Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 3 2019 116 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ дистых сталей, к которым относятся феррит и перлит, уже подробно изучены [1–10]. В наи- большей степени это утверждение относится к ферриту, который во многих исследованиях вы- полнял функцию модельного материала с ОЦК- структурой, позволяющую на дислокационном уровне выявлять особенности структурных пре- образований, обусловленных каким-либо внеш- ним воздействием. Перлит в отличие от ферри- та имеет более сложное двухфазное строение. Этим обстоятельством объясняется тот факт, что количество структурных исследований перлита существенно меньше по сравнению с ферритом. Тем не менее и этой структурной составляющей посвящены монографии [11, 12], а также доста- точно много статей, например [13–26]. Анализ работ, объектами которых являлись деформиро- ванные стали со структурой перлита, свидетель- ствует о том, что большинство из них связано с реализацией способов однократного статиче- ского нагружения. Подробно изучены процес- сы, происходящие в феррите при усталостном нагружении сталей. К перлиту это относится в меньшей степени [27]. Гораздо менее изученными являются струк- турные преобразования, происходящие в усло- виях высокоскоростного нагружения в феррите, а тем более в перлите [28–31]. Речь идет о ско- ростях деформации, характерных для взрывно- го нагружения заготовок. Можно выделить три обстоятельства, объясняющих относительно малый объем исследований динамически на- груженных сталей со структурой перлита. Во- первых, процессы динамического нагружения, например сварка взрывом, не относятся к мас- совым способам обработки материалов. Во- вторых, явления интенсивной пластической деформации, представляющие наибольший ин- терес, при динамическом нагружении загото- вок, как правило, предельно локализованы, что существенно затрудняет процесс подготовки объектов исследования. В-третьих, наиболее эф- фективным методом исследований динамически деформированных материалов является транс- миссионная электронная микроскопия, пред- ставляющая собой весьма трудоемкий процесс. Следует подчеркнуть, что большинство ис- следований процессов динамического нагру- жения сталей и сплавов было выполнено около 30–60 лет назад [29, 32–34]. Методы структур- ных исследований, использовавшиеся при этом, в частности электронная микроскопия, были менее совершенными по сравнению с современ- ными. Главным образом по этой причине не- которые особенности поведения динамически нагруженных материалов остались до конца не изученными. Цель настоящей работы заключалась в изу- чении структурных преобразований, происходя- щих в феррите и перлите в условиях взрывного нагружения углеродистых сталей. Методика исследований Для испытаний использовали стальные об- разцы различной формы и химического состава. Материалами исследования являлись отожжен- ные стали 20, 60, У7А, состав которых представ- лен в табл. 1. Динамическое нагружение загото- вок осуществляли с использованием нескольких схем (рис. 1). Технологическая схема, изобра- женная на рис. 1, а , предусматривала деформа- цию диска диаметром 120 мм и толщиной 12 мм, изготовленного из горячекатаной стали 20 с ферритно-перлитной структурой. Нагружение стальной заготовки осуществлялось в осевом направлении путем фокусировки энергии во взрывной системе, включающей в свой состав Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Элементный состав исследуемых сталей The elemental composition of the investigated steels Марка стали / Steel grade Содержание элементов, % (масс.) / Element content, wt % C Mn Si P S Fe 20 0,18 0,51 0,16 0,03 0,04 Ост. 60 0,62 0,6 0,22 0,03 0,03 Ост. У7А 0,72 0,31 0,2 0,02 0,02 Ост.