Формування субмікрокристалічної структури і властивостей металів методами комбінованої пластичної деформації

У шостому розділі «Закономірності формування структури і властивостей металів при гарячій комбінованій пластичній деформації зі зсувом» оцінено доцільність застосування гарячої КПДЗ. Проведено цикл досліджень стосовно вивчення закономірностей формування структури і властивостей мало- і високовуглецевих сталей при гарячій ПЗ. Для встановлення особливостей тонкої структури й атестації меж зерен виконано порівняльний аналіз змін мікроструктури і механічних властивостей низьковуглецевої сталі Ст3 після гарячої прокатки (Т_деф=1093К) зі зсувною деформацією та без зсуву і після холодного ГВП (Т_деф=300К).

При гарячій ПЗ формується велика кількість дрібнодисперсних зерен з висококутовими межами і малою густиною дислокацій (рис.6, б). Це приводить до низького рівня напруженості кристалічної ґратки і сприяє підвищенню пластичності.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.6. Розорієнтировка меж зерен сталі Ст3 після: а - гвинтового пресування, е = 4; б - гарячої прокатки зі зсувною деформацією, е = 4; темно-сірий колір відповідає малокутовим межам з розорієнтацією до 15⁰ включно, а чорний колір відповідає великокутовим межам з розорієнтацією понад 15 град.

Порівняльний аналіз структури сталі Ст3 після гарячої і холодної КПДЗ дає можливість сформулювати загальні риси структури, одержаної внаслідок проведення подібного виду обробок. Обидва види деформації формують структури без вираженої аксіальності (рис.7), що закономірно у випадку гарячої деформації з характерними для неї процесами перебудови тонкої структури, які активно протікають при високих температурах. Відсутність розвинутої текстури при холодному ГВП пояснюється особливостями перетікання матеріалу у поперечному перетині до вісі деформації. Як випливає із зворотної полюсної фігури, в зразках після гарячої ПЗ мало місце дуже слабке згущення виходів нормалей до площин біля полюса <111>. Для схем КПДЗ деформації, розглянутих в роботі (РОК, РРК, ГВП, ПЗ), характерне формування структур без яскраво вираженої анізотропії властивостей в напрямі осі деформації, що пояснюється режимом течії матеріалу.

Аналіз спектру розорієнтацій показав, що обидва види деформації сприяють формуванню значної кількості спеціальних меж, причому збільшення ступеня деформації якісно не змінює картини розподілу. Розподіл меж за кутами розорієнтацій для гарячої і холодної деформації зі зсувом характеризується наявністю двох піків (2^о і 45 ч 55^о), але при ПЗ сформована значна кількість (75%) великутових меж.

Рис.7. Мікротекстура сталі Ст3 після ПЗ и ГВП. Поздовжній перетин.

Слід зазначити відмінність між структурою металу після ПЗ і ГВП, розміри субзерен при ВП менше в 56 раз. Це також відбивається на рівні мікротвердості, яка значно відрізняється: при порівнянних ступенях деформації (е = 4) після ПЗ Н = 1600 і після ГВП Н = 2800 МПа. Вклад в збільшення рівня Н вносить подрібнення перлиту, так як діаметри перлитних колоній після ПЗ в 2,5 разу більше, ніж після ГВП. Зафіксовано також, що міжпластинкова відстань в перлиті складає 0,2 і 0,4 мкм в зразках після ГВП і ПЗ відповідно. Високий рівень мікротвердості після ГВП пояснюється не лише формуванням малокутових кордонів в тілі зерна і зміною структури перлитних колоній, але також і вищою внутрішньою напругою через велику кількість внесених деформацією дефектів. По оцінках ПЕМ густина дислокацій після холодного ВП досягає 10¹² см^-2, щільність дислокацій після гарячої ПЗ - 10¹⁰ см^-2. Таким чином, найбільш перспективним, з погляду забезпечення можливості формування дрібнодисперсних зерен з висококутовими межами в низьковуглецевих сталях, можна вважати використання КПДЗ при гарячій деформації.

Показано, що технологія ПЗ, у порівнянні зі стандартною схемою прокатки, викликає інтенсивну деформацію аустеніту. На етапах послідовного гарячого деформування відбуваються періодичні процеси зміцнення-знезміцнення. Інтенсивне перетікання шарів металу на всіх етапах деформації за технологією ПЗ формує більш однорідну і рівномірну структуру, у порівнянні з прокаткою за стандартною технологією. Інтенсивна деформація і значне перетікання під час ПЗ сприяють активному розвитку рекристалізації в процесі деформації. Показано, що за рахунок особливостей схеми деформації при ПЗ утворюється структура, яка характеризується великокутовими межами зерен з малою кількістю дефектів всередині зерна (рис.6, б). Такі зерна аустеніту, котрі містять малу кількість дефектів, мають меншу рушійну силу для зростання під час післядеформаційних витримок, що забезпечує одержання порівняно дрібного зерна.

