Systems. Methods. Technologies 1 (37) 2018

Systems Methods Technologies. S.A. Mashekov et al. Structure and properties … 2018 № 1 (37) p. 36-44 42 жимы 3 и 4), привело к формированию в продольном и поперечном сечениях заготовки однородной и равно- осной структуры. При этом происходит дальнейшее измельчение зеренно-субзеренной структуры. В ре- зультате прохождения разупрочняющих процессов в металле заготовки формируется полигонизованная или рекристаллизационная структура по всему объему про- катываемых полос со средним размером зерен около 8– 12 мкм. В приграничных областях зерен образуются большеугловые границы. Плотность дислокаций очень высокая, и подсчитать ее величину по изображениям структуры не представилось возможным. Такое эффективное измельчение структуры по всему сечению заготовки связано со знакопеременной деформацией в продольном и поперечном сечениях заготовки. При этом происходит смещение образую- щихся при прокатке выступов и впадин по ширине прокатываемой полосы, что создает дополнительные макросдвиги по сечению заготовки. Создание этих макросдвигов приводит к дополнительному измель- чению структуры металлов и сплавов, т. е. создаются дополнительные условия для получения качественно- го проката. Можно предположить, что с ростом степени дефор- мации на последующих проходах прокатки в ВВ из- мельчение структуры происходит не только двойнико- ванием, но и формированием ячеистых субструктур в результате развития процессов скольжения дислока- ций. При больших степенях накопленной деформации границы бывших двойников и субзерен трансформи- руются в большеугловые. Таким образом, при прокатке в ВВ действие знако- переменных механизмов деформации обеспечивает фрагментацию и переориентацию кристаллической решетки. При этом в поперечном направлении заготов- ки с высокой плотностью формируются большеугло- вые границы. Для исследования влияния прокатки в ПКС на фор- мирование микроструктуры алюминиевого сплава АД31 пòлосы, прокатанные в ВВ, далее прокатывали на ПКС при температуре 20 ° С. Изучение структуры показало, что прокатка при комнатной температуре существенно влияет на микроструктуру сплава. Мик- роструктура полос из алюминиевого сплава АД31 по- сле прокатки в ВВ с двумя и четырьмя проходами и прокатки на ПКС (режимы 1 и 2) характеризуется на- личием субзерен, образовавшихся внутри бывших по- лос деформации. Средний размер субзерен составляет 17–26 мкм. Прокатка на ПКС заготовок, деформированных в ВВ шестью и восемью проходами (режимы 3 и 4), при- водит к образованию структуры с ультрамелкозерни- стым размером. В результате прохождения разупроч- няющих процессов по всему объему прокатываемых полос формируется структура в диапазоне ультрамел- козернистого размера от 940 до 1 370 нм. Полученная ультрамелкозернистая структура характеризуется од- нородностью по размерам зерен во всем объеме мате- риала. На изображениях микроструктуры после про- катки на ПКС наблюдались отчетливые изображения границ зерен. Вид микроструктуры указывал на фор- мирование зерен с преимущественно большеугловыми границами. Таким образом, эволюция структуры алюминиевого сплава АД31 в процессе прокатки в ВВ и на ПКС про- исходит в следующем порядке: – образование деформационной субструктуры (дис- локационной и двойниковой) с полосами шириной по- рядка 12–27 мкм; – формирование поперечных границ внутри полос, повышение внутренних напряжений и искажений ис- ходной кристаллической решетки; – развитие разупрочняющих процессов как полиго- низация и первичная рекристаллизация с формирова- нием ультрамелкозернистой структуры размером 940 – 1 370 нм. В работе произведена оценка параметров прочности и пластичности сплава АД31 после прокатки в ВВ и ПКС, а также термообработки. Следует отметить, что на прочностные свойства ультрамелкозернистых мате- риалов влияет не только средний размер зерна, но, главным образом, природа, размер и распределение дисперсных частиц. Дополнительно проведенное EDS- картирование поверхности (энергодисперсионный рентгеновский микроанализ, картирование поверхно- сти по элементному составу) показало, что в сплаве АД31 на границах зерен выделяются фазы Mg 2 Si. Сплав, деформированный двумя, четырьмя и ше- стью проходами в ВВ и прокатанный на ПКС (режимы 1, 2 и 3), демонстрирует более низкие показатели прочности и пластичности, чем после прокатки восе- мью проходами в ВВ и на ПКС. Это связано с тем, что структура сплава после деформирования двумя, че- тырьмя и шестью проходами в ВВ и прокатки на ПКС состоит из сравнительно крупных и средних зерен (в зависимости от количества проходов) и содержит строчечные скопления фазы Mg 2 Si, расположенные под углом 45° к оси растяжения, т. е. они совпадают с направлением действия максимальных сдвиговых на- пряжений. Показано, что сплав АД31 после прокатки восемью проходами в ВВ и на ПКС (режим 4) демонстрирует наиболее высокие механические свойства. По всей ви- димости, это обусловлено оптимальным сочетанием структурного упрочнения, связанного с размером зе- рен, и дисперсионного упрочнения, связанного, глав- ным образом, с когерентными частицами Mg 2 Si фазы в теле зерен. Выводы 1. Прокатка в нижнем левовинтовом и верхнем пра- вовинтовом валках с противоположно располагающи- мися выступами и впадинами приводит к локализации интенсивности деформации на начальном этапе про- катки в контактных зонах заготовки, а на последующих этапах — в зонах под наклонными участками выступов и впадин валков.