Исследование кинетики релаксации напряжений за счёт процессов возврата и рекристаллизации

При исследовании кинетики рекристаллизации все испытания проводятся на модуле Hydrawedge (рис. 10)

Рис. 10. Модуль Hydrawedge испытательного комплекса Gleeble – 3800.

В работе используются цилиндрические образцы с отношением высоты образца к его диаметру равным 1, 5. Оптимальный вариант – образцы длиной 15 мм и диаметром – 10 мм (рис. 11).

а)	б)
Рис. 11. Испытываемые на модуле Hydrawedge образцы: а) до деформации; б) после деформации

Для исследования кинетики статической релаксации проводятся испытания на двойное изотермическое сжатие по режимам, представленным на рис. 12. Полученные данные предлагается обработать различными методами, позволяющими определить исследуемую релаксацию напряжений.

Рис. 12. Схема экспериментов по исследованию статической рекристаллизации.

На рис. 13 представлен примерный вид результатов, которые необходимо получить:

Рис. 13. Пример полученных результатов на двойное изотермическое нагружение при температуре деформации 1000 º С и степени – 0.2 и при различных паузах выдержки.

Для определения доли релаксированных напряжений за счёт возврата и рекристаллизации , используется выражение:

(4)

где − напряжение деформирования наклёпанного материала до его разгрузки; и − напряжения, соответствующие полной (предел текучести при первом нагружении) и частичной рекристаллизации. Рис. 14 иллюстрирует процедуру расчета доли релаксированных напряжений с использованием формулы (4).

Рис. 14. Иллюстрация к процедуре расчета доли релаксированного материала для одного из экспериментов по двойному нагружению.

Релаксация во время междеформационной паузы протекает за счёт процессов возврата и статической рекристаллизации. Для определения доли релаксации, имеющей место только за счет рекристаллизации, предлагается использовать следующие способы расчета доли рекристаллизованного материала:

Метод “обратной экстраполяции”

В данном методе предполагается, что после небольшой деформации (около 3÷ 5 %) кривая пластического течения после разгрузки совпадает с кривой для полностью отожженного материала. При этом значение напряжение в формуле (4) определяется пересечением линии разгрузки с кривой, полученной наложением кривой предварительного течения на кривую течения после разгрузки (рис. 15).

Рис. 15. Иллюстрация к процедуре расчета доли статически рекристаллизованного материала с использованием метода «обратной экстраполяции» для одного из экспериментов по двойному нагружению.

Метод предложенный Kang

В этом случае доля рекристаллизованного материала определяется усреднением по диапазону деформаций от 0, 02 до 0, 1:

(5)

где N − общее количество измерений в исследованном диапазоне деформаций.

(6)

где значения напряжений , и определяются при степени деформации , как показано на рис. 16).

Метод предложенный Perttula

В этом случае значение напряжения частичной рекристаллизации в выражении (4) определяется, основываясь на том, что при деформации 5% (или более) напряжение пластического течения частично рекристаллизованного аустенита совпадает с напряжением упрочнённого материала, как показано на рис. 17.

Рис. 16. Иллюстрация к процедуре расчета доли статически рекристаллизованного материала

Рис. 17. Иллюстрация к процедуре расчета доли статически рекристаллизованного материала

Работу следует проводить в следующем порядке:

1. Получить 3 образца и приварить к ним термопары.

2. Загрузить поочередно образцы в камеру, запустить управляющие программы №№1-3 на компьютере. Образцы нагреть до температуры 1200 °С, выдержать при этой температуре 1 минуту, охладить до температуры деформации со скоростью 3 °С/с, продеформировать по заданному режиму (рис. 12), варьируя паузы между деформациями, и охладить до комнатной температуры с максимальной скоростью.

3. Переписать полученные файлы №№1-3 с результатами с управляющего компьютера для дальнейшей обработки данных.

4. Построить зависимости напряжения от деформации для трех испытанных образцов, используя полученные файлы №№1-3, в программе Origin.

5. Проверить соответствие заданных параметров деформации фактическим значениям, используя те же файлы и программу.

6..Рассчитать долю релаксированных напряжений за счет возврата и статической рекристаллизации предложенными методами.

7. Сделать вывод о том, как продолжительность междеформационной паузы влияет на доли релаксированных напряжений.

Работу проводят на универсальном комплексе Gleeble-3800 с модулем Hydrawedge. Для исследования используются 3 цилиндрических образца диаметром 10 мм и высотой 15 мм.