Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 65 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Результаты исследований и их обсуждение Результаты испытаний на одноосное растяжение и ударную вязкость образцов стали 10Х3Г3МФ в ис- ходно закаленном состоянии и после ХПД методом РК до степени деформации 60 % представлены в та- блице. локализация пластической деформации – образова- ние шейки. Это свидетельствует о том, что при ХПД методом РК был реализован практически весь ресурс стали к равномерному пластическому течению без образования трещин. В данных условиях определе- ние предела текучести σ т , в том числе и условного предела текучести σ 0,2 , является некорректным, поэ- тому предел текучести принимается равным пределу прочности. Фрактографический анализ показал, что на изло- ме исходно-закаленной стали 10Х3Г3МФ (рис. 2, а ) присутствуют развитые губы боковой утяжки и пло- ская однородная по сечению область в центре. Излом холоднодеформированной стали (рис. 2, б ) имеет развитый рельеф сложного профиля, отражающий неоднородность материала, сформированную при ра- диальной ковке: при анализе распределения микро- твердости по сечению образцов было установлено, что ХПД 60 % методом РК приводит к формирова- нию в прутке относительно однородной сердцевины с максимальным уровнем твердости и периферийной части, где твердость плавно убывает от границы с сердцевиной к краю образца до уровня исходно- закаленного горячекованого состояния. На изломе присутствуют макроступеньки, которые сформиро- вались при изменении направления движения тре- щины на границах зон прутка с разной твердостью. Губы утяжки в данном случае выражены слабо. Анализ поверхности разрушения исходно- закаленного образца (рис. 3, а ), показал, что разру- шение происходит по микромеханизму квазискола: присутствуют преимущественно фасетки транскри- сталлитного скола с развитой субструктурой поверх- ности, что характерно для пакетного мартенсита. Механические свойства стали 10Х3Г3МФ после различных режимов обработки Режим обработки σ 0,2 , МПа σ в , МПа δ, % ψ, % KCT, МДж/м 2 Исходно- закаленное состояние 940 1290 15 63 0,21 РК 60 % 1790 1790 7 53 0,55 Анализ результатов испытаний показал, что после проведения ХПД методом РК до степени 60 % про- исходит увеличение предела прочности σ в на 40 % от значения прочности исходно-закаленной стали, при этом наблюдается снижение относительного удлине- ния δ более чем в два раза и относительного сужения ψ на 10 %. Значение ударной вязкости КСТ после де- формации возрастает более чем в 2,5 раза. Рост уровня прочности холоднодеформированной стали обусловлен увеличением плотности дефектов кристаллического строения и дополнительным дис- пергированием структуры стали 10Х3Г3МФ в ходе радиальной ковки. Диаграммы одноосного растяжения образцов стали 10Х3Г3МФ представлены на рис. 1. На диаграмме одноосного растяжения исходно закаленного образца существуют области упругой деформации (порядка 1,5 %), равномерной пласти- ческой (порядка 6 %) и локальной (порядка 8,5 %) деформации (рис. 1). Кривая растяжения холоднодеформированной стали меняет свой характер: на диаграмме отсутству- ет участок равномерной пластической деформации, т.е. практически сразу при достижении предела упру- гости был достигнут предел прочности и началась Рис. 1. Диаграммы одноосного растяжения образцов стали 10Х3Г3МФ в исходном закаленном с температур горячей ковки состоянии и после ХПД методом РК до степени деформации 60 % а б Рис. 2. Изломы стали 10Х3Г3МФ после испытаний на КСТ в исходном закаленном состоянии ( а ) и после ХПД 60 % методом РК ( б ), ×8