ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ, РАЗМЕРА ЗЕРЕН И ТЕМПЕРАТУРЫ НА МЕХАНИЧЕСКОЕ ДВОЙНИКОВАНИЕ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ Э2412

Рассмотрены особенности деформации мелкозернистой стали Э2412 с содержанием кремния 3,63 % и различным набором размеров зерен, деформирующихся преимущественно двойникованием. Образцы подвергали растяжению на машине Instron-5565 со скоростями относительной деформации ≈ 0,002 ÷ 0,660 с–1 при температурах 183 – 393 К. Исследовали образцы двух типов: около 80 % зерен имели размеры в пределах 1,5 – 9,0 и 0,025 – 0,225 мм. Установлена связь между числом двойников, видом образующейся при нагружении ступени на диаграммах деформации и скоростью деформирования (для зерен dср1 = 3,55 мм). При малых скоростях нагружения за счет высокой скорости роста двойников образование ступеней на диаграммах деформации сопровождается заметным снижением нагрузки. По мере увеличения скорости нагружения величина сброса нагрузки уменьшается, величина Δσ изменяет знак при скорости деформирования ≈ 0,04 с–1. В мелкокристаллической стали (dср2 =0,12 мм) не наблюдается видимых скачков нагрузки при возникновении двойников. В мелкокристаллическом материале малó время роста двойников в зерне, за счет высокой скорости их развития малó и их количество. Построены гистограммы распределения сдвойникованных зерен в зависимости от размера зерен при различных температурах и скоростях нагружения. Выявлено, что максимум распределения сдвойникованных зерен по размеру смещается в сторону более крупного зерна относительно общего распределения зерен поликристалла по размерам. Определено, что существует некоторый оптимальный размер зерен, предпочтительный для развития двойникования, который, как правило, больше среднестатистического размера зерен, определенного в исходном распределении зерен по размерам. Показано, что число двойников в отдельном зерне зависит от температуры испытания и скорости деформирования. Интенсивность двойникования в максимально сдвойникованном образце зависит от температуры и скорости деформирования. Существует температура деформирования, при которой число двойников в зерне постоянно при скоростях деформирования, используемых в работе. 

1. Березовская В.В., Хадыев М.С., Меркушкин Е.А., Соколовская Ю.А. Влияние деформации на структуру, механические и коррозионные свойства высокоазотистой аустенитной стали 07Х16АГ13М3 // Металлы. 2013. № 6. С. 54 – 62.

2. Воронова Л.М., Чащухина Т.И., Дегтярев М.В., Пилюгин В.П. Эволюция и стабильность структуры меди, деформированной при 80 К // Деформация и разрушение материалов. 2011. № 3. С. 9 – 11.

3. Мальцева Л.А., Левина А.В., Логинов Ю.Н. и др. Изменения структуры и свойств при деформации аустенитно-ферритной стали при комнатной и отрицательных температурах // Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. № 11. С. 9 – 15.

4. Каблов Д.Е., Крапошин В.С., Герасимов С.А. Кристаллографический механизм образования двойников под влиянием азота при выращивании монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов // Заготовительные производства в машиностроении. 2012. № 7. С. 37 – 41.

5. Denk J., Dallmeier J., Huber O., Saage H. The fatigue life of notched magnesium sheet metals with emphasis on the effect of bands of twinned grains // International journal of fatigue. 2017. Vol. 98. P. 212 – 222.

6. Khan S.A., Chivavibul P., Sedlak P. etc. M. Analysis of Acoustic Emission Signals during Tensile Deformation of Fe-Si Steels with Various Silicon Contents // Metallurgical and materials transactions a-physical metallurgy and materials science. 2013. Vol. 44A. No. 8. P. 3623 – 3634.

7. Kireeva I.V., Chumlyakov Yu.I., Pobedennaya Z.V. etc. Slip and twinning in the [49]-oriented single crystals of a high-entropy alloy// Russian physics journal. 2016. Vol. 59. No. 8. P. 1242 – 1250.

8. Hai-Tao Liu, Zhen-Yu Liu, Yu Sun etc. Development of l-fiber recrystallization texture and magnetic propertyin Fe–6.5 wt % Si thin sheet produced by strip casting and warm rolling method // Materials Letters. 2013. No. 91. P. 150 – 153.

9. Zhen Zhang, Ming-pu Wang, Nian Jiang, Shu-mei Li. Orientation analyses for twinning behavior in small-strain hot-rolling process of twin-roll cast AZ31B sheet // Materials Science and Engineering. A. 2010. Vol. 527. P. 6467 – 6473.

10. Дробышевская Т.В., Остриков О.М. Задача о расчете напряженно-деформированного состояния, обусловленного единичным двойником в зерне различной формы // Наука и техника. 2016. Т. 15. № 3. С. 247 – 260.

11. Шматок Е.В., Остриков О.М. Влияние трещины поперечного сдвига на особенности распределения напряжений у единичного линзовидного механического двойника в сплавах Ni2MnGa // Механика машин, механизмов и материалов. 2016. № 2. С. 63 – 67.

12. Mizuguchi T., Ikeda K., Karasawa N. Effects of Temperature and Strain Rate on Deformation Twinning in Fe-Si Alloy// Isij international. 2015. Vol. 55. No. 7. P. 1496 – 1501.

13. Huadong Fu, Zhihao Zhang, Yanbin Jiang, Jianxin Xie. Applying the grain orientation dependence of deformation twinning to improve the deformation properties of an Fe-6.5 wt % Si alloy// Journal of Alloys and Compounds. 2016. Vol. 689. P. 307 – 312.

14. Moskalenko V.A., Smirnov A.R., Smolyanets R.V. Low-temperature plastic deformation and strain-hardening of nanocrystalline titanium // Low temperature physics. 2014. Vol. 40. No. 9. P. 837 – 845.

15. Чикова Т.С., Башмаков В.И. Обратимая пластичность металлических монокристаллов на стадии их остаточного двойникования // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки. 2016. № 4. С. 9 – 21.

16. Sharma A., Chhangani S., Madhavan R., Suwas S. Correlation between crystallographic texture, microstructure and magnetic properties of pulse electrodeposited nanocrystalline nickel-cobalt alloys // Journal of magnetism and magnetic materials. 2017.Vol. 434. P. 68 – 77.

17. Mine Y., Nakamichi S., Koga K. etc. Deformation behavior of nano-twinned single crystals of an Fe-19Cr-16Ni austenitic alloy // Materials science and engineering a-structural materials properties microstructure and processing. 2016. Vol. 675. P. 181 – 191.

18. Joshi K., Joshi S.P. Interacting effects of strengthening and twin boundary migration in nanotwinned materials // Journal of the mechanics and physics of solids. 2017. Vol. 101. P. 180 – 196.

19. Моисеев В.Ф., Трефилов В.И. Пластичность при двойниковании. – В кн.: Физическая природа пластической деформации и разрушения металлов. – Киев: Наукова думка, 1969. C. 7 – 15.

20. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. – М.: Металлургия, 1983. – 352 с.

21. Финкель В.М., Савельев А.М., Королев А.П. О температурной зависимости интенсивности и кинетики развития двойникования при динамическом растяжении кремнистого железа // Физика металлов и металловедение. 1979. Т. 47. № 2. С. 411 – 419.

22. Федоров В.А., Плужников С.Н., Плужникова Т.Н. и др. Влияние температуры и скорости нагружения на количественные характеристики сопутствующего двойникования в поликристалле Fe + 3,25 % Si // Деформация и разрушение материалов. 2007. № 7. С. 13 – 16.