Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 46 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП также препятствуют миграции границ зерен при отжигах и способствуют стабилизации СМК- структуры. В общем случае рост зерна можно описать с помощью выражения [10] 1/ 1/ 0 0 exp N N n Q d d K t RT ⎛ ⎞ − = −⎜ ⎟ ⎝ ⎠ , где d 0 и d – размер зерна до и после отжига; N – экспоненциальный множитель роста зерна, константа; K 0 –коэффициент роста зерна; T – температура; t – время; Q – энергия активации миграции границы зерна; R – универсальная га- зовая постоянная. Значения параметра N зависят от чистоты материала, для чистых материалов N близко к 0,5 [10]. На основе экспериментальных значений размера зерна исследуемых сталей при температуре отжига 550 °С ( t = 2, 4, 12 ч) определили коэффициент роста зерна N ~ 0,2 для исследуемых сталей по наклону графика зависи- мости ln d 1/ N от ln t , где t – время отжига, при- нимают, что d 0 << d . Аналогичный результат был получен в работе [5] по исследованию кинетики роста зерна в СМК ферритно-перлитной cтали (Fe-0,15% C-Si-Mn). Значение Q оценивали по наклону зависи- мости ln ( d 1/ N -d 0 1/N ) от 1/ T , за d брали размеры элементов структуры с большеугловыми раз- ориентировками после отжигов Т > 500 °С (1 ч) (рис. 3). В работах [5, 11] показано, что значе- ния Q для СМК и НК чистого α -Fe соответству- ют энергии самодиффузии границ зерен в α-Fe ( Q = 164...174 кДж/моль). Значения Q для ис- следуемых сталей ( Q = 303...420 кДж/моль, N = 0,2) превышают значения Q для СМК чистого α -Fe [11] и для СМК ферритно-перлитной cтали (Fe-0,15 % C-Si-Mn) ( Q = 174...179 кДж/моль, N = 0,2) [5]. Это происходит из-за присутствия в сталях дисперсных фаз, которые препятству- ют миграции границ зерен при отжигах. Наибольшими значениями энергии Q обла- дают СМК-структуры в сталях, полученных из мартенситного и ферритного состояний. Эти отличия связаны с различиями в долях больше- угловых ГЗ, в распределении и размере ультра- дисперсных карбидов, степени неравновесности структуры сталей после РКУП. Следует выделить, что СМК-состояние в стали 06МБФ, полученное из ферритного со- стояния, обладает наибольшей Q , что, дополни- тельно к упомянутым выше фактам, может быть обусловлено присутствием в ее составе молиб- дена. Заключение В работе проведены исследования по влия- нию отжигов на микроструктуру и фазовый состав низкоуглеродистых сталей 10Г2ФТ и 06МБФ с субмикрокристаллической структу- рой, сформированной из различных исходных состояний (феррит-перлит, мартенсит, феррит) методом РКУП. При близком размере элементов зеренно- субзеренной структуры после РКУП (~300 нм) исследуемые стали стабильны до темпера- туры отжига Т = 500 °С. Выше температуры отжига 500 °С обнаружена различная кине- тика роста зерна в зависимости от исходного состояния стали. Показано, что исследуемые СМК-состояния обладают большей энергией активации собирательной рекристаллизации ( Q = 303...420 кДж/моль) в сравнении с СМК α -Fe, что обусловлено наличием карбидов в сталях. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ № 12-03-31706_мол_а. Список литературы 1. Валиев Р.З., Александров И.В . Объемные на- ноструктурные металлические материалы. – М.: ИКЦ Академкнига, 2007. – 397 с. Рис. 3 . Определение Q [кДж/моль] в исследуемых сталях. Надписи на рисунках указывают на различия в структуре стали до РКУП