ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механические свойства железомарганцевых сплавов высокой чистоты из "Высокомарганцовистые стали и сплавы " Использование железомарганцевых сплавов в элементах конструкций вызывает необходимость изучения всего комплекса механических свойств. Тем более, что несмотря на большой интерес к железомарганцевым сплавам, систематические исследования механических свойств отсутствуют. Имеющиеся литературные данные относятся к отдельным концентрационным интервалам часто без учета предыстории сплава и носят разрозненный, порой противоречивый характер [1, 2, 66, 142, 143, 173]. [c.148] На рис. 59 приведена схематическая концентрационная зависимость механических свойств железомарганцевых сплавов, содержащих от 8 до 30% Мп, по данным И. Н. Богачева [2], в остальных работах рассмотрены механические свойства в более узких интервалах содержания марганца. [c.148] Температурная зависимость механических свойств железомарганцевых сплавов, так же, как и концентрационная, изучена недостаточно и на ограниченном числе сплавов [1, 132, 143, 173]. Оценка механических свойств железомарганцевых сплавов, содержащих от 2 до 55% Мп, в зависимости от чистоты выплавки, типа кристаллической решетки, содержания марганца, фазового состава (в исходном состоянии и при деформации) и температуры испытания впервые была проведена в данной работе. [c.148] Аустенитные железомарганцевые сплавы нестабильны и под влиянием низких температур и деформации в них могут образовываться е- и а-фазы, вот почему целесообразно было выявить влияние этих структурных составляющих на уровень механических свойств и провести исследование свойств в сравнении а-, е- и у-твердых растворов. [c.149] Химический состав опытных сплавов приведен в табл. 6, 7. [c.149] Испытания на одноосное растяжение на стандартных образцах при комнатной температуре и — 196°С проводили при скорости испытания 2 мм/мин. [c.149] Точное определение параметров деформации при испытании на растяжение нестабильных железомарганцевых сплавов требует записи деформации от сигнала экстензо-метра (чтобы исключить деформацию машины и захватов), а также изменения масштаба записи на разных участках кривой растяжения. [c.149] Изменение механических свойств закаленных железомарганцевых сплавов высокой чистоты в интервале концентраций 4—54% Мп при температурах испытания + 20 и — 196°С представлено на рис. 60. [c.149] При охлаждении до — 196°С прочностные характеристики увеличиваются почти вдвое, а пластические свойства несколько уменьшаются. Интенсивность изменения как прочностных, так и пластических свойств зависит от содержания марганца и увеличивается с уменьшением его концентрации [173]. [c.149] Область а-сплавов распространяется до 9% Мп. В этой-области при содержании марганца до 2% сплавы имеют ферритную структуру, которая характеризуется низким сопротивлением деформации и высокой пластичностью. [c.150] В сплавах, содержащих 4—6% Мп, при замедленном охлаждении образуется бейнитная структура, которая обусловливает более высокое сопротивление деформации и более низкие пластические свойства по сравнению с феррит-ной структурой. При быстром охлаждении эти сплавы приобретают структуру реечного мартенсита с более высокой прочностью, но и более низкой пластичностью. [c.150] Понижение температуры испытания до — 196°С приводит к резкому повышению прочности, пластические свойства при этом несколько снижаются (рис. 61, а, б пунктирная линия). У сплавов с мартенситной структурой способность к локализации деформации резко увеличивается от 3 до 60% за счет ничтожно малой способности к пластической деформации (рис. 61,6). Низкий уровень пластических, свойств и отсутствие их роста в данном концентрационном интервале обусловлены хрупкостью а-фазы. [c.152] Увеличение концентрации марганца свыше 9% сопровождается качественным изменением структуры — переходом к сплавам на основе е-мартенсита, при этом пластические свойства растут, а прочностные падают. Уменьшение количества а-фазы в структуре закаленных сплавов согласуется с наблюдаемым в данном интервале концентраций марганца уменьшением предела текучести, поскольку ОЦК-решет-ка а-фазы обладает значительно большим сопротивлением