Obrabotka Metallov. 2016 no. 1(70)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (70) 2016 54 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис . 1 . Микроструктура и морфология перлита стали 09Г2С: а , б – в исходном крупнозернистом состоянии; в , г – после РКУП ные изменения, заключающиеся в утонении и дроблении цементитных пластинок, их сферо- идизации и рассредоточении, т. е. происходит переход от пластинчатого перлита к зернистому. Толщина пластинок на участках с частично со- хранившимся пластинчатым перлитом – первые сотни нанометров. Размерность других карбид- ных образований (в том числе сфероидизирован- ного карбида) – также первые сотни нанометров и менее 100 нм (рис. 1, г ). После ВК стали с исходной крупнозернистой структурой происходит измельчение структур- ных элементов: средний размер зерен феррита составляет 6,7 мкм, перлита 5,5 мкм; объемная доля перлитных колоний снизилась до 18 % (рис. 2, а ). Перлит крупнозернистой стали по- сле ковки сохраняет пластинчатость, но замет- ны дробление и переориентация цементитных пластинок (рис. 2, б ). Пластинки цементита имеют различную толщину по длине пласти- ны и заостренные рваные концы, что является свидетельством высокой дефектности колоний перлита, морфология перлита преимущественно пластинчатая. После РКУП и ВК получена УМЗ-структура со средним размером зерен феррита 3,8 мкм, перлита 2,8 мкм (рис. 2, в ); перлитные колонии растворились до объемной доли 15 %. Образо- вавшийся при воздействии деформационных нагрузок и высоких температур цементит вну- три зерна перлита фрагментирован, имеет раз- нонаправленную ориентацию и более выражен- ную пластинчато-зернистую структуру, средняя толщина пластинок цементита и свободных карбидов менее первых десятков нанометров (рис. 2, г ). Таким образом, в результате комби- нированной обработки РКУП+ВК получена уль- трамелкозернистая структура с наноразмерными частицами карбида. Механические свойства стали 09Г2С после комбинированной мегапластической деформации В таблице представлены результаты механи- ческих испытаний образцов исследуемой стали в различных структурных состояниях, а также приведены усредненные параметры ферритных и перлитных зерен, причем в составе перлита содержатся пластинчатые частицы карбида на- норазмерной толщины и сфероидные нанокар- биды. Пределы текучести и прочности стали 09Г2С после РКУП увеличились более чем в два раза, т. е. сталь по этим характеристикам Рис . 2 . Микроструктура и морфология перлита ста- ли 09Г2С, подвергнутой ВК в исходном крупнозер- нистом состоянии ( а , б ) и после предварительного РКУП ( в , г ), СЭМ