При звичайних схемах деформації можна одержати структури з такою ж малою кількістю дефектів, але це вимагає підвищення температури деформації і приводить до розвитку збірної рекристалізації. Побічними ефектами в цьому випадку будуть зростання зерен і втрата міцнісних властивостей. Прокатка за стандартною технологією за умов деформації, аналогічних ПЗ, приводить до формування дрібнодисперсної структури з великою кількістю дефектів і розвинутими субмежами. Вивчення впливу різних способів КПДЗ на формування мікроструктури Ст3 показало, що холодна пластична деформація зі зсувом (ГВП) супроводжується підвищенням рівня внутрішніх напружень, суттєвим збільшенням частки малокутових меж (рис.6, а), що відображається на підвищенні міцнісних властивостей.

Аналогічні дослідження виконано на сталі 70, яка відноситься до евтектичного класу. Показано, що в сталі, одержаній за стандартною технологією, цементитні пластини подрібнені і містять дислокації. Особливо велика густина дислокацій у феритних прошарках між цементитом, в ізольованих зернах фериту вона досягає значення 10¹⁰см^-2 (рис.8, а), що характерно для сталі після значної пластичної деформації. Густина дислокацій у фериті сталі ПЗ значно менше і дорівнює ~ 10⁶см-² (рис.8, б), що зазвичай спостерігається у фериті доевтектоїдної сталі у стані після відпалу.

Рентгенографічно встановлено, що рівень мікронапружень кристалічних ґрат у сталях розрізняється: в сталі, одержаній за стандартною технологією, а/а = 0.56 мкрад, а в ПЗ а/а = 0.51 мкрад, тобто ґратка фериту в першому випадку більш деформована. Густина сталей має такі значення: с = 7.74 г/см³ (ПЗ) і с = 7.69 г/см³ (СТ). Питомий електроопір також розрізняється: для зразків після ПЗ = 42.87 мкОмсм, для зразків після СТ = 44.97 мкОмсм.

Ці дані вказують на те, що метал після ПЗ має більш досконалу структуру, ніж після СТ. У ньому утримується менше структурних дефектів, що підтверджується рентгенографічно. Аустеніт сталі ПЗ стійкіший, інкубаційний період його перетворення більше, а час між початком і кінцем перетворення менше, ніж у сталі СТ. Тому при однакових умовах охолодження в сталі ПЗ формується більш дисперсна структура - троостит, у сталі після СТ - сорбіт. Особливості структури сталі 70 після ПЗ фіксуються також за допомогою термоелектричних вимірювань. Різниця в технологіях прокатки викликає розходження в значеннях інтегральної термоерс 60 мкв. Технологія ПЗ, у порівнянні з СТ, формує більш досконалу структуру сталі 70, що відображається також у положеннях критичних точок і температурно-часових інтервалів евтектоїдного перетворення.

Проведені дослідження показали, що застосування гарячої ПЗ для деформації мало- і високовуглецевих сталей приводить до формування структур з високим рівнем міцнісних і пластичних характеристик внаслідок утворення дрібного зерна, яке має висококутові межі та малу кількість дефектів у тілі зерна.

Сьомий розділ «Успадкування особливостей структури, сформованої комбінованою пластичною деформацією зі зсувом при подальших термічних і деформаційних впливах» присвячено розвитку перспективних напрямків використання матеріалів, одержаних за допомогою КПДЗ. Відомо, що подальша деформація приводить до зміни рівня фізичних та механічних характеристик і є ефективним інструментом для одержання матеріалів заданого профілю і рівня властивостей. Становлять значний інтерес питання стійкості та наслідування особливостей структур, сформованих КПДЗ, при подальших термічних і деформаційних впливах. Потребують вирішення проблеми оптимізації режимів КПДЗ для досягнення прогнозованого рівня механічних властивостей.

Виконано цикл досліджень щодо встановлення впливу багатоперехідної деформації шляхом ГВП і прокатки на структуру і властивості міді. Вивчено вплив відпалу на структуру і властивості міді, одержаної ГВП, а також на механічні властивості і структуру катанки зі сталі 70, виготовленої гарячою ПЗ.

Дослідження показали, що при подальшій холодній прокатці зразки міді М1 успадковують структуру металу, сформовану раніше, на етапі ГВП (рис.9, а). При подальшій прокатці спостерігається структура змішаного типу. Середній розмір дрібних зерен зменшується з 300 нм при ГВП до 200 нм при ГВП разом з прокаткою.

На рис.10 наведено дані щодо коефіцієнта витягнутості зерен, які показують, що при такому виді обробки структура залишається рівноосною у перетині, паралельному осі прокатки. Це пояснюється протіканням мікрорекристалізації, аналогічно тому, як це спостерігалося при ГВП.

Особливості структури виявляються на рівні механічних властивостей зразків. Після гвинтового пресування і холодної прокатки в напрямку прокатки перпендикулярно/паралельно осі ГВП основні показники, що характеризують механічні властивості міді, є такими: _в = 530/560 МПа, _т = 500/520 МПа, = 17/15%, відповідно.

Рис.9. Структура міді після пластичної деформації: а - гвинтове пресування (ГВП), перетин паралельно осі ГВП; б - ГВП + прокатка у напрямку, перпендикулярному осі ГВП; в - ГВП + прокатка у напрямку, паралельному осі ГВП; ПЕМ, перетин перпендикулярно осі прокатки, ціна риски - 0,2 мкм.