деформации, чем ГЦК и ГПУ решетки у 7- и е-фаз [1]. [c.152] Граничные сплавы с содержанием 9—12% Мп характеризуются высоким уровнем сопротивления деформации. По фазовому составу это двух (а-Ье)-, или трех (a-bje-b + у)-фазные сплавы, но доминирующей фазой в них является а-мартенсит, кристаллы которого по мере увеличения содержания марганца приобретают двойниковую-ориентацию [128, 159]. При этом, по мнению авторов работы [159], исходное сопротивление нагрузкам не изменяется, но несколько увеличивается склонность а-мартен-сита к упрочнению при деформации. [c.152] Примечание В числителе — фазовый состав недеформированных об-гразцов в знаменателе — после деформации на поверхности разрушения при той же температуре испытания. [c.153] Одна из возможных причин аномального изменения свойств сплавов с 22—24% Мп — в степени развития мар-тенситного превращения при деформации. Как было показано в работе [58], оптимальная интенсивность мартенсит-ного превращения, обеспечивающая высокий уровень прочности и пластичности, соответствует степени деформации не ниже 20—30% и количеству образующегося мартенсита деформации не выше 50—60%. В наших исследованиях параметры деформации сплава Г24 близки к указанным выше при комнатной температуре испытания относительное удлинение составляют 30% и относительное сужение 42% при —196 С относительное удлинение повышается до 45%, за счет релаксационной роли мартенситного превращения при деформации, относительное сужение составляет 30% (см. рис. 61,6) количество образующейся а-фазы деформации 43% (см. табл. 13). [c.154] Вторая причина — в высокой способности к деформационному упрочнению аустенитной матрицы, а ее в исходной структуре сплава Г24 больше, чем в сплаве Г17. Присутствие кристаллов 7- и е-фаз, границы раздела между которыми являются эффективными барьерами для распространения сдвига, в свою очередь повышает предел текучести [173]. [c.154] Для 7-сплавов, содержащих более 29% Мп, механические характеристики определяются свойствами стабильного железомарганцевого аустенита. Однофазные у-сплавы значительно уступают по прочности сплавам на основе е-мартен-сита, но превосходят последние по пластическим свойствам. Незначительное увеличение сопротивления деформации с ростом содержания марганца объясняется слабым твердорастворным упрочнением [159]. [c.155] Прочностные свойства сплавов с 35—54% Мп слабо зависят от состава при испытаниях при комнатной температуре, с понижением температуры до — 196°С чувствительность прочностных характеристик к содержанию марганца увеличивается. Следует отметить высокую упрочняемость аустенитных железомарганцевых сплавов с понижением температуры (в отличие от никелевых аустенитных сплавов), что может быть обусловлено образованием гексагональной е-фазы при пластической деформации (см. табл. 13), а в случае стабильного фазового состава, при отсутствии выделения упрочняющей фазы, образованием по плоскостям скольжения дефектов упаковки, что является значительным препятствием протеканию пластической деформации [174]. [c.155] Образование кубического, как и гексагонального мар-тенсита деформации, с одной стороны, служит дополнительным источником локального перенапряжения, и тогда способствует более быстрому развитию разрушения с другой стороны, являясь дополнительным механизмом релаксации напряжений, приводит к снижению сопротивления пластической деформации. Возникновение мартенситных кристаллов снимает локальное перенапряжение -и предотвращает зарождение или распространение трещин. Аналогичен и механизм влияния двойников деформации, число которых и степень их участия в повышении пластичности растет с понижением температуры испытания. При деформационной двойниковании увеличиваются равномерные составляющие относительного удлинения и сужения, а соответствующие сосредоточенные уменьшаются. Плотность расположения двойников деформации и их размеры в значительной степени зависят от содержания марганца, чистоты выплавки, температуры испытания и степени пластической деформации. Вклад в повышение уровня относительного удлинения за счет двойникования в сплаве Г29 больше, чем в сплаве Г17, как больше и сам всплеск относительного удлинения. [c.156] Вернуться к основной статье