RU2817327C1 - Способ построения зависимостей рекристаллизации - Google Patents

Способ построения зависимостей рекристаллизации Download PDF

Info

Publication number
RU2817327C1
RU2817327C1 RU2023116399A RU2023116399A RU2817327C1 RU 2817327 C1 RU2817327 C1 RU 2817327C1 RU 2023116399 A RU2023116399 A RU 2023116399A RU 2023116399 A RU2023116399 A RU 2023116399A RU 2817327 C1 RU2817327 C1 RU 2817327C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformation
samples
values
longitudinal section
actual degree
Prior art date
Application number
RU2023116399A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Викторович Галкин
Геннадий Николаевич Гаврилов
Алексей Вячеславович Вашурин
Евгений Олегович Баженов
Даниил Сергеевич Итальянцев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. Алексеева" (НГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2817327C1 publication Critical patent/RU2817327C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к металлургической промышленности. При каждой температуре нагрева производят осадку двух образцов с двумя степенями обжатия. Определяют среднюю площадь зерна по всей поверхности продольного сечения осаженных образцов в центрах ячеек координатной сетки с размером 2,0 мм × 2,0 мм. Определяют в продольном сечении осаженных образцов значения фактической степени деформации в показателе интенсивности деформации с привязкой к центрам ячеек координатной сетки методом математического моделирования. Сопоставляют значения средней площади зерна и значения фактической степени деформации в показателе интенсивности деформации и на их основании осуществляют построение зависимостей средней площади зерна от фактической степени деформации в показателе интенсивности деформации при температурах нагрева. В результате обеспечивается уменьшение числа испытаний на осадку и повышение точности построения диаграмм. 7 ил., 6 табл., 2 пр.

