ОБОБЩЁННЫЕ ДИАГРАММЫ И УРАВНЕНИЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННОЙ СТАЛИ СТ.3

Abstract

Изучены процессы рекристаллизации стали Ст.3 в ферритном состоянии. Образцы диаметром8 мми высотой10 ммдеформировали сжатием при 20 ºС на 20 – 80 %, отжигали при 400 – 735 ºС в течение от 5 минут до 10 часов и охлаждали на воздухе. На образцах определяли размер зерна на продольных (по отношению к оси сжатия) шлифах. После разделения всего массива экспериментальных данных (степень деформации ε,  температура Т и время отжига τ , размер зерна D) на 3 группы (нет рекристаллизации, начало и конец первичной рекристаллизации) методом дискриминантного математического анализа найдены уравнения гиперплоскостей, наилучшим образом разделяющих эти группы. Показано, что рекристаллизация не наблюдается, если температура ниже 465 ºС, либо если степень деформации ниже 20 % при любых сочетаниях остальных параметров. Деформированная структура полностью рекристаллизуется, если экспериментальные точки находятся в области параметров: Т > 550 °С, е > 40 %, τ  > 30 мин. Самое большое измельчение зерна (до 7 – 10 мкм) получали после деформации с максимальной степенью (80 %). Первая критическая (физическая) степень деформации, после которой размер рекристаллизованного зерна больше исходного, отсутствует. Вторая критическая (техническая) степень деформации составляет 25 – 35  % для температур 530 – 735 ºС - при таких степенях наблюдалось измельчение зерна в сравнении с исходным деформированным состоянием.

Математическую связь размера рекристаллизованного зерна с параметрами опытов анализировали двояко: по Аррениусу в виде D = A ∙ (ε)^N ∙(τ)^M ∙ exp( - Q/RT), и по Холломону с линейной зависимостью от температуры (D ~ T). Решение по Аррениусу  дало следующее уравнение log (D) = 2,08 -0,33 ∙ log(ε) + 0,023 ∙ log(τ) – 967,31 ∙ 1/T. Из него найдена энергия активации процесса рекристаллизации, равная ~18000 Дж/моль. Для случая анализа по Холломону предложено в качестве параметра Холломона использовать функцию вида Р_Н = Т/1000 · [ С_Н - log(τ) + log(ε)], а константу Холломона С_Н находить численными методами. Для этих условий получено уравнение d = -21,317 - 0,034 · T + 0,0032 · log(τ) · T - 0,0032 · log(ε) · T. Точность обоих описаний, определённая через сумму квадратов отклонений измеренных значений размеров зёрен от рассчитанных, равна ~ 3,3 мкм или (при нормировке на среднее значение)  ~ 20 % .