2.4. Влияние химического и фазового составов.

Влияние химического и фазового составов на рекристал­лизацию при горячей деформации систематически не ис­следовано.

Основные закономерности, касающиеся влияния добавок на температурный уровень рекристаллизации ме­таллов и сплавов после холодной деформации, видимо, справедливы и для случая горячей деформации.

Особо следует отметить влияние добавок на энергию дефектов упаковки. Понижение энергии дефектов упа­ковки, затрудняя поперечное скольжение, уменьшает критическую степень деформации» ε_с, необходимую для начала динамической рекристаллизации.

Наибольшее влияние оказывают добавки, введение которых приводит к пересыщению твердого раствора. В этом случае на рекристаллизацию может влиять как распад, протекающий непосредственно в процессе дефор­мации, так и распад, совершающийся при охлаждении после деформации.

Если перед деформацией раствор является пересы­щенным, то распад в процессе деформации задерживает не только рекристаллизацию, но и возврат. Разупрочнение начинается только при отжиге и только при таких температурах, при которых начинаются растворение (хо­тя бы частичное) дисперсных фаз и их коагуляция. В случае деформации при температурах, соответствую­щих однофазному состоянию (когда пересыщения твер­дого раствора нет) торможения, начала рекристаллиза­ции не наблюдается, но развитие ее может затормозиться дисперсными частицами, выделившимися при охлаж­дении. В этом случае существенно, насколько высока температура деформации и насколько она превышает температуру границы растворимости. Чем больше это превышение, тем большая степень рекристаллизации бу­дет достигнута до начала распада. Кроме того, сам рас­пад совершится с меньшей полнотой, поскольку к мо­менту его начала концентрация дефектов, введенных деформацией, успевает существенно уменьшится за счет возврата и рекристаллизации.

2.5 Диаграмма рекристаллизации 2 рода.

Для характеристики структуры, образующейся при ре­кристаллизации после горячей деформации и отражения кинетики процесса, строят диаграммы, несколько отлича­ющиеся от диаграмм I рода (после холодной деформа­ции). Наиболее распространены так называемые диа­граммы рекристаллизации II и III рода.

Диаграммы II рода характеризуют зависимость сред­ней величины зерна от степени и температуры го­рячей деформации без отжига после деформации (рисунке 3)

Рисунок 3 – Диаграмма рекристаллизации II рода для сплава ХР70ИЬТЮ после ковки под прессом и охлаждения в песке.

Ознакомимся с рекристаллизацией металла при горячей обработке давлением. На рисунке 4 показана диаграмма рекристаллизации электролитической меди (фазовые пре­вращения отсутствуют) при горячей прокатке.

Рисунок 4 – Диаграмма рекристаллизации красной меди при горячей прокатке.

Диаграмма построена по последнему пропуску (для чего в нем и изменялась температура) в соответствии с существо­вавшим ошибочным взглядом, что условия во всех предыдущих пропусках существенного влияния на конечную диаграмму не оказывают. В настоящее время признается, однако, что размер- зерна зависит также и от предшествующих стадий обработки, почему диаграммы рекристаллизации последнего пропуска име­ют менее общее значение, чем предполагалось раньше. На рисунке 5 дана диа­грамма рекристаллизации железа (0,03% С) при горячей про­катке (того же автора). Она имеет вид, вполне общий для всех диаграмм, но разделяется на две области с переходом при тем­пературах порядка 900°, что стоит в связи с полиморфным пре­вращением железа при указанной температуре и с горячей обработкой железа выше нее в состоянии γ, а ниже -в со­стоянии Ј.

Рисунок 5 – Диаграмма рекристаллизации мягкого железа (0,03% С) при горячей прокатке.

Обе диаграммы в количественном! отношении несколько отличаются от соответствующих диаграмм рекристаллизации предварительно наклепанного металла, но расхождения могут быть отнесены к разнице в условиях деформации металла. В связи с этими обстоятельствами весьма важно уточнить самый метод построения диаграммы рекристаллизации.

При построении обычных диаграмм рекристаллизации при­нято величину зерен измерять в месте пересечения диагоналей осаживаемого образца (середина высоты), относя ее к средней (общей) величине деформации образца в целом!. Между тем последняя ни в какой мере не соответствует той фактической деформации, которую претерпевает металл в разных зонах по сечению деформируемого тела, в частности в месте пересечения, диагоналей.