Description

Изобретение относится к металлургической промышленности.
Способ предусматривает построение трехмерных зависимостей рекристаллизации в координатах «средняя величина (площадь) зерна - интенсивность деформации - температура». Изобретение позволяет уменьшить число испытаний, повысить точность построения диаграмм и приблизить оценку процесса рекристаллизации к производственным условиям.
Известны способы построения диаграмм рекристаллизации, начиная с 20-х годов прошлого столетия (работы Тафеля, Ганеманна и Шнейдера), в которых для испытаний применяется метод осадки цилиндрических образцов плоскопараллельными опорами [1]. Испытания проводятся в диапазоне температур (600÷1200)°С через 50°С и степенях деформации в пределах (3÷80) %. Величина зерна определяется на шлифах продольных сечений осаженных образцов с применением металлографического метода. Зона замера выбирается по месту пересечения диагоналей продольного сечения осаженного образца (метод Гейна). При построении диаграммы рекристаллизации, средняя площадь зерна соотносится с относительной деформацией по высоте. В последующих способах построения, с целью повышения равномерности деформации в осаженных образцах, и как следствие точности оценки степени деформации, осадку проводили с использованием конических опор (метод Зибеля и Помпа) и образцов с торцевыми выточками, которые заполнялись твердой смазкой. Следует отметить способ И.М. Павлова, предусматривающий построение «истинных» диаграмм по размерам зерен, расположенных по вертикальной оси продольного сечения осаженного образца и сопоставляемых с действительной деформацией, которая определялась по изменению шага резьбы ввинченных шурупов [2]. К недостаткам метода следует также отнести большое количество испытаний и металлографических замеров, и недостаточную точность, которая обусловлено тем, что ввинченный шуруп искажает распределение деформаций в осаживаемом образце.
Во всех способах построение диаграмм рекристаллизации рода основано на металлографических исследованиях осаженных образцов, количество которых при каждой температуре, в показателе относительной деформации по высоте, имеют значения 3, 5, 7, 10, 15, 20. 25. 30, 40, 50 и 80%.
Наряду с неоспоримым удобством способов, в виде определенного места измерения величины зерна в продольном сечении осаженного образца, их применение имеет ряд ограничений, прежде всего из-за большого количества испытаний, неточности построения, а также невозможности использовании показателя относительной степени деформации в условиях пластического деформирования со сложным нагружением.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является метод Н.И. Корнеева, в котором место измерения величины зерна в продольном сечении осаженного образца не устанавливалось [1]. На всей поверхности продольного сечения выявлялась максимальная величина зерна, которая на диаграмме соотносилась с относительной деформацией образца по высоте. К недостаткам метода следует также отнести большое количество испытаний и металлографических замеров, и недостаточную точность.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение числа испытаний на осадку при каждой температуре до двух, повышение точности построения диаграмм и возможности их использования в производственных условиях за счет применения показателя интенсивности деформации.
Технический результат достигается тем, что в способе построения зависимостей рекристаллизации, в котором определение максимальной величины зерна проводится по всей поверхности продольного сечения осаженных образцов без установления места измерения и сопоставляется с относительной деформацией образцов по высоте, проводятся замеры зерна в местах с привязкой к центрам ячеек координатной сетки с размером 2,0 мм × 2,0 мм и сопоставляются с фактической степенью их деформации в показателе интенсивности, определенных методом математического моделирования.
При построении зависимости рекристаллизации место измерения величины зерен на продольном сечении осаженных образцов не устанавливается, а вместо одного замера по продольному сечению 2-х осаженных образцов со степенями обжатия 10 и 50 % проводятся замеры зерна в местах с привязкой к центрам ячеек координатной сетки с размером 2,0 мм × 2,0 мм и сопоставляются с фактической степенью их деформации в показателе интенсивности, определенных методом математического моделирования.
Суть изобретения заключается: во-первых, в использовании неравномерности деформации материала при осадке, которая позволяет на продольных сечениях двух осаженных образцов со относительными деформациями 10 и 50% получить набор значений фактических деформации, получаемых при осадке образцов со степенями относительного обжатия по высоте 3, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 и 80%; во-вторых, в применении математического моделирования, которое дает оценку степени деформации в показателе интенсивности и увеличивает число сопоставлений величины зерна с степенью деформации на продольных шлифах осаженных образцов, что позволяет повысить точность построения диаграмм рекристаллизации за счет плавного, а не ступенчатого задания степени деформации.
