Способ построения зависимостей рекристаллизации

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-города [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).

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).

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).

В таблицах 4 и 5 в порядке возрастания деформированного состояния выбраны 22 ячейки (таблица 6).

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.