в стали 40Х после четвертого цикла наблюдается падение характеристик прочности и ударной вязкости, на что активно реагирует ковариационная функция увеличением своего значения при нулевом сдвиге. Данное явление связано с диффузионной релаксацией концентрационных напряжений.

Для реализации описанной выше теории возможной оценки склонности материалов к упрочнению при ТЦО приведем результаты, полученные на сталях 40Х, 3ОХГСА и 30ХГСН2МА. Опыты выполнены на небольших шлифованных и травленых образцах. С помощью прибора ПМТ-3 (прибор для замера микротвердости) на поверхность образцов нанесена сетка с базой 10 мкм, длиной 0,5 мм и шириной 0,1 мм так, чтобы пересекались одна-две границы зерен. ТЦО производили на установке ИМАШ-5Ц-65 в вакууме давлением не выше 7-10-6 ГПа. Нагрев осуществляли прямым пропусканием электрического тока через образцы. Скорость нагрева автоматически регулировалась программирующим прибором РУ-5-01. Изменение геометрических размеров координатной сетки измерялось с помощью микроскопа и телевизионной системы, сблокированной со считывающим устройством «Силуэт». Математическая обработка произведена по методике, описанной в работе. Оценивалась с помощью тензометрического дилатометра и общая деформация образца, которая составила 0,12 %, что находится за пределами погрешности измерений.

В процессе ТЦО сетка сохраняла свою конфигурацию, но искажалась от цикла к циклу. После первого цикла появлялись зоны с локальными микропластическими деформациями разного знака вдоль линии считывания—максимальная амплитуда деформации 5—6%. Постоянство (или закрепляемость) зон с локально-повышенными деформациями оценивалось численно.

За меру принято относительное число интервалов N, в которых деформация не менялась по знаку в процессе обработки. Значения N в среднем составляли от 35 до 60 %, причем до пятогошестого цикла это число находилось на уровне 80 %. С измельчением структуры на сетке появлялись резкие изгибы и даже разрывы, что, видимо, связано с действием сдвигового механизма. Вертикальную составляющую смещения по границам зерен определяли на интерференционном микроскопе МИМ-4.

Таким образом, в процессе упрочняющей ТЦО в стали развиваются интенсивные пластические деформации, особенно на первых циклах, которые вместе с термическими факторами активизируют диффузионные процессы, а наряду с протеканием у - а-превращения при последнем охлаждении по бездиффузионному механизму вызывают формирование мелкозернистого и практически безыгольчатого мартенсита, обладающего улучшенными свойствами.

По данным замеров пластических деформаций определены зависимости их распределения, автокорреляционные функции деформаций для различных циклов и зависимость коэффициента вариации от числа циклов. Значение автокорреляционной функции уменьшается с возрастанием числа циклов. Обнаружено, что область, в которой существует связь между случайными величинами деформаций, не превышает 50—60 мкм и резко сокращается к пятому-шестому циклу для стали 40Х, к шестому-седьмому — для стали 3ОХГСА и к третьему, например, для стали 30ХГСН2МА. Изменение коэффициента вариации также указывает на возрастание локальности процесса с увеличением числа циклов. Изменение начального значения автокорреляционной функции (по физическому смыслу являющейся средней мощностью или энергией процесса) указывает на значительную эффективность общего упрочнения сталей при ТЦО.

Кривая распределения пластической деформации удовлетворительно описана нормальным законом, но имеет периодические отклонения. Частотный анализ кривой пластических деформаций выявляет порядок смены состояний металла при ТЦО: наклепа или рекристаллизации, растворения или выделения упрочняющих фаз и т. п.

Расчеты численных значений автокорреляционной функции и частотных характеристик показали, что при упрочняющей ТЦО аустенит, получающийся в результате ускоренной перекристаллизации, обладает некоторой неоднородностью, которая обусловлена невозможностью полной реализации самодиффузионных процессов. Это позволяет «унаследовать», «транслировать» дефекты (типа двойников, дислокаций и т. д.) из низкотемпературной области в у-фазу и обратно. Степень фазового наклепа определяется конкуренцией между накоплением упрочняющих искажений решетки (механизм дислокационный) и неупрочняющей (диффузионной) релаксацией напряжений.

Так, по изменению функции f(r0) и значению o11 можно найти оптимальное число циклов для упрочняющей ТЦО, когда увеличение п не вносит существенного вклада в увеличение o11 или приводит к уменьшению прочности (разупрочнению). По численному значению п можно оценивать вклад пластической деформации зерен при ТЦО в суммарный эффект упрочнения.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  ...  6  7  8  ...  15  16  17  ...  30  31  32 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2011.02.07   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

13:03 Прием металлолома, Покупка и вывоз металлолома.

06:18 Квадрат 40ХН2МА горячекатаный

06:18 Квадрат 20ХН3А горячекатаный

06:17 Квадрат 12ХН3А горячекатаный

06:16 Квадрат 40Х13 горячекатаный

06:15 Квадрат 30Х13 горячекатаный

06:15 Квадрат 20Х13 горячекатаный

06:13 Квадрат Р6М5 горячекатаный

06:12 Квадрат 20Х горячекатаный

06:11 Квадрат 6Х6В3МФС горячекатаный

НОВОСТИ

9 Декабря 2017 17:11
Переделка болгарки в ленточную шлифовальную машину

8 Декабря 2017 11:54
Самодельные прицепы-самосвалы для легковых автомобилей (22 фото, 1 видео)

10 Декабря 2017 17:31
Иран в апреле-октябре значительно увеличил экспорт слябов и квадратной заготовки

10 Декабря 2017 16:55
”НЭВЗ” выполнил заказ ”РЖД” на электровозы 4ЭС5К

10 Декабря 2017 15:37
Японский импорт нержавеющей стали в октябре вырос на 3,1%

10 Декабря 2017 14:29
”Ростерминалуголь” отгрузил на экспорт 23 млн. тонн с начала года

10 Декабря 2017 13:26
Китайский импорт цинковой руды за 10 месяцев вырос на 31,5%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Строительная экспертиза - основные направления

Бизнес с использованием франшизы

Бытовки – особенности и назначение

Хроматографы и комплектующие к ним

Автоматическое оборудование пожаротушения

Компания «МеталлСтрой» выводит сервис на новый уровень

Особенности и классификация некоторых типов металлолома

Утепление окон к зиме

Почему компании выбирают грузовые авиаперевозки

Приборы для контроля качества изделий металлообработки

Мягкие кушетки и диваны в интерьере дома

Арматура - происхождение и применение

Особенности и классификация стальных труб

Некоторые аспекты выбора квартир

Системы очистки воды в бассейнах

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает изготовление металлоконструкций.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.