Рис.10. Гістограми розподілу коефіцієнту витягнутості зерен в залежності від виду деформації: а - ГВП; б - ГВП + прокатка перпендикулярно осі ГВП; ( - поздовжній перетин, - поперечний перетин).

Проведення холодної прокатки привело до підвищення границі міцності і пластичності при високих значеннях відносного видовження. Зразки відрізняються високою рівномірністю деформації по перетину. Тому, з погляду одержання однорідного ізотропного матеріалу, рекомендовано ГВП сумісно з прокаткою.

Проведене комплексне вивчення наслідування тонкої структури сталі 70, одержаної із застосуванням ПЗ, при подальшому сфероїдизуючому відпалі виявило суттєве розходження в характеристиках структурного стану (виду мікроструктури) і властивостях металу, деформованого при високих температурах за різними технологіями. Була відмічена активізація процесу сфероїдизації цементиту при термічній обробці високовуглецевої сталі після прокатки зі зсувною деформацією.

Відмічені особливості мікробудови і властивостей вихідної гарячекатаної сталі 70 після ПЗ надалі впливають на процеси пластичної деформації і структурного перетворення фаз в ході холодної прокатки катанки на смугу. В сталях СТ і ПЗ ці процеси протікали неоднаково. Показано, що деформація привела до значного подрібнення цементитних пластин і їх вигину, фрагментації фериту, виникнення великої кількості дислокацій. Проте, якщо в сталі СТ відбулося значне подрібнення структури і утворилася дисперсна комірчаста структура фериту, то в сталі ПЗ розміри фрагментів фериту більші, а густина дислокацій менша (для сталі ПЗ ~ 10¹⁰см-², для сталі СТ~10¹³см-²). Величина мікронапружень кристалічної решітки різна: у сталі СТ - 1,94 мкрад, у ПЗ - 1,33 мкрад. При цьому рівень мікронапружень зріс, в порівнянні з початковим гарячекатаним станом стали по-різному: у СТ - в 3,5 разів, в ПЗ - у 2,6 разів. Проведений аналіз зв'язку мікроструктури і властивостей дає можливість стверджувати, що розходження в структурі і властивостях пов'язані з проявом ефекту структурного наслідування в сталі 70, деформованій за схемою ПЗ.

Показано, що для легованої сталі 30ХГСА обробка ПЗ дає змогу значно підвищити рівень запасу пластичності до _м/_т = 0,56, у порівнянні з СТ _м/_т = 0,8, що дає змогу виконати холодне волочіння катанки до дроту малого діаметру 2,2 мм без відпалів.

Восьмий розділ «Розробка шляхів практичної реалізації встановлених закономірностей управління структурою і властивостями ГЦК- і ОЦК-металів при комбінованій пластичній деформації зі зсувом» присвячено узагальненню експериментальних даних з еволюції структури і властивостей металів і сплавів, а також встановленню умов їх направленої зміни при варіюванні умов деформації при КПДЗ.

Застосування методів комбінованої деформації зі зсувом приводить до формування структури змішаного типу, яка містить зони фрагментованих і рекристалізованих зерен, завдяки конкурентному протіканню процесів зміцнення-знеміцнення в ході деформації. Зроблено висновок про те, що перший канал дисипації енергії у структурах змішаного типу забезпечується реалізацією активного дифузійного масопереносу і внутрішньозеренного ковзання у рекристалізованих та малодеформованих зернах. Другим каналом дисипації енергії при використанні КПДЗ є зерномежеве проковзування під навантаженням, яке забезпечується зонами з фрагментованими зернами. Третім каналом дисипації енергії при КПДЗ є розвиток процесів інволюційного характеру, наприклад, повернення та рекристалізація фрагментованих зерен в ході деформації. Тому, основна відмінність нових методів комбінованої пластичної деформації зі зсувом від традиційних видів деформації полягає в тому, що при використанні КПДЗ зявляється додатковий ефективний канал дисипації енергії за рахунок періодичного знезміцнення матеріалу в ході деформації. На відміну цьому у традиційних деформаціях відбувається накопичення пружної енергії за рахунок збільшення кількості дефектів.

Встановлено, що якщо холодна деформація відбувається в умовах КПДЗ, то це сприяє збільшенню розорієнтації меж зерен від мало- до великокутових і приводить також до розвитку релаксаційних процесів типу повернення і рекристалізації. Холодна КПДЗ дає можливість сформувати дрібнозернисті структури з висококутовими межами, які характеризуються високим рівнем пластичних характеристик при високому рівні міцнісних. Такі зміни структури спостерігаються при холодній КПДЗ переважно чистих металів (міді, титану) і малолегованих сплавах алюмінію. При гарячій КПДЗ перебудова меж зерен встигає пройти в ході деформації, і вони стають більш рівноважними. В сукупності з малою густиною дефектів в тілі зерна це приводить до відсутності значного стимулу для зростання зерен і забезпечує формування однорідної, дрібнозернистої структури при гарячій КПДЗ, яка може подрібнюватися при подальшій деформаційній обробці. Таким чином, проведення комбінованої пластичної деформації зі зсувом дає можливість одержати металеві СМК матеріали з підвищенім комплексом характеристик міцності та пластичності.

