Влияние неметаллических включений на формирование структуры стальной матрицы при взрывном нагружении

Abstract

RU: Цель работы – исследование локализации деформации вблизи включений в сталях с разным типом металлической матрицы и поведения самих включений при импульсном нагружении. Методика. Проводили динамическое нагружение образцов сталей Э3 и 08Х18Н10Т по схеме метания тонкой пластины. Давление по расчету составляло 80…90 ГПа, скорость деформации 100 с-1, время воздействия 1,5·10-6 с. Исследования выполняли несколькими методами: металлографическим («Neophot-21»), электронномикроскопическим (JSM-35). Результаты. Исследованы особенности локальных изменений структуры стальной матрицы вблизи неметаллических включений при импульсном нагружении. Обсуждаются процессы локализации деформации вблизи включений в сталях с разным типом металлической матрицы и поведения самих включений при импульсном нагружении. Проанализировано влияние физических особенностей. Установлено, что напряжения, локализованные в стальной матрице вблизи включений, вызывают их разрушение. Научная новизна. Проведен анализ зон пластической релаксации в стальной матрице, позволивший утверждать об образовании областей с различной ориентировкой, что свидетельствует о сдвигово-поворотной переориентации этих зон релаксации напряжений вблизи включений в результате пластической деформации, имеющей волновую природу. Определены общие закономерности структурообразования и показано влияние типа кристаллической решетки матрицы сталей Э3 и 08Х18Н10Т на развитие локализации деформационных процессов вблизи включений. Практическая значимость. Полученные результаты помогут разработать режимы импульсной обработки давлением, позволяющие влиять на формирование структуры вблизи неметаллических включений в сталях раличного назначения.

UK: Мета – дослідження локалізації деформації поблизу включень у сталях із різним типом металевої матриці і поведінки самих включень за імпульсного навантаження. Методика. Проводили динамічне навантаження зразків сталей Е3 і 08Х18Н10Т за схемою метання тонкої пластини. Тиск за розрахунком становив 80...90 ГПа, швидкість деформації 100 с-1, час впливу 1,5 · 10-6 с. Дослідження виконували декількома методами: металографічним («Neophot-21»), електронномікроскопічним (JSM-35). Результати. Досліджено особливості локальних змін структури сталевої матриці поблизу неметалевих включень за імпульсного навантаження. Обговорюються процеси локалізації деформації поблизу включень у сталях із різним типом металевої матриці і поведінки самих включень за імпульсного навантаження. Проаналізовано вплив фізичних особливостей високошвидкісної деформації на формування структури сталей і процеси її локалізації поблизу включень. Установлено, що напруження, локалізовані в сталевій матриці поблизу включень, викликають їх руйнування. Наукова новизна. Проведено аналіз зон пластичної релаксації в сталевій матриці. Це дозволило стверджувати про утворення областей з різним орієнтуванням, що свідчить про зсувно-поворотну переорієнтацію цих зон релаксації напружень поблизу включень у результаті пластичної деформації, яка має хвильову природу. Визначено загальні закономірності структуроутворення та показано вплив типу кристалічної решітки матриці сталей Е3 і 08Х18Н10Т на розвиток локалізації деформаційних процесів поблизу включень. Практична значимість. Отримані результати допоможуть розробити режими імпульсної обробки тиском, що дозволить впливати на формування структури поблизу неметалевих включень у сталях різного призначення.

EN: Purpose. The goal of this work was to study the localization of deformation near inclusions in steels with various types of metal matrix and the behavior of the inclusions themselves under pulsed loading. Methodology. Dynamic loading of the samples of steels E3 and 08H18N10T was carried out according to the scheme of throwing a thin plate. The calculated pressure was 80...90 GPa, strain rate 100 s-1, exposure time 1.5 · 10-6 s. The studies were carried out by several methods: metallographic ("Neophot-21"), electron microscopic (JSM-35). Findings. The features of local changes in the structure of the steel matrix near nonmetallic inclusions under pulsed loading were studied. The processes of localization of deformation near inclusions in steels with various types of metal matrix and the behavior of the inclusions themselves under pulsed loading are discussed. The influence of the physical features of high-speed deformation on the formation of the structure of steels and the processes of its localization near inclusions were analyzed. It was established that stresses localized in a steel matrix near the inclusions cause their destruction. Scientific novelty. The analysis of plastic relaxation zones in a steel matrix was carried out, which made it possible to confirm the formation of regions with various orientations, which indicates a shear-rotational reorientation of these stress relaxation zones near inclusions as a result of plastic deformation having a wave nature. The general patterns of structure formation were determined and the influence of the crystal lattice type of the matrix of steels E3 and 08H18N10T on the development of localization of deformation processes near inclusions was shown. Practical relevance. Using the results obtained will allow us to develop pulsed pressure treatment regimes that allow you to influence the formation of the structure near non-metallic inclusions in various steels.