Значения фактической степени деформации и их градиент в плоскости осаженных образцов могут варьироваться, в зависимости от относительной длины осаженных образцов и степени осадки. Диаметры образцов выбираются в интервале 45…50 мм. Это позволяет, кроме определения величины зерна в период динамической рекристаллизации, определять ее изменение на стадиях собирательной рекристаллизации при отжигах различной продолжительности, и производить построение диаграмм 3-го рода [3]. Значение относительной длины образца определяется ее устойчивостью при осадке и выбирается в пределах 1,4…2,2.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Испытания цилиндрических образцов проводятся при каждой температуре с относительными степенями деформации ~ 15 и 50%. Математическое моделирование определяет деформированное состояние в продольных сечениях осаженных образцов в показателе интенсивности деформации, с привязкой к центрам ячеек с координатной сеткой размером 2,0 мм × 2,0 мм (фиг. 1), в которых металлографическим методом определяется величина зерна.
Величина зерна определяется металлографическим методом на шлифах образцов, вырезанных из осаженных заготовок. Для этого последние разрезаются по высоте на две равные половины, которые в свою очередь вдоль продольной оси разделяются на четыре части с применением проволочной электроэрозионной резки. Часть осаженного образца со степенью деформации 12,5% режется на шесть образцов, со степенью деформации 45% - на четыре образца (фиг. 2). Металлографический анализ выполняется с применением разработанной программы для ЭВМ, основанной на программном обеспечении NI Vision в среде разработки LabVIEW фирмы National Instruments [4]. Программа обеспечивает мониторинг микроструктуры с цифровых фотографий с увеличением ×200 с использованием принципа бинаризации и включает: измерения, определение количества зерен, их среднюю величину и площадь на исследуемой поверхности шлифа, интерфейс которой приведен на фиг. 3.
Пример 1. Построение диаграммы рекристаллизации 2-го рода стали ферритно-мартенситного класса 14Х17Н2 при испытаниях на осадку цилиндрических образцов с относительной длиной 2,2.
Условия испытаний:
- заготовки из горячекатаного проката: цилиндрические образцы с плоскими торцами (диаметр = 45 мм, высота = 100 мм);
- температуры нагрева: 900, 1000, 1100, 1150°С;
- количество испытаний: две осадки со степенями деформации: = 12,5% ( = 87,5 мм, = 46 мм, = 48 мм), = 45% ( = 55мм, = 46 мм, = 48 мм);
- вид испытаний: осадка на кривошипном горячештамповочном прессе.
Значения интенсивности деформированного состояния материала в поперечных сечениях осаженных заготовок со степенями деформации 12,5 и 45% в соответствии с координатной сеткой размером 2,0×2,0 мм, определенные математическим моделированием, приведены в таблицах 1 и 2. На их основании построены поля деформаций, в показателе интенсивности, 1/4 части продольного сечения осаженных образцов (фиг. 4).
Таблица 2 - Значение интенсивности деформации в продольном сечении осаженного образца из стали 14Х17Н2 с относительной степенью деформации 45%
№ по высоте № ячейки по горизонтали от края до продольной оси образца
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1(верх) 0,60 0,54 0,48 0,41 0,31 0,24 0,20 0,17 0,13 0,11 0,09 0,07 0,07 0,07
2 0,57 0,54 0,51 0,47 0,40 0,33 0,28 0,23 0,20 0,16 0,13 0,12 0,12 0,12 0,12
3 0,51 0,50 0,48 0,43 0,39 0,36 0,32 0,29 0,25 0,22 0,20 0,18 0,17 0,17 0,17
4 0,47 0,47 0,48 0,48 0,46 0,44 0,41 0,38 0,36 0,33 0,30 0,29 0,27 0,25 0,24 0,24
5 0,45 0,47 0,48 0,49 0,50 0,48 0,46 0,44 0,42 0,40 0,38 0,36 0,34 0,33 0,32 0,31
6 0,46 0,49 0,50 0,51 0,51 0,52 0,51 0,51 0,49 0,47 0,46 0,43 0,41 0,40 0,40 0,40
7 0,48 0,51 0,53 0,53 0,54 0,54 0,54 0,53 0,53 0,53 0,53 0,51 0,48 0,48 0,48 0,48
8 0,48 0,50 0,53 0,55 0,56 0,57 0,56 0,56 0,55 0,55 0,56 0,56 0,56 0,55 0,54 0,54
9 0,50 0,51 0,53 0,55 0,57 0,58 0,60 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61 0,60 0,60 0,60 0,61
10 0,48 0,50 0,52 0,54 0,56 0,58 0,60 0,61 0,62 0,64 0,65 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,67
11 0,49 0,51 0,53 0,56 0,58 0,60 0,61 0,62 0,64 0,65 0,67 0,69 0,70 0,70 0,71 0,71 0,71
12 0,50 0,52 0,54 0,56 0,58 0,61 0,63 0,65 0,67 0,68 0,70 0,71 0,72 0,72 0,73 0,73 0,73
13 0,51 0,53 0,54 0,57 0,60 0,63 0,65 0,67 0,68 0,70 0,71 0,72 0,72 0,73 0,74 0,74 0,74
14 0,52 0,54 0,56 0,58 0,62 0,65 0,67 0,68 0,69 0,70 0,71 0,71 0,72 0,73 0,73 0,73 0,74
15 0,53 0,56 0,58 0,61 0,63 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 0,71 0,72 0,73 0,73 0,73 0,73