Додаток А - це Акт по впровадженню у виробництво технології ПЗ на маловуглецевих, малолегованих, високовуглецевих, легованих конструкційних сталях в умовах ВАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг»; додаток Б - Акт по впровадженню технології ПЗ для виробки високотехнологічного підкату з маловуглецевих, малолегованих, легованих конструкційних сталей для подальшої переробки методом холодного волочіння без пом'якшуючої термічної обробки в умовах ВАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг» і Запорізької ділянки НВТ «Донікс»; додаток В - це Акт впровадження у навчальний і в науково-дослідний процес ДонНТУ результатів щодо формування структури та властивостей матеріалів під час комбінованої пластичної деформації.

ВИСНОВКИ

У дисертації вирішено науково-технічну проблему одержання підвищеного комплексу міцнісних та пластичних властивостей металів на основі встановлення умов направленої зміни структурного стану, фізичних властивостей та механічної поведінки металевих матеріалів, деформованих комбінованою пластичною деформацією зі зсувом.

Основні наукові та практичні результати роботи такі.

1. Розроблені уявлення щодо закономірностей формування структури, фізичних та механічних характеристик унаслідок конкурентного розвитку фрагментації та релаксаційних процесів, обумовлених дією комбінації нормальних і зсувних напружень; сформульовано необхідні умови для виникнення конкурентного розвитку процесів у ході деформації: дисипація енергії деформації без руйнування матеріалу, можливість прикладення до матеріалу сил навантаження значної потужності, забезпечення одержання високих питомих (на одиницю маси) значень потужності, яка дисипується.

2. Показано, що вплив схеми напруженого стану на поведінку матеріалу пов'язаний з відмінністю у величині енергії, що дисипується у матеріалі в ході деформації. Встановлено, що для технічно чистих міді та заліза в процесі навантаження до руйнування при крутінні питомі значення енергії, що дисипується, вище більш ніж в 4 рази, порівняно з розтягуванням.

3. Встановлено, що зниження границі текучості в процесі крутіння з розтягуванням міді та композиту Cu-Al в напрямі напруження, що розтягує, більш ніж в 2 рази, зі збільшенням ступеню деформації крутінням, пов'язано з розвитком конкурентних процесів фрагментації і рекристалізації під час деформації.

4. Показано, що розтягування з різноспрямованим крутінням дозволяє одержати в міді структуру змішаного типу, яка складається з фрагментованих і рекристалізованих зерен, що приводить до підвищення її пластичності при збереженні високого рівня міцності.

5. Показано, що в міді після гвинтового пресування формується структура змішаного типу, яка включає рекристалізовані і фрагментовані зерна, за рахунок конкурентного протікання процесів зміцнення-знезміцнення, які мають періодичний характер при продовженні деформації.

6. Встановлено, що гвинтове пресування забезпечує високі міцнісні і пластичні характеристики, а також утворення ізотропної структури. Показано, що обробка гвинтовим пресуванням підвищує пластичність у декілька разів при більшому або однаковому рівні міцності порівняно з традиційним волочінням.

7. Показано, що особливості структури, сформовані гвинтовим пресуванням, успадковуються при подальших деформаційних впливах: деформація металів після гвинтового пресування супроводжується зростанням міцнісних властивостей більш ніж в 1,4 рази; при цьому досліджені матеріали характеризуються високим рівнем пластичних характеристик.

8. У дослідно-промислових умовах внаслідок прокатки зі зсувною деформацією досягнуто показники високої міцності і пластичності технічно чистої міді М1, алюмінієвого сплаву (Д1), мало- і високовуглецевих сталей (Ст3, сталі 70). Показано, що металеві матеріали, одержані внаслідок прокатки зі зсувною деформацією, характеризуються більш, ніж в 1,5 раз більшою пластичністю при рівному рівні міцності порівняно з традиційною прокаткою.

9. Встановлено, що деформація за схемою прокатки зі зсувною деформацією приводить до інтенсивної фрагментації структури і стимулює розвиток релаксаційних процесів в ході деформації. Для мало- і високовуглецевих сталей показано зменшення розміру зерен більш, ніж в 1,5 рази в порівнянні з традиційною прокаткою, формування висококутових меж зерен і зниженої густини дислокацій 10⁶ 10⁸ см^-2 в тілі зерна фериту.

10. Встановлено, що особливості структури, що сформовані в умовах прокатки зі зсувною деформацією, успадковуються при подальших термічних і деформаційних обробках. Подальша холодна деформація металів супроводжується зростанням міцнісних властивостей більш ніж в 1,4 рази при високому рівні пластичних характеристик, що залишаються.

11. З використанням технології прокатки зі зсувною деформацією в умовах ВАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг» налагоджено виробництво високотехнологічного підкату зі сталі 10, Ст3, 30ХГСА та ін. для подальшої переробки методом холодного волочіння без пом'якшуючої термічної обробки в умовах ВАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг» та Запорізької дослідницької ділянки НВТ «Донікс».

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Пашинская Е.Г. Физико-механические основы измельчения структуры при комбинированной пластической деформации. Монография / Е.Г. Пашинская. - Донецк: Вебер, 2009. - 352 с.

