4. Экспериментальные результаты и их обсуждение

4.1. Калориметрическое изучение мартенситного γ→α'-превращению при деформации стали 12х18н10т

М еханические испытания на растяжение со скоростью 0.5 мм/мин при комнатной температуре проводили непосредственнно в калориметре. В процессе эксперимента одновременно регистрируются диаграмма "нагрузка F - удлинение Δ " (рис 7) и "скорость тепловыделения времия t ".

рис.7. Диаграмма "нагрузка-удлинение"

Из экспериментальных данных с помощью разработанного пакета программ рассчитывали деформационные зависимости A, Q, E_s и P (рис 8).

рис. 8. Деформационные зависимости работы A, теплоты Q, латентной энерги E_s .

В о время растяжения через определеннные интервалы времени остановливали разрывное устройство, разгружали образец и определяли магнитные свойства сталного образца, связанные с образованием и накоплением мартенситной α'-фазы. Распределение магнитной α'-фазы по образцу определяли с помощью магнитомера "Феритскопа" .

Рис.9. Зависимость относительной запасенной энергии и мартенситной α'-фазы от степени деформации

Рис.10. Зависимость выделившегося тепла от степени деформации

На рис. 9 и 10 представлены графики изменения величин относительный запасенной и диссипированной энергий, а также количества ферромагнитной фазы с ростом степени деформации. Из рис. 9 видно, что в начале растяжениия наблюдается значительный прирост относительной запасенной энергии. Однако, после достижения максимума скорость накопления энергии уменьшается вплоть до ε_кр =30% . Дальнейшее деформирование приводит к замедлению скорости уменьшении относительной запасенной энергии. В то же время при критической степени деформации начинает возрастать скорость диссипации энергии. (Этот эффект отсутствует в случае растяжения стали типа 12Х18Н10Т при температуре 100⁰С). Возможным объяснением этого эффекта является то, что в процессе деформирования стали при ε_кр =30% начинается мартенситное γ→α'-превращение, которое сопроваждается увеличением скорости накопления внутренней энергии и выделением дополнительного количества тепла. Из 1-го графика на рис 1 видно, что на кривой деформационного изменения относительной запасенной энергии можно условно выделить на четыре участка характеризующияя различной скоростью уменьшения величены Р. В 1-м интервале (24%<ε<30%) скорость относительной запасенной энергии уменьшается, во 2-м интервале (30%<ε<55%) скорость уменьшения относительной запасенной энергии замедляется. Это связано мартенситным γ→α'-превращением. В 3-м и 4-м интервале (55%<ε<70%) и (70%<ε<92%) скорость уменьшения относительной запасенной энергии изменяется, что соответствует увеличению скорости мартенситного γ→α'-превращения.

4.2. Изучение особенности мартенситных превращения инициируемой деформацией нержавеющей стали Fe-Cr-Ni

О бразец испытывался на растяжение на универсальной испытательной машине "Инстрон-1195" при комнатной температуре со скоростью 0.5мм/мин. В процессе растяжения непосредственно регистрировалась диаграмма "нагрузка-удлинение" (рис.11).

рис. 11. Диаграмма "нагрузка-удлинение"

Методом цифровой оптической экстензометрии были определены значения истинных напряжении и истинных деформаций (рис.12).

рис. 12. Диаграмма "напряжение-деформация" : 1-истинная кривая; 2-инженерная кривая

Во время растяжения с помощью магнитометра "ФЕРИТСКОПА" определяли распределение магнитной фазы по длине образца (рис. 12) и зависимость количества мартинситной α'-фазы от степени деформации (рис 13).

рис 13. Распределение мартенситные α^'-фазы по длине образца

В процессе растяжения α^'-фаза образуется и накапливается неравномерно по длине образца. Из рис. 13 видно, что оно однородно на начальной стадии растяжения, но при локализации деформации α^'-фаза выделяется в основном в области образования и развития шейки в образце. На рис. 13 этой области соответствует точка 2.

рис. 14. Зависимость количества мартенситной α'-фазы от степени деформации

И з рис. 14 видно, что изменение мартенситной α^'-фазы в области шейки (2^я точка) во время растяжения происходит по экспоциональному закону.

рис.15. Зависимость истинного напряжения и количества α'- фазы в различных точках деформированного образца

Определяя после концах растяжения площадь сечения образца в каждой расчетной точке по длине и используя известные данные нагрузки, определяли распределение "истинного" напряжения по длине образца (рис.15). Из рисунка видно, что в области шейке истинное напряжение больше чем вдали от нее и соответственно количества мартенсита больше в этой точке.

рис.16. Зависимость мартенситные γ→α'-превращении в стали 12Х18Н10Т от скорости деформации

С целью определение влияние скорости деформации на закономерности мартенситной превращения испытывали стальные гантелеобразные образцы. Скорость растяжение варьировали от 0.5 мм/мин до 2 мм/мин. Во время растяжения неоднократно останавливали разрывную машину и не разгружая образец измерили содержание ферромагнитной фазы с помощью зонда "Феритскопа". Таким образом на рис. 16 приведены значения полной деформации.

Полученые результаты дали обработали с помощью специально разработанных программ для компьютера и представляли в виде кривых (Рис.16). Согласно полученным данным с ростом скорости деформации количество образование мартенсита α'-фаза уменьшается.