Рисунок 2 – Микроструктура стали 20 до (а) и после (б) обработки низкоэнергетическими ионами Тi, × 8000.
По результатам работы можно сделать вывод, что кратковременная бомбардировка изделий низкоэнергетическими ионами приводит к интенсивному фрагментированию структуры и обеспечивает повышение конструктивной прочности (высоких показателей прочности и пластичности) изделий. Следует подчеркнуть, что при такой обработке нет глубинного упрочнения (всего до 1 мкм), что подтверждают данные измерения микротвердости по сечению плоских образцов. То есть речь идет не об изменении свойств металла по всему сечению образца, а о влиянии очень тонкого поверхностного слоя на поведение изделий под нагрузкой.
С целью выявления причин такого существенного изменения механических свойств под влиянием ИБ поверхности были проведены микроструктурные исследования. После ионной бомбардировки регистрируется очень существенное измельчение зерна с 40 мкм до 500 нм в тонком (<1 мкм) поверхностном слое (рис. 2).
Низкоэнергетическая ИБ может быть предложена для улучшения технологической пластичности (штампуемости) холоднокатанных листовых сталей, которая в настоящее время достигается сложным режимом термической обработки.
Аналогичные данные получены для стали Ст3.
Из таблицы видно, что при повышении предела текучести σ02 на 14 % относительное удлинение δ возрастает на 76%, равномерное удлинение δр – на 81%, а относительное сужение ψ – более чем в 2 раза. Такой очень высокой пластичности в сочетании с повышением прочности нельзя достичь ни одним из известных способов обработки.
Таблица 1. Механические характеристики плоских образцов из стали 20 после разной обработки.
Рисунок 1 – Диаграммы растяжения плоских образцов стали 20: 1 – после отжига; 2 – после отжига + ИБ.
Поведение плоских образцов из стали 20 при испытании на растяжение демонстрируют кривые напряжение деформация (рис. 1). Полученные результаты свидетельствуют, что после ионной бомбардировки одновременно увеличиваются и прочность, и пластичность. Количественные характеристики этих свойств приведены в табл. 1.
Исследования проводили на промышленных сталях 20 и Ст3 стандартного химсостава. Поскольку ставилась цель получить сведения об изменении объемных свойств при растяжении, испытаниям подвергались реальные плоские разрывные образцы (200×20×1.2 мм), изготовленные из отожженной стали и подвергнутые ИБ низкоэнергетическими ионами титана в среде аргона (~ 1,5 кэВ) на установке «Булат – 3». Максимальное время обработки не превышало 90 с. Микроструктуру изучали на электронном микроскопе REM-106 SELMI.
Целью данной работы являлось изучение влияния низкоэнергетической ИБ поверхности на поведение при растяжении и механические свойства изделий из тонколистовых малоуглеродистых сталей.
Многочисленные исследования свидетельствуют, что эффективным способом повышения характеристик конструкционных материалов является создание ультрамелкозернистой структуры в поверхностном слое. В современной промышленности для изменения структуры и свойств поверхности широко используется ионно-плазменная обработка (ИПО), измельчающая зерно до наноразмеров [2, 3]. Авторам [4] удалось значительно повысить конструктивную прочность изделий за счет ионной бомбардировки (ИБ) поверхностного слоя.
Получить ультрамелкое зерно и наноразмерные структуры в объеме реальных изделий можно, главным образом, лишь методами интенсивной пластической деформации [1]. Однако эти методы технологически очень сложны и не лишены недостатков.
Сегодня одним из наиболее приоритетных направлений научных исследований являются ультрамелкозернистые и наноматериалы. Такой повышенный интерес обусловлен возможностью получения нового уровня технологических и эксплуатационных характеристик традиционных конструкционных материалов и расширением области их применения.
О ВЛИЯНИИ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НА ПОВЕДЕНИЕ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛИСТОВЫХ МАЛОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
Сысоев Ю.А., доцент, к.т.н., Национальный аэрокосмический университет "ХАИ" им. Н.Е. Жуковского, Харьков, Украина.
Дощечкина И.В., доцент, к.т.н., , Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Харьков, Украина
Татаркина И.С., аспирант, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Харьков, Украина
О ВЛИЯНИИ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НА ПОВЕДЕНИЕ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛИСТОВЫХ МАЛОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
Татаркина И.С., Дощечкина И.В., Сысоев Ю.А.,
Комментариев нет:
Отправить комментарий