2. Варюхин В.Н. Накопление интенсивных пластических деформаций в меди при гидроэкструзии с кручением / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, З.А. Самойленко, В.Г. Сынков, В.В. Пашинский, Я.Е. Бейгельзимер, С.Г. Сынков // Металлы. - 2001. - № 4. - С. 79-83.

3. Талалуева Н.Н. Особенности проектирования, изготовления и использования устройств для гидростатического прессования / Н.Н. Талалуева, Ю.А. Дарда, В.С. Тютенко, Г.П. Михайленко, Б.М. Эфрос, Е.Г. Пашинская // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2001. - № 8. - С. 20-29.

4. Варюхин В.Н. Применение гидроэкструзии с кручением для получения массивных металлических образцов с субмикроскопической структурой / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Л.С. Метлов, А.Ф. Морозов, А.С. Домарева, С.Г. Сынков, В.Г. Сынков, Т.П. Заика // Физика и техника высоких давлений. - 2002. - Т. 12, № 1. - С. 29-41.

5. Толпа А.А. Технология прокатки «Т-Д» как способ формирования субмикрокристаллической структуры / А.А. Толпа, В.А. Шеремет, А.А. Максаков, А.А. Рыжиков, Е.Г. Пашинская // Металл и литье Украины. - 2002. - № 12. - С. 36-39.

6. Варюхин В.Н. Влияние отжига на структуру и свойства меди, полученной винтовой гидроэкструзией / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Я.Е. Бейгельзимер, А.С. Домарева, С.Г. Сынков, В.П. Кравченко, В.М. Ткаченко // Физика и техника высоких давлений. - 2002. - Т. 12, № 3. - С. 18-27.

7. Варюхин В.Н. Влияние винтовой гидроэкструзии и прокатки на изменение субмикроструктуры меди / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, С.В. Добаткин, С.Г. Сынков, В.М. Ткаченко, А.В. Решетов // Физика и техника высоких давлений. - 2002. - Т. 12, № 4. - С. 53-59.

8. Эволюция микроструктуры и свойств меди при многопереходной деформации путем винтового прессования и прокатки / Е.Г. Пашинская, С.Г. Сынков, В.М. Ткаченко, А.С. Домарева, Ю.А. Юдина // Физика и техника высоких давлений. - 2003. - Т. 13, № 2. - С. 61-69.

9. Вплив комбінованої пластичної деформації крутінням та розтягуванням на структуру міді / О.Г. Пашинська, В.В. Пашинський, А.С. Домарева, І.І. Тищенко // Металознавство та обробка металів. - 2003. - № 4. - С. 44-50.

10. Пашинская Е.Г. Влияние сдвиговых напряжений на процессы структурообразования при комбинированных пластических деформациях / Е.Г. Пашинская // Физика и техника высоких давлений. - 2004. - Т. 14, №2. - С.90-100.

11. Варюхин В.Н. Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Н.Н. Белоусов, В.М. Ткаченко // Физика и техника высоких давлений. - 2004. - Т. 14, № 3. - С. 74-81.

12. Пашинская Е.Г. Возможности интенсивной прокатки со сдвигом для формирования ультрамелкозернистой структуры на примере углеродистой эвтектоидной стали / Е.Г. Пашинская, А.А. Толпа // Металлы. - 2004. - № 5. - С. 85-92.

13. Пашинская Е.Г. Исследование накопления дефектов в меди в условиях интенсивного комбинированного нагружения / Е.Г. Пашинская, В.Н. Варюхин, И.В. Лейрих, М.А. Антонова, И.И. Тищенко, В.М. Ткаченко // Физика и техника высоких давлений. - 2004. - Т. 14, № 4. - С. 76-82.

14. Пашинская Е.Г. Особенности процессов структурообразования в алюминиевом сплаве при интенсивной пластической деформации со сдвигом / Е.Г. Пашинская, А.А. Толпа, Д.П. Кукуй, В.Н. Варюхин, С.И. Марчук, И.И. Тищенко // Металлофизика и новейшие технологии. - 2005. - Т. 27, № 4. - С.535-549.

15. Пашинская Е.Г. Влияние сложного нагружения на перестройку структуры металлов с ГЦК-решеткой / Е.Г. Пашинская, Л.С. Метлов, И.И. Тищенко // Деформация и разрушение материалов. - 2005. - № 10. - С.24-27.

16. Варюхин В.Н. Изменение физико-механических свойств металлов с ГЦК-решеткой под влиянием комбинированной пластической деформации со сдвигом / В.Н. Варюхин, Н.Н. Белоусов, Е.Г. Пашинская, В.М. Ткаченко // Металлофизика и новейшие технологии. - 2005. - Т. 27, № 8. - С. 1113-1119.

17. Варюхин В.Н. Особенности структурно-деформационного поведения субмикрокристаллической меди, полученной винтовым прессованием / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Н.Н. Белоусов, В.М. Ткаченко // Металлофизика и новейшие технологии. - 2005. - Т. 27, № 7. - С.915-920.

18. Пашинская Е.Г. Сравнительный анализ изменений структуры и свойств меди после прокатки по стандартной и экспериментальной технологиям / Е.Г. Пашинская // Физика и техника высоких давлений. - 2006. - Т. 16, № 1. - С. 95-105.

