Obrabotka Metallov 2013 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (59) 2013 56 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Определение механических характери- стик материала и построение диаграммы напряжение–деформация проводили по резуль- татам испытания на одноосное растяжение при непрерывном нагружении на испытательной машине Instron 8801. С целью исследования влияния приложен- ных нормальных напряжений на магнитные свойства исследуемой стали образцы подвер- гали упругопластическому деформированию по схеме одноосного растяжения-сжатия с од- новременной регистрацией магнитных харак- теристик материала. Деформацию образцов определяли бесконтактно при помощи видео- экстензометра. Деформация образцов на i -м шаге деформирования растяжением определя- ли как 0 ε = ln( / ) i i l l , (1) где l 0 – начальная длина рабочей части образца; l i – длина рабочей части образца после i -го шага нагружения. Исследование влияния нормальных напря- жений на магнитные характеристики проводи- ли при комнатной температуре на универсаль- ной испытательной машине с максимальным усилием растяжения 50 кН. По достижении определенной степени деформации процесс нагружения приостанавливали, и при по- мощи магнитно-измерительного комплекса Remagraph C-500 регистрировали петли маг- нитного гистерезиса. Магнитные измерения проводили в замкнутой магнитной цепи по схеме пермеаметра. Магнитное поле напря- женностью до 50 кА/м прикладывали вдоль оси образца. Из петель магнитного гистере- зиса определяли значения коэрцитивной силы Н с , остаточной индукции B r и намагниченно- сти в максимальном приложенном поле μ 0 М max (μ 0 = 4 π · 10 –7 Гн/м – магнитная постоянная). Погрешность измерения поля и индукции не превышала 3 %. Из основной кривой намаг- ничивания определяли максимальную магнит- ную проницаемость μ max и поле максимальной магнитной проницаемости Н ( μ max ). Перед на- чалом каждого измерения магнитных свойств и по его окончании образец размагничивали. После каждого измерения в нагруженном со- стоянии проводили снятие нагрузки с образца и аналогичным образом определялись магнит- ные характеристики. Для проведения микроструктурных иссле- дований на поперечном сечении образцов были подготовлены шлифы. Травление шлифов про- водили в 4 %-м спиртовом растворе азотной кислоты. Микроструктуру исследовали при по- мощи оптического микроскопа Neophot 21. Ми- кротвердость HV образцов в поперечном сече- нии определяли на микротвердомере Leica при нагрузке на индентор 0,1 Н. Фрактографические исследования поверхностей разрушения образ- цов после испытаний на одноосное растяжение и определение локального химического состава структурных включений проводили при помо- щи растрового электронного микроскопа Tes- can VEGA II XMU с волновой приставкой INCA WAVE 500. 2. Результаты и их обсуждение Анализ микроструктуры образцов показал, что материал имеет разнозернистую структуру с размером зерна от 50 до 270 мкм. Зерна имеют равнооснуюформу, балл зерна, по ГОСТ 5639-82, составляет 4, местами 3. На рис. 1 представлены полученные при помощи оптической микроско- пии фотографии структуры. Видно, что вблизи поверхности образцов зерна имеют меньший размер (балл зерна 3, рис. 1, а , б ), чем в серд- цевине (балл зерна 4, рис. 1, в , г ). По результа- там распределения значений микротвердости по поперечному сечению образца установлено, что твердость по сечению меняется незначительно, немного увеличиваясь у поверхностей заготов- ки. Также из приведенных фотографий видно, что по границам зерен наблюдаются выделения, причем по мере приближения к поверхности образца их количество увеличивается. Измере- ния микротвердости определили, что твердость этой граничной фазы (HV 0,01 514) в полтора раза превышает значения твердости для остального объема металла (HV 0,01 330). Локальный хими- ческий анализ показал повышенное содержание углерода и меди в этих выделениях. Повышенное содержание углерода и возможное образование карбидов в этих зонах объясняет более высокие значения твердости по сравнению с ферритной основой. Повышенное содержание меди по гра- ницам зерен при допустимых значениях ее об-