В таблицах 1 и 2 в порядке возрастания деформированного состояния выбраны 32 ячейки. В их соответствии, на шлифах продольных сечений при каждой температуре испытания, металлографическим методом определялась средняя площадь зерна. Для температуры 1100°С полученные значения средней площади зерна в соответствии с интенсивностью деформации приведены в таблице 3, на основании которых графически построено температурное сечение диаграммы рекристаллизации 2-го рода (фиг. 5).
Таблица 3. Зависимость средней площади зерна S·102 мкм2 стали 14Х17Н2 от интенсивности деформации в порядке возрастания при температуре 1100°С
0.013 0.041 0.077 0,111 0.119 0,133 0.143 0.156
S мкм2 53 53 70 66 75 82 72 107
0.159 0,160 0,163 0.164 0.173 0.187 0,189 0,236
S мкм2 110 115 95 120 180 167 155 62
0.294 0.386 0,462 0.492 0.532 0.557 0.590 0.602
S мкм2 79 93 91 50-64 103 165 92 85
0.607 0.622 0,640 0.665 0,695 0.709 0,732 0.736
S мкм2 79 70 70 66 64 72 68 166
Пример 2. Построение диаграммы рекристаллизации 2-го рода стали аустенитного класса Х18Н10Т при испытаниях на осадку цилиндрических образцов с относительной длиной 1,4.
Условия испытаний:
- заготовки из горячекатаного проката: цилиндрические образцы с плоскими торцами (диаметр = 50 мм, высота = 70 мм, относительная длина = 1.4);
- нагрев заготовок: температуры нагрева: 900, 1000, 1100, 1150°С, скорость нагрева 3;
- количество испытаний: две осадки со степенями деформации: = 10% ( = 63 мм, = 25 мм, = 52 мм), = 50% ( = 35 мм, = 46 мм, = 48 мм) со свободным остыванием осаженных образцов на воздухе;
- вид испытаний: осадка на пневматическом молоте.
Значения интенсивности деформированного состояния материала в поперечных сечениях осаженных заготовок со степенями деформации 10 и 50% в соответствии с координатной сеткой размером 2,0×2,0 мм, определенные математическим моделированием, приведены в таблицах 4 и 5. На их основании построены поля деформаций, в показателе интенсивности, 1/4 части продольного сечения осаженных образцов (фиг. 6).
Таблица 4. Значения интенсивности деформации в продольном сечении осаженного образца из стали Х18Н10Т с относительной степенью деформации 10%
№ по высоте № ячейки по горизонтали от края до продольной оси образца
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1(верх) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,09 0,09 0,09 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08
2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09
3 0,11 0,11 0,11 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
4 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11
5 0,12 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11
6 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,11 0,11 0,11 0,11
7 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,11 0,11 0,11
8 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,12 0,12 0,12 0,11 0,11 0,11
9 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,13 0,13 0,13 0,12 0,12 0,12 0,11 0,11
10 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,13 0,13 0,13 0,12 0,12 0,11 0,11
11 0,15 0,15 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,13 0,13 0,12 0,12 0,12 0,11
12 0,15 0,15 0,15 0,14 0,14 0,14 0,14 0,13 0,13 0,13 0,12 0,12 0,11
13 0,15 0,15 0,15 0,14 0,14 0,14 0,14 0,13 0,13 0,13 0,12 0,12 0,11
14 0,15 0,15 0,15 0,15 0,14 0,14 0,14 0,13 0,13 0,13 0,12 0,12 0,11
15 0,15 0,15 0,15 0,14 0,14 0,14 0,14 0,13 0,13 0,13 0,12 0,12 0,12
Таблица 5. Распределение интенсивности деформации в продольном сечении осаженного образца из стали Х18Н10Т с относительной степенью деформации 50%
№ по высоте
образца
№ ячейки по горизонтали от края до продольной оси образца
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1(верх) 0.791 0.548 0.367 0.227 0.157 0.109 0.072 0.049 0.043
2 0,512 0,462 0,386 0,298 0,236 0,180 0,151 0,153 0,142
3 0,458 0.479 0.492 0.462 0.418 0.386 0.352 0.323 0.294 0.294
4 0.484 0.525 0.532 0.536 0.528 0.524 0.513 0.468 0.465 0.426
5 0.499 0.525 0.557 0.586 0.605 0.602 0.603 0.598 0.596 0.607
6 0.514 0.533 0.590 0.615 0.639 0.665 0.692 0.699 0.706 0.709
7 0.530 0.570 0.622 0.663 0.686 0.703 0.718 0.732 0.736 0.736
8(середина) 0.566 0,610 0,640 0,662 0,679 0,695 0,714 0,728 0,731 0,732
В таблицах 4 и 5 в порядке возрастания деформированного состояния выбраны 22 ячейки (таблица 6).
Таблица 6. Значение интенсивности деформации ε i в порядке возрастания на поверхности шлифов образцов с относительной степенью деформации εh = 10% и εh = 50%
Значение интенсивности деформации ε i
10% 0,062 0,118 0,106 0,099 0,113 0,122 0,137 0,139 0,146 0,114 0,147
50% 0,706 0,706 0,706 0,706 0,706 0,706 0,706 0,706 0,706 0,706 0,706
В соответствии с выбранными ячейками на шлифах продольных сечений образцов, осаженных при температурах 900, 1000, 1100°С, с применением специализированной программы для ЭВМ [4] определялась средняя площадь зерна. На основании обработки цифровых фотографий микроструктур построена трехмерная диаграмма рекристаллизации 2-го рода, приведенная на фиг. 7.