19. Пашинская Е.Г. Изучение структурной наследственности катанки из стали 70, полученной горячей прокаткой со сдвигом при последующих отжиге и холодной деформации / Е.Г. Пашинская, А.А. Толпа, В.Н. Варюхин, В.В. Столяров // Физика и техника высоких давлений. - 2007. - Т. 17, № 3. - С. 126-136.

20. Пашинская Е.Г. Деформационное упрочнение и разупрочнение меди вследствие структурных перестроек при сложном нагружении / Е.Г. Пашинская, В.Ю. Таренков, В.Н. Варюхин, В.М. Ткаченко, И.И. Тищенко // Деформация и разрушение. - 2007. - № 5. - С.27-33.

21. Пашинская Е.Г. Влияние деформации со сдвигом на микроструктуру и механические свойства стали Ст3 / Е.Г. Пашинская, М.М. Мышляев, С.Ю. Миронов, В.Н. Варюхин // Физика металлов и металловедение. - 2008. - Т. 105, №.1. - С.86-94.

22. Пашинская Е.Г. Структурные аспекты винтовой экструзии / Е.Г. Пашинская, В.Н. Варюхин, В.М. Ткаченко, И.И. Тищенко // Вопросы материаловедения. - 2008. - Т. 54, № 2. - С.60-70.

23. Варюхин В.Н. Особенности релаксационных процессов в металлических материалах при комбинированной пластической деформации со сдвигом / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, М.М. Мышляев, В.В. Столяров, В.М. Ткаченко, И.И. Тищенко // Металлофизика и новейшие технологии. - 2009. - Т. 31, № 10.- С.1399-1411.

24. Пашинская Е.Г. Возможности управления структурой и свойствами металлических материалов при комбинированном нагружении / Е.Г. Пашинская, М.М. Мышляев, В.Н. Варюхин, В.В. Столяров, С.А. Миронов, В.М. Ткаченко // Известия РАН. Серия физическая.- 2009.- Т.73, №9.- C.1319-1323.

25. Столяров В.В. Влияние комбинированной деформации на структуру и свойства меди и титановых сплавов / В.В. Столяров, Е.Г. Пашинская, Я.Е. Бейгельзимер // Деформация и разрушение. - 2009. - №10. - С.19-23.

26. Пашинська О.Г. Вплив інтенсивної пластичної деформації зі зсувом на структуру та властивості багатофазних алюмінієвих сплавів / О.Г. Пашинська // Вісник Донецького університету. - Донецьк: ДонНУ, 2009г. - Вип. 2.- Серія А : Природничі науки. - С. 253-259.

27. Пашинська О.Г. Вплив інтенсивної пластичної деформації зі зсувом на структуру та властивості багатофазних алюмінієвих сплавів / О.Г. Пашинська // Вісник Донецького університету. - Донецьк: ДонНУ, 2009г. - Вип. 2.- Серія А: Природничі науки. - С. 253-259.

28. Патент України, UA 13768U, МПК В21В1/00. Спосіб одержання сортового прокату / О.Г. Пашинська, Д.П. Кукуй, О.Г. Маншилін, А.В. Феофілактов, О.А. Корінь, А.І. Максаков, А.І. Рябкіна, І.П. Шульгіна. - Заявл. 24.10.05; опубл. 17.04.06, Бюл. № 4.- 4 с.

29. Патент України, UA 15030, МПК B21C1/02, B21F7/00. Процес виготовлення дроту з металів і сплавів / О.Г. Пашинська, В.М. Варюхін, І.І. Тищенко. - Заявл. 28.11.05; опубл. 15.06.06, Бюл. № 6.- 3с.

30. Пашинская Е.Г. Формирование субмикрозернистой структуры в меди при интенсивных пластических деформациях / Е.Г. Пашинская, В.Г. Сынков, В.В. Пашинский // Металлургия: Сб. научн. трудов. - Донецк: ДонНТУ, 2002. - В.40. - С.127-132.

31. Beygelzimer Y.E. Severe Plastic Deformation by Twist Extrusion / Y.E. Beygelzimer, V.N. Varyukhin, D.V. Orlov, S.G. Synkov, A.V. Spuskanyuk, E.G. Pashinskaya // Proc. 2-nd Intern. Conf. on «Nanomaterials by severe plastic deformation: NanoSPD2». - Wien (Austria), 2002. - P. 511-516.

32. Pashinskaya E.G. Structure transformation in copper at the equichannel-torsion under pressure / E.G. Pashinskaya, L.S. Metlov, V.N. Varyukhin, A.D. Morozov // Proc. 5-th Intern. Conf. «Metallurgy, Refrectories and Enviromen». - Stara Lesna (Slovakia), 2002. - P. 289-292.

33. Варюхин В.Н. Практика применения гидромеханического прессования с противодавлением и кручением для получения субмикрокристаллической меди / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Л.С. Метлов, А.Ф. Морозов, Я.Е. Бейгельзимер, С.Г. Сынков // Металлургия: Сб. научн. трудов. - Донецк: ДонНТУ, 2003. - Вып. 66. - С. 73-81.

