102.18 Kb.Название Дата22.03.2012Размер102.18 Kb.Тип Содержание Смотрите также: ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ, ПОДВЕРГНУТЫХ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИЛукин Е.С.1, Петрова Н.Д.1, Иванов А.М.1, Емельянова М.А.2 1 Институт физико-технических проблем Севера СО РАН, г. Якутск, Россия 2 Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова, г. Якутск, РоссияВ настоящей статье представлены результаты исследования закономерностей деформирования конструкционной стали Ст3сп, подвергнутой интенсивной пластической деформации. Приведена методика оценки энергии, поглощенной в процессе пластического деформирования конструкционной стали. Измерение температуры поверхности образца в процессе испытания на статическое растяжение производилось при помощи тепловизионной камеры. Теплота, выделяющаяся в процессе пластического деформирования, определяется решением уравнения теплопроводности с использованием данных тепловизионных измерений. Введение. В последние 15 лет внимание специалистов, занимающихся созданием и исследованием новых материалов, вызвали металлические материалы с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой. Эти материалы обладают уникальной структурой и свойствами, многие из которых имеют непосредственное практическое применение. Одним из наиболее эффективных методов получения металлических материалов с УМЗ структурой является метод равноканального углового прессования (РКУП), предложенный В.М. Сегалом и развитый Р.З Валиевым с коллегами как метод интенсивной пластической деформации (ИПД) [1-4]. Задачей методов ИПД является формирование УМЗ структуры в массивных металлических образцах путем измельчения их микроструктуры. Для реализации ИПД развиты схемы механического деформирования, такие как интенсивное кручение под высоким давлением, равноканальное угловое прессование и др. [2, 4]. В настоящей работе исследуются закономерности деформирования низкоуглеродистой стали Ст3сп, подвергнутой РКУП. Пластическая деформация конструкционной стали в основном связана с зарождением и движением дислокаций. Изменение плотности и конфигурации дефектов всегда сопровождается диссипацией энергии, которая приводит к повышению температуры образца. Явление повышения температуры в процессе пластической деформации материалов называется термопластическим эффектом. Из первого начала термодинамики известно, что часть работы в процессе пластической деформации dAP поглощается материалом, а другая рассеивается в виде теплоты dQ. Таким образом, поглощенная энергия dES определяется как разность между работой пластической деформации и количеством теплоты, рассеявшимся в окружающую среду [5]dAP=dES + dQ (1)Работа пластической деформации определяется из диаграммы деформирования. Тепло, выделяющееся в процессе пластической деформации, можно оценить при помощи калориметра [6, 7]. Однако калориметр обладает значительной инерционностью [7]. Исследование деформирования металлов и сталей также может быть проведено с использованием тепловизионной камеры [8-10]. Термокамера позволяет измерять изменение температуры на поверхности образца в процессе деформирования. Однако, оценка теплоты, рассеявшейся в окружающую среду в процессе деформирования, является достаточно сложной задачей. В этом случае, искомое количество теплоты может быть определено введением электрического эквивалента теплоты. При этом функция мощности электрического тока, нагревающего образец, P(t) подбирается таким образом, чтобы повышение температуры образца за время t было идентично температуре, которая достигается при статическом растяжении аналогичного образца [9].2. Материалы и оборудование. Целью настоящей работы является оценка энергии, поглощенной материалом в процессе пластической деформации конструкционной стали Ст3сп с мелкозернистой структурой. Химический состав представленной стали : 0,17 % С, 0,2 % Si, 0,54 % Mn, 0,14 % Cr, 0,14 % Ni и 0,25 % Cu. Мелкозернистая структура стали Ст3сп получена методом РКУП. Угол пересечения каналов использованной оснастки при РКУП составляет 120 . Заготовки из стали Ст3сп продавливались по маршруту «С» в 2 и 8 циклов. Средний размер зерна материала, полученного методом ИПД, составляет 9-12 мкм при 2-х циклах РКУП и 6-7 мкм при 8-ми циклах, соответственно. Далее, из полученных заготовок были изготовлены стандартные плоские образцы типа I для испытаний на статический разрыв. Длина рабочей части испытуемых образцов составляет 5 10-2 м, ширина 5,5 10-3 м, толщина 2,5 10-3 м. Испытания на растяжения проводились на испытательной машине «UTS 20k» при постоянной скорости деформирования равной 1,67 10-3 с-1. Предел текучести и предел прочности стали Ст3сп в исходном состоянии (до РКУП) составляют 330 МПа и 503 МПа, упрочненной стали Ст3сп (после РКУП) 823 МПа и 835 МПа, соответственно. Видно, что прочностные характеристики стали, подвергнутой РКУП, существенно повысились. Измерение приращения температуры образцов в процессе деформирования проводилось с использованием тепловизионной системы «ТКВр-ИФП». Термочувствительность системы составляет 0,028 К. Спектральная чувствительность детектора ИК излучения составляет 2,65 3,05 мкм. Измерение распределения температуры с поверхности образцов проводилось на расстоянии 0,3 м, при котором поле зрения камеры составляет 0,09 0,09 м. Термограммы записываются на персональный компьютер в режиме «видеофильм» с частотой 20 кадров в секунду. Таким образом, тепловизионная система позволяет получить функцию распределения температуры на поверхности образца в зависимости от времени .3. Работа пластической деформации. Разработана методика оценки энергии, поглощенной материалом, с использованием данных тепловизионных измерений. Предложенная методика основана на решении одномерной нестационарной обратной задачи теплопроводности с постоянными коэффициентами. Методика позволяет провести оценку поглощенной энергии только на стадии упро
Исследование деформирования и разрушения конструкционных сталей, подвергнутых интенсивной пластической деформации
Исследование деформирования и разрушения конструкционных сталей, подвергнутых интенсивной пластической деформации
Комментариев нет:
Отправить комментарий