В отличие от обычных диаграмм рекристаллизации автор предложил строить «истинные диаграммы рекристаллиза­ции», в которых величина зерна отвечает действительной степени деформации, имеющейся в соответствующих зонах образца. Автор совместно с Гельдерманом и Жуковой исследовал рас­пределение деформации по объему образца и определил отвечающую ему градацию величины зерна, получающейся в результате рекристаллизации, которая имеет место при горячем деформировании.

Найденное нами распределение зерна по высоте образца дало уменьшение размера зерна к центру образца (кроме от­меченного уже выше перехода ко второму максимуму), т. е. полностью отразило обычную зависимость хода рекристаллиза­ции от деформации при горячей обработке. На рисунке 6 пока­заны истинные диаграммы рекристаллизации (верхний контур) для стали исследованных марок. Диаграммы рекристаллизации, построенные обычным образом (нижний контур), отличаются от них особенно резко в области малых деформаций.

Рисунок 6 – Сопоставление истинных диаграмм рекристаллизации (верхний контур) стали I (0,54% С; 0,77% Mn; 0,46% Si; 0,27% P; 0,012% S; 0,11% Cr) И СТАЛИ II (0,40% C; 0,65% Mn; 0,29% Si, 0,044% P; 0,017% S; 0,24% Ni; 0,14 % Cr) с диаграммами обычного типа (нижний контур)

Необходимо заметить, что разница ,в диаграммах, зависящая от степени влияния сил трения, т. е. главным образом от формы образца и инструмента и от величины коэффициента трения, воз­растает с увеличением последнего. Напротив, при уменьшении коэффициента трения действие подпирающих сил постепенно осла­бевает, вследствие чего распределение свойств металла в мо­мент обработки, распределение деформации, а равно строение и свойства продукта обработки становятся все более однород­ными и различие между «истинной» диаграммой рекристал­лизации и «обычной» исчезает. Вполне ясно, что в связи с раз­личной степенью неравномерности деформации по высоте образ­цов во всех предыдущих исследованиях и отсутствием учета данного обстоятельства могло получаться значительное не­соответствие в диаграммах. Необходимость нахождения в связи с этим «истинных диаграмм рекристаллизации» также вполне очевидна.

Рисунок 7 – Диаграмма рекристаллизации 2 рода при ковке среднеуглеродистой стали (С=0,49%)

Следует указать, что после исследования рекристаллизации стали при ковке автор совместно с Ивановым получил также «истинные диаграммы рекристаллизации» при прокатке стали. Здесь различия в «истинной» и обычной диаграммах значи­тельно меньше, чем при ковке, что объясняется более равно­мерным распределением деформации при прокатке, чем при ковке (при всех равных условиях). Подобное выравнивание деформации при прокатке, носящее принудительный характер, обусловливается действием внешних частей полосы.

Вполне понятно, что все сказанное выше одинаково касает­ся как диаграмм рекристаллизации при горячей обработке давлением, так и диаграмм, относящихся к предварительно на­клепанному металлу.

Заканчивая ознакомление с диаграммами рекристаллизации, отметим и чисто практическое их значение.

Имея достаточно полный комплект точных диаграмм рекри­сталлизации при горячей обработке и после холодной обработ­ки, можно было бы уточнить вопрос о качестве получаемого при прокатке продукта.

Исходя, например, из приведенной диаграммы для железа при горя­чей прокатке, можно было бы заключить, что наилучший в смысле по­лучения мелкого зерна режим последнего прохода определяется следующи­ми условиями: при температурах конца прокатки порядка 700° и ниже ве­личина обжатия почти безразлична; при температурах порядка 750—850^е нежелательно иметь обжатия в последнем пропуске в пределах от 10 до 25%; окончание прокатки железа при 900—1000° обеспечивает получение мелкого зерна при любых обжатиях.

Те же диаграммы дают указания также о возможном режи­ме получения зерна иных размеров. Следует отметить, что вопрос о размере зерна после горячей обработки давлением утрачивает свое значение в тех случаях, когда в дальнейшем предстоят еще повторные Нагрев и горячая обработка или име­ется в виду еще специальная термическая обработка. Диаграм­мы рекристаллизации дают указания лишь относительно раз­мера зерна вне связи последнего с теми или иными механиче­скими свойствами продукта обработки.

Список используемой литературы

1. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. Т.2 Физикохимическая теория пластичности / С.И. Губкин – М.: Металлургиздат, 1961. – 416 с.

2. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов / С.С. Горелик – М.: Металлургия, 1967. – 403 с.

3. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. – М.: Металлургия, 1982. – 584 с.

4. Максимук B.C. Курс лекций по дисциплине "Теория обработки металлов давлением".

28