34. Варюхин В.Н. Исследование процессов накопления дефектов в условиях интенсивного комбинированного нагружения / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Л.С. Метлов, Н.Н. Белоусов, В.М. Ткаченко // Нанотехнология и физика функциональных нанокристаллических материалов, Екатеринбург, 18-22 апреля 2005 г.: Сборник материалов. - Екатеринбург: УрО РАН, 2005. - С. 356-367.

35. Толпа А.А. Влияние горячей интенсивной пластической деформации на структуру и свойства сталей / А.А. Толпа, Е.Г. Пашинская, В.А. Шеремет, Н.Г. Евтушенко, Ю.В. Михайленко, А.М. Теряев, В.М. Ткаченко // Шестая Междунар. научно-технич. конф. «ОТТОМ-6», Харьков, 16-20 мая 2005 г.: Сборник материалов. докл. - Харьков: Национ. научный центр «ХФТИ», 2005. - С. 156-160.

36. Varyukhin V.N. Increasing the mechanical properties of FCC- and BCC-metals by combined cold severe plastic deformation / V.N. Varyukhin, E.G. Pashinskaya, V.M. Tkachenko, N.N. Bilousov // Proc. Materials Science Forum. - Fukuoka (Japan), 2006. - Vols. 503-504. - P. 591-596.

37. Пашинская Е.Г. Структурные аспекты комбинированной пластической деформации со сдвигом / Е.Г. Пашинская // Конф. «17-е Петербургские чтения по Проблемам прочности»: Сборник материалов. - Санкт-Петербург: СПГУ, 2007. - Ч. 1. - С. 278-280.

38. Пашинская Е.Г. Особенности пластической деформации малоуглеродистой стали под влиянием комбинированного нагружения кручением с растяжением / Е.Г. Пашинская, И.И. Тищенко, В.В. Столяров, М.А. Кралюк // Інженерна Механіка. Наукові нотатки: Зб. наук. праць. - Луцьк: ЛДТУ, 2009. - Вип. 25. - Частина ІІ. - С. 182-189.

39. Synkov V.G. Formation of nanostructure in copper after severe plastic deformation by torsion / V.G. Synkov, E.G. Pashinskaya, Z.A. Samoylenko // Proc. 7-th European Conf. on Advanced Materials and Processes «EVRO MAT 2001». - Rimini (Italy), june 10-14 2001. - P. 374.

40. Changes in copper submicrostructure as a result of сombination twist extrusion and conventional metal forming processes / V.N. Varyukhin, E.G. Pashinskaya, V.V. Pashinsky, V.M. Tkachenko // Advanced Research Workshop «Nanostructured materials by high-pressure sever plastic deformation». - Donetsk (Ukraine), 2004. - С.25-26.

41. Варюхин В.Н. Субмикроструктурное состояние меди, полученной винтовой гидроэкструзией с последующей холодной прокаткой / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, В.М. Ткаченко // Междунар. научно-технич. конф. «Теория и технология процессов пластической деформации - 2004», Москва, 26-27 октября г.: тез. докл. - М.: Multiprint - МИСиС, 2004. - С. 300.

42. Варюхин В.Н. Повышение механических свойств металлов с ГЦК и ОЦК решеткой методами комбинированной интенсивной холодной пластической деформации / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, В.М. Ткаченко, Н.Н. Белоусов // Четвертый Междунар. Междисциплинарный симпозиум «Фракталы и прикладная синергетика», Москва, 14-17 ноября 2005 г.: тез. докл. - М.: Интерконтакт Наука, 2005. - С. 256-257.

43. Пашинская Е.Г. Возможность управления прочностью и пластичностью металлических материалов путем комбинированной деформации со сдвигом / Е.Г. Пашинская, И.И. Тищенко // Девятая Междунар. конф. «Высокие давления - 2006», Судак, 17-22 сентября 2006г.: тез. докл. - Донецк: Норд-компьютер, 2006. - С.117.

44. Пашинская Е.Г. Особенности релаксационных процессов в металлических материалах при комбинированной пластической деформации со сдвигом / Е.Г. Пашинская, В.Н. Варюхин, М.М. Мышляев, В.В. Столяров, В.М. Ткаченко, И.И. Тищенко // Междунар. конф. «Современные проблемы физики металлов», Киев, 7-9 октября 2008г.: тез. докл. - К.: РВВ ИМФ, 2008. - С.108.

45. Пашинская Е.Г. Возможности повышения служебных характеристик металлических материалов совмещенными обработками / Е.Г. Пашинская, В.В. Столяров // Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов, Москва, 27-29 октября 2009г.: тез. докл.- М.: МИСиС, 2009.- С.113.

46. Pashinska O. Possibilities of controlling the structure and properties of metal materials under combined loading / O. Pashinska // Second International Symposium on Bulk nanostructured materials: from fundamentals to innovation (BNM-2009), Ufa, Russia, september 22-26, 2009. - P. 282-283.

47. Пашинская Е.Г. Самоорганизация структур при интенсивной пластической деформации / Е.Г. Пашинская, В.Н. Варюхин // Междунар. конф. «HighMatTech», Киев, 19-23 октября 2009 г.: тез. докл. - К.: ИПМ НАНУ, 2009. - C. 75.