Claims (1)

  1. Способ построения зависимостей рекристаллизации, включающий осадку образцов при температурах нагрева, определение средней площади зерна в местах координатной сетки на продольном сечении осаженных образцов, определение в продольном сечении осаженных образцов значений фактической степени деформации в показателе интенсивности деформации, сопоставление значений средней площади зерна и значений фактической степени деформации в показателе интенсивности деформации и на их основании построение зависимостей средней площади зерна от фактической степени деформации в показателе интенсивности деформации при температурах нагрева, отличающийся тем, что при каждой температуре нагрева осуществляют осадку двух образцов с двумя степенями обжатия, среднюю площадь зерна определяют по всей поверхности продольного сечения осаженных образцов в центрах ячеек координатной сетки с размером 2,0 мм × 2,0 мм, а значения фактической степени деформации в показателе интенсивности деформации в продольном сечении осаженных образцов определяют с привязкой к центрам упомянутых ячеек координатной сетки методом математического моделирования.
RU2023116399A 2023-06-22 Способ построения зависимостей рекристаллизации RU2817327C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2817327C1 true RU2817327C1 (ru) 2024-04-15

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1234750A1 (ru) * 1984-12-10 1986-05-30 Краматорский Индустриальный Институт Способ нагружени образца материала сжатием
SU1714419A1 (ru) * 1989-11-22 1992-02-23 Производственное объединение "Уралмаш" Способ определени степени неоднородности распределени пластической деформации в металлах
RU2122200C1 (ru) * 1997-07-01 1998-11-20 Самарский государственный аэрокосмический университет им.С.П.Королева Способ текстурного анализа металлов и сплавов
RU2496103C1 (ru) * 2012-03-01 2013-10-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ изучения первичной рекристаллизации
US11358202B2 (en) * 2017-03-28 2022-06-14 South China University Of Technology Integrated shape/property control method for hot power spinning of a cylindrical part based on hot processing map

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1234750A1 (ru) * 1984-12-10 1986-05-30 Краматорский Индустриальный Институт Способ нагружени образца материала сжатием
SU1714419A1 (ru) * 1989-11-22 1992-02-23 Производственное объединение "Уралмаш" Способ определени степени неоднородности распределени пластической деформации в металлах
RU2122200C1 (ru) * 1997-07-01 1998-11-20 Самарский государственный аэрокосмический университет им.С.П.Королева Способ текстурного анализа металлов и сплавов
RU2496103C1 (ru) * 2012-03-01 2013-10-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ изучения первичной рекристаллизации
US11358202B2 (en) * 2017-03-28 2022-06-14 South China University Of Technology Integrated shape/property control method for hot power spinning of a cylindrical part based on hot processing map

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГАЛКИН В.В. и др. К вопросу о построении диаграмм рекристаллизации металла. Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства), 2013, N3, с. 43-46. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Han et al. Influence of metal forming parameters on surface roughness and establishment of surface roughness prediction model
CN104777046B (zh) 基于小时间尺度的疲劳裂纹扩展机理测试方法
CN102426137B (zh) 一种轴向加载低周疲劳裂纹萌生的试验测量方法
Macek Fracture surface formation of notched 2017A-T4 aluminium alloy under bending fatigue
Kolhatkar et al. Development and validation of a miniature tensile specimen for determination of mechanical properties
CN113008669A (zh) 一种动态监测裂纹尖端应力强度因子的方法
RU2817327C1 (ru) Способ построения зависимостей рекристаллизации
CN109870258B (zh) 一种平面任意残余应力的仪器化球形压入检测方法
Singh et al. A miniature physical simulator for pilgering
Abshirini et al. Interaction of two parallel U-notches with tip cracks in PMMA plates under tension using digital image correlation
Dharmadhikari et al. A dual-imaging framework for multi-scale measurements of fatigue crack evolution in metallic materials
Le Roux et al. A methodology and new criteria to quantify the adhesive and abrasive wear damage on a die radius using white light profilometry
CN105371996A (zh) 一种金属材料压力加工产生的残余应力的测量方法
Zhang et al. In-situ microscopy testing of plasticity variation ahead of fatigue crack tip in AL2024-T3
Fan et al. Surface characteristic of corroded cold-formed thin-walled steel in industrial environments
CN111678990A (zh) 基于固有频率的超声疲劳裂纹扩展速率测量方法
RU2324918C1 (ru) Способ оценки предельной деформации при локальной листовой штамповке
Karimi et al. Application of digital image correlation to derive Paris' law constants in granite specimens
Szymczak Investigations of material behaviour under monotonic tension using a digital image correlation system
Erpalov et al. Mathematical model of neck formation during tensile testing of cylindrical specimen
Teicher et al. A method to simulate structural properties of cellular materials for machining processes
RU2814505C1 (ru) Способ продольной прокатки полосы на гладкой бочке
CN109900560A (zh) 一种基于锥台形试样的金属材料变形-组织关系测试方法
Bogusz et al. Evaluation of true stress in engineering materials using optical deformation measurement methods
CN103776398A (zh) 一种奥克托今颗粒表面粗糙度检测方法