Мікромеханізми деформування і руйнування сталі 15Х2МФА

Abstract

Досліджено мікромеханізми деформування і руйнування сталі 15Х2МФА в умовах статичного розтягу і циклічного пружно-пластичного деформування. Досліджено дислокаційну структуру сталі 15Х2МФА після статичного розтягу і циклічного пружно-пластичного деформування. Виявлено, що із зростанням пластичної деформації розтягу, а в умовах циклічного пружно-пластичного деформування із збільшенням амплітуди деформації і кількості циклів, зростає густина дислокацій в малокутових границях. Досліджено мікромеханізми утворення мікротріщин і пор на поверхні і об’ємі сталі 15Х2МФА в умовах циклічного пружно-пластичного деформування. Електронно-мікроскопічні дослідження виявили, що мікротріщини в об’ємі матеріалу утворюються в основному вздовж смугової дислокаційної структури всередині зерен, а також на границях структурних елементів, де є включення дисперсних фаз. Оскільки в процесі циклічного пружно-пластичного деформування зростає густина дислокацій в субграницях, в локальних об’ємах густина дислокацій досягає граничного значення, що приводить до вичерпання пластичності матеріалу і утворення мікротріщин. Зі зростанням густини дислокацій в малокутових границях збільшується густина поверхневих мікротріщин в сталі 15Х2МФА.

The micromechanisms of deformation and fracture of 15Kh2MFA steel under tension and cyclic elasto-plastic deformation was investigated. The dependence of dislocation density in low-angle boundaries from plastic deformation under tension and from relative operating time under cyclic elasto-plastic deformation has been found. The mechanism of microcrack formation on the surface and in the volume of 15Kh2MFA steel under cyclic elasto-plastic deformation was investigated. Analysis of the specimen surfaces has shown that microcracks are caused by cyclic sliding in grains most favourably oriented with respect to the direction of the maximum shear stresses. Transmission electron microscope investigations show that microcracks in the material inside the grains are formed mainly along the band-type dislocation structure parallel to the dislocation subboundary. During cyclic elasto-plastic deformation, the dislocation density on the subboundaries increases, in the local areas the dislocation density becomes limiting and it causes the plasticity limit and microcrack formation. The interrelation of the surface microcracks density with the average dislocation density on low-angle boundaries has been found.