Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 59 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП няет его морфологию, сдвигает его к большим степеням деформации [9]. Следовательно, в условиях деформации кручением под высо- ким приложенным давлением двойникование будет вносить заметный вклад в упрочнение аустенитных сталей с высокой концентрацией атомов углерода. Использование в работе моно- кристаллов аустенитных сталей позволяет так- же избежать вклада в упрочнение от исходных границ зерен и изучить возможность перехода «моно-нано» в чистом виде. Цель настоящей работы – исследование ме- ханизмов пластической деформации монокри- сталлов аустенитных высокомарганцевых сталей Fe-13Mn-1,3C и Fe-13Mn-2,7Al-1,3С при кру- чении под квазигидростатическим давлением и изучение влияния легирования алюминием на процессы измельчения аустенита при ИПД. Методика проведения исследований Монокристаллы сталей Fe-13Mn-1,3C, Fe-13Mn-2,7Al-1,3С (мас. %) были гомогени- зированы в среде аргона при Т = 1100...1150 ºС (24 ч). Для получения аустенитной структуры образцы закаливали после выдержки 1 ч при Т = 1100 ºС в воду. Образцы для деформации кручением вырезали в форме дисков диаме- тром 10 мм и толщиной 0.6 мм. Плоская по- верхность дисков совпадала с кристаллогра- фической плоскостью {100}. Деформацию кручением под квазигидростатическим давле- нием (КГД) проводили на наковальнях Брид- жмена под давлением P = 5–6 ГПа и темпе- ратуре Т = 23 ºС. Образцы деформировали на 1–5 оборотов. Величину истинной логарифми- ческой деформации после КГД рассчитывали по формуле е = ln(2 π RN / h ), где R – расстояние от центра деформируемого диска; h – толщина диска; N – число оборотов [1]. Микроструктуру стали изучали методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Для выявления двойников использо- вали стандартную методику темнопольного анализа электронно-микроскопических кар- тин в рефлексах двойников [10]. Фольги для электронно-микроскопических исследований вырезали из сечений, параллельных плоскости наковален, с центром в середине радиуса дис- ка после КГД. Образцы утоняли сначала меха- нической шлифовкой до 0.15...0.20 мм, а затем струйной полировкой в растворе 400 мл ледя- ной уксусной кислоты и 80 гр HClO 4 . Рентге- ноструктурный анализ проводили с помощью Cu К α -излучения. Анализ параметров кристал- лического строения (микродеформации кри- сталлической решетки и размеров областей когерентного рассеяния) проводили методом аппроксимации [11]. Микротвердость образцов измеряли при комнатной температуре с нагрузкой на инден- тор 200 гр. Ошибка в измерении микротвердо- сти не превышала 5 %. Результаты исследования и обсуждение Холодная деформация кручением под давле- нием приводит к фрагментации монокристал- лов исследуемых сталей преимущественно за счет образования двойников и полос локали- зации деформации, которые выявляются мето- дами оптической металлографии и при ПЭМ- исследованиях. В стали Fe-13Mn-1,3C при числе оборотов N = 1–2 наблюдается формирование двойни- ковых пакетов микронной ширины и микро- полос локализованной деформации. Метода- ми ПЭМ наблюдали сетку двойников, ширина фрагментов в которой составляет ~ 0,5 мкм, а толщина двойниковых пластин – десятки на- нометров (рис. 1, а ). Внутри фрагментов такой сетки наблюдается высокая плотность дисло- каций скольжения ~10 –10 см –2 и двойников де- формации. Эффективная величина фрагментов структуры определяется расстоянием между двойниковыми границами (Σ3 границами спе- циального типа) и составляет 5...15 нм. С увеличением числа оборотов до N = 3, в стали Fe-13Mn-1,3C двойниковая сетка сохраня- ется, но на электронно-микроскопических изо- бражениях отмечали ее деформацию и появле- ние полос локализованного течения (рис. 1, б ). «Ячейки», ограниченные сетками двойников, и полосы локализованной деформации запол- нены двойниками деформации с толщиной 5...10 нм. При N = 5 двойниковая сетка в стали Fe-13Mn-1,3C заметно деградирует. Средний размер элементов структуры, определенный по темнопольным ПЭМ-изображениям, составля- ет 100 нм. Внутри таких элементов структуры