Obrabotka Metallov. 2016 no. 1(70)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (70) 2016 53 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ нированных технологий, включающих в себя наноструктурирование методом РКУП с по- следующим деформированием сжатием (ковка, штамповка) для пластичных материалов, таких как алюминиевые и магниевые сплавы [1–6]. В настоящей работе исследованы структура и ме- ханические свойства конструкционной стали 09Г2С после комбинированной мегапластиче- ской деформации, состоящей из равноканально- го углового прессования (РКУП) и всесторонней ковки (ВК). Как известно, при реализации РКУП заготовка неоднократно продавливается в специ- альной оснастке через два канала с одинаковыми поперечными сечениями, пересекающимися под углом Φ [7–10]. К недостаткам РКУП в качестве технологии получения высокопрочных мате- риалов помимо снижения пластичности мож- но отнести ограничение заготовок по размерам и форме. Данный недостаток можно устранить последующей ВК, в процессе которой заготов- ка подвергается многократному повторению операций свободной ковки. Дополнительная об- работка ВК открывает новые перспективы при- менения технологии РКУП, так как существенно расширяется номенклатура изделий, обладаю- щих наносубмикронной структурой с уникаль- ными свойствами, полученными после нано- структурирования [11–19]. Целью работы является исследование струк- туры и механических свойств стали 09Г2С, об- работанной комбинированной мегапластиче- ской деформацией методами равноканального углового прессования и свободной всесторонней ковки, что должно обеспечить получение загото- вок сложной формы с повышенными прочност- ными свойствами. Материал и методы исследования Исследования проведены на низколегирован- ной конструкционной стали 09Г2С (Fe  1.34Mn  0.64Si  0.14Cr  0.09Ni  0.09C, мас. %). Форма за- готовок цилиндрическая, диаметр 20 мм, длина 100 мм. РКУП проведено по маршруту «Вс» (по- ворот на 90° после каждого цикла прессования) на установке с углом пересечения каналов 120°, температура прессования 450 °С, число циклов прессования – 4. Для снятия избыточных вну- тренних напряжений после мегапластической деформации провели отпуск при температуре 350 °С в течение одного часа с последующим охлаждением в печи. Для дальнейшего формо- изменения заготовки была проведена ВК, кото- рую выполнили с помощью пневматического молота МА4128 до степеней обжатия 60 % при температуре начала ковки 1000 °С и конца ковки 800 °С с последующим охлаждением на воздухе. Химический состав стали определен на спек- трометре «FOUNDRYMASTER UVR WAS AG». Микроструктуру исследовали на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) «JEOL-7800F» с ускоряющим напряжением 5,0 кВ. Количе- ственный металлографический анализ выпол- нен на оптическом микроскопе «Neophot-32» методом секущих. Для определения механических свойств ма- териала в различных состояниях изготовлены образцы для испытаний на растяжение типа I по ГОСТ 1497–84. Испытания на растяжение проводились на универсальной электромеха- нической испытательной машине «ZWICK/ ROELL Z600» при скорости деформирования 1 мм/мин и величине предельной нагрузки 1 т. Результаты и обсуждение Структура стали 09Г2С после комбинированной мегапластической деформации Структура стали 09Г2С в исходном состо- янии ферритно-перлитная (рис. 1, а ), средний размер зерен феррита составляет 12,8 мкм, зе- рен перлита 10,5 мкм. Фазовый анализ показал ≈ 75,0 % содержание зерен феррита и ≈ 25,0 % перлитных областей. Перлитные колонии имеют пластинчатую структуру с толщиной пластинок цементита менее 1 мкм (рис. 1, б ). РКУП с четырьмя циклами прессования обусловливает измельчение зерен феррита до 6,1 мкм, зерен перлита до 6,5 мкм (рис. 1, в ). При мегапластической деформации ферритно- перлитной стали формирование субструктуры, фрагментирование и разрушение цементита об- ладают сильным взаимным влиянием [11, 20]. Дислокации проникают в цементит и разрезают его на части. Углерод из цементита выносится перерезающими его дислокациями и равномер- но распределяется по всему объему ультрамел- козернистой ферритной матрицы. Морфология перлитных колоний претерпевает существен-