Зародження тріщин уздовж міжфазних границь гетерофазних включень типу «фази поруч»

Abstract

UK: Мета дослідження − вивчення особливостей зародження тріщин в гетерофазних включеннях типу «фази поруч» при деформації сталей. Методика. Руйнування гетерофазних включень різних типів досліджували за деформацією зразків зі сталей 08Т, 08Ю, 12ГС, 08кп, 09Г2С, НБ-57, 08ГСЮТФ в інтервалі температур 20...1 200 °С. Зразки сталей 08Т і 08Ю піддавали розтягу, стиску та згину, сталі НБ-57 – розтягу та стиску, сталей 08кп, 08Х, АЦ45Х, АЦ18ХГТ, ШХ15 – розтягу у вакуумі за температур 20…1 200 °С на установках Інстрон-1195 та ИМАШ-5С зі спеціальними захватами, швидкість переміщення яких становила 20 мм/хв. Застосовували такі методи дослідження: петрографія, мікрорентгеноспектральний аналіз та оптична мікроскопія (Неофот-21). Результати. З’ясовано, що різноманітність фаз, що становлять гетерофазні включення типу «фази поруч», викликає їх різну поведінку під час пластичної деформації, проте зародження мікротріщин відбувається уздовж внутрішніх міжфазних границь. Показано, що залежно від рівня пластичності фаз, які становлять включення, ці тріщини можуть бути крихкими або в'язкими, що також пов'язано із впливом температури деформації. Проаналізовано особливості зародження мікротріщин для різних поєднань пластичних і недеформованих фаз гетерофазних включень типу «фази поруч». Обговорюється взаємодія гетерофазних включень типу «фази поруч» та сталевої матриці під час деформації. Наукова новизна. Встановлено особливості зародження мікротріщин, пов'язаних із гетерофазними включеннями типу «фази поруч», що мають різне поєднання крихких та пластичних фаз за деформації сталей у широкому інтервалі температур. З’ясовано, що зародження та поширення мікротріщин у границях включень типу «фази поруч» відбувається як у фазах, так і уздовж внутрішніх міжфазних границь. Показано, що критичні ступені деформації зразків, за досягнення яких виникали помітні мікротріщини уздовж внутрішніх міжфазних границь, залежать від температури та природи фаз включень. Критичні ступені деформації зразків, за досягнення яких виникали помітні мікротріщини уздовж внутрішніх міжфазних границь, залежать від температури та природи фаз включень «фази поруч». Показники критичних ступенів деформації визначають рівень когезивної міцності внутрішніх міжфазних границь гетерофазних включень «фази поруч». Практична значимість. Використання отриманих результатів дозволить розробити технології отримання сталей з регламентованими видами гетерофазних неметалевих включень, що дозволить суттєво підвищити їх технологічні та експлуатаційні характеристики, а також запобігти утворенню різноманітних дефектів у процесі обробки сталей тиском та експлуатації виробів.

EN: Purpose of research. Investigation into crack initiation features in heterophase inclusions of the “phase side by side” type during steel deformation. Methods. Destruction of various types heterophase inclusions is investigated during the deformation of samples from steels 08Ti, 08Al, 12MnSi, 08unk, 09Mn2Si, 08GSiAlTiV in the temperature range 20...1 200 °С. Samples of 08Ti and 08Al steels are subjected to tension, compression and bending, steel HB-57 − to tension and compression, steel 08unk, 08Cr, ATs45X ,ATs18XGT − to tension in vacuum at temperatures of 20...1 200 °С on experimental settings with special grips, which motion speed was 20 mm/min. Methods of investigation – petrography, X-ray microanalysis and optical microscopy were used. Results. It has been found that the diversity of phases composing the heterophase inclusions of the “phase side by side” type leads to their different behaviour under plastic deformation. The microcracks nitiation occurs along the internal interphase boundaries. Depending on the plasticity level of the phases composing the inclusion, these cracks can be brittle or ductile, which is also related to the effects of the deformation temperature. The features of microcracks initiation for different combinations of heterophase inclusions plastic and non-deformed phases of the “phase side by side” type are analysed. The interaction between heterophase inclusions of the “phase side by side” type and the steel matrix during deformation is discussed. Scientific novelty. The features of microcrack initiation related to heterophase inclusions of “phase side by side” type with different combination of brittle and plastic phases during steels deformation in a wide temperature range is determined. It was found that the microcracks initiation and spreading within inclusions “phase side by side” type occurs both in phases and along internal interphase boundaries. It is shown that the critical degrees of samples deformation, at which significant microcracks along the internal interphase boundaries occur, depend on the temperature and the inclusion phase. The critical degrees of samples deformation, upon reaching which significant microcracks occurred along the internal interphase boundaries, depended on the temperature and the nature of the “phase side by side” inclusions. The values of the critical degrees of deformation determine the level of cohesive strength of the internal interphase boundaries of the heterophase inclusions “phase side by side”. Practical significance. The use of obtained results will make it possible to develop technologies for producing steels with regulated types of heterophase non-metallic inclusions. This will substantially improve their technological and performance characteristics and prevent the various defects formation in the steel pressure treatment and the products operation.