48. Пашинская Е.Г. Эволюция структуры сталей при интенсивной пластической деформации / Е.Г. Пашинская, В.Н. Варюхин, В.В. Гришаев, А.В. Завдовеев, К.В. Неумывако // Пятая Евразийская научно-практич. конф. «Прочность неоднородных структур», Москва, 20-22 апреля 2010г.: тез. докл. - М.: МИСиС, 2010. - С.141.

АНОТАЦІЯ

Пашинська О.Г. Формування субмікрокристалічної структури і властивостей металів методами комбінованої пластичної деформації. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Інститут електрофізики і радіаційних технологій НАН України, Харків, 2010.

Робота присвячена розв'язанню проблеми щодо створення наукових фізико-технологічних основ еволюції структури і властивостей металевих матеріалів, одержаних за методами комбінованої пластичної деформації зі зсувом, і полягає у встановленні закономірностей направленої зміни структури і фізичних та механічних властивостей в металевих матеріалах під дією комбінації нормальних і зсувних напружень внаслідок конкурентного розвитку процесів фрагментації та релаксації. Встановлено основні закономірності еволюції структури і комплексу властивостей, які відповідають різним температурно-деформаційним умовам при реалізації процесів розтягування з крутінням, гвинтового пресування, прокатки зі зсувною деформацією і запропоновані технологічні схеми обробки для одержання підвищеного комплексу механічних характеристик металевих матеріалів.

Ключові слова: комбінована пластична деформація, зсув, мікроструктура, механічні властивості, дефекти структури, релаксація, фрагментація, рекристалізація

АННОТАЦИЯ

Пашинская Е.Г. Формирование субмикрокристаллической структуры и свойств металлов методами комбинированной пластической деформации. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. - Институт электрофизики и радиационных технологий НАН Украины, Харьков, 2010.

Работа посвящена решению проблемы создания научных физико-технологических основ эволюции структуры и свойств в металлических материалах, полученных методами комбинированной пластической деформации со сдвигом, и заключается в разработке представлений о направленном изменении структуры и физико-механических свойств в металлических материалах под действием комбинации нормальных и сдвиговых напряжений в результате конкурентного развития процессов фрагментации и релаксации. Установлены основные закономерности эволюции структуры и комплекса свойств, отвечающих разным температурно-деформационным условиям при реализации процессов растяжения с кручением, винтового прессования, прокатки со сдвигом и предложены технологические схемы обработки для получения повышенного комплекса механических характеристик металлических материалов.

Ключевые слова: комбинированная пластическая деформация, сдвиг, микроструктура, механические свойства, дефекты структуры, релаксация, фрагментация, рекристаллизация

ANNOTATION

Pashinskaya E.G. Forming of submicrocrystalline structure and properties of metals by the methods of the combined plastic deformation. - Manuscript. Dissertation for a doctor's degree (Phys. And Math.), speciality 01.04.07 - solid-state physics. - Institute of Electrophysics & Radiation Technologies NAS of Ukraine, Kharkоv, 2010.

The work is devoted to the creation of a scientific physical-technological basis for structure and property evolution in metallic materials of BCC and FCC crystal lattice subjected to a combined plastic deformation by shear (torsion). It involves the development of concepts of controlled structure and physical-mechanical characteristics changing under influence of combined normal and shear stresses that resulted in competitive development of fragmentation and relaxation processes.

Data are given on studies of energy relaxation and dissipation processes in metallic materials subjected to a combined plastic deformation with shear and on the influence of the latter on structure transformation. It is shown that a combined loading with shear results in high specific values of the dissipated energy and the influence of stressed-state scheme on the behavior of material is connected with difference in the value of energy redistributed by the material during the deformation. This results in a periodic accumulation of the energy followed by release through rearrangement of the ensemble of defects to a state of higher ordering.

It is shown that the processes of structure formation developing under a combined loading with shear are notable for the effective rearrangement of defect structure and activation of the relaxation processes just in the course of deformation. As a consequence, during the deformation, the density of crystal-lattice defects is increasing slower than under comparable degrees of deformation in the absence of shear.

Peculiarities of structure formation under a combined plastic deformation by twist pressing have been studied. Peculiarities of the structure have ensured high plastic characteristics with high enough strength properties conserved.

A new method for the processing of metals has been proposed - the rolling with shear which is based on phenomenological-theory principles. It has been found that the deformation by such a scheme results in a considerable fragmentation and stimulates the recrystallization developing during the deformation. It is shown that deformation according to the above scheme forms fine recrystallized grains with small quantity of defects in grain body. Under the pilot-production conditions, high values of strength and plasticity for industrial pure copper, aluminum alloy (2L39), low- and high-carbon steels have been attained. The materials produced by rolling with shear are shown to be characterized by a high plasticity reserve.

It has been determined that peculiarities of the structure formed under a combined deformation with shear are inherited under subsequent deformation and thermal influences. A successive cold deformation of metals is accompanied by the growth of strength properties with high plastic characteristics preserved. Reduction of time necessary for cementite spheroidization during the thermal treatment of high-carbon steels after the rolling with shear has been noted. The revealed regularities are related to the effect of structural heredity of the metal, deformed by the combined plastic deformation with shear.

Keywords: combined plastic deformation, shear, microstructure, mechanical properties, defects of structure, relaxation processes, fragmentation, recrystallization

Размещено на Allbest.ru