Аннотация
Актуальность: в статье рассмотрена научно-технологическая задача по особенностям образования структуры поверхностных слоев тонкой холоднодеформированной проволоки вследствие изменения характера деформации при изменении ее диаметра. Цель: исследования особенностей формирования микроструктуры в поверхностных слоях тонкой проволоки и установление закономерностей этого формирования. Определение возможности управления процессом структурообразования по сечению проволоки для обеспечения наилучшего комплекса механических и потребительских свойств. Методы исследования: в качестве материала исследования применяли тонкую латунированную проволоку диаметрами 1,75; 1,73; 1,574; 1,325; 1,113; 0,933 мм из стали марки 80 промышленного производства. Ис-следование проводилось с применением растрового электронного микроскопа (РЭМ) фирмы JEOL при увеличениях 2000, 5000 и 20000, измерение микротвердости проводили на микротвердомере DUH – 211S SHIMADZU. Результаты исследования: выявлена приповерхностная зона с наличием турбулентного характера образования структуры, связанной с наличием в этой зоне сдвиговых напряжений, формирующих наряду с основными сдвиговыми деформациями дополнительную ротационную моду деформации. Ориентировочно установлена глубина залегания от поверхности и протяженность по радиусу такого аномального слоя. Показано,что с увеличением степени холодной деформации возрастает степень как общего упрочнения металла, так и турбулизации поверхностного слоя.Это подтверждается динамикой изменения микротвердости в зависимости от степени деформации при волочении. Так, при малых степенях деформации распределение микротвердости по радиальному направлению от поверхности имеет нестабильный характер, с повышением степени деформации наблюдается отчетливый градиент поведения микротвердости с макси-мальным ее значением на поверхности в участках аномальной турбулизированной структуры, так как при волочении тонкой проволоки скорость деформации на поверхности выше, чем в объеме металла. С повышением степени деформации возрастает и интенсивность (скорость) роста твердости. Новые полученные знания можно использовать при определении предельной деформируемости катанки и проволоки при волочении с установлением комплекса структурных и качественных параметров тонкой проволоки.
Ключевые слова
Холодная деформация, проволока малых диаметров, сдвиговая деформация, поверхностный турбулизированный слой, прочностные свойства, микротвердость, РЭМ.
1. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. М.: Метал-лургия, 1971. 448 с.
2. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Ч. 2. М.: Машиностроение, 1974. 368 с.
3. Кулеша В.А. Производство микропроволоки. Магнитогорск: МГТУ, 1999. 114 с.
4. Терских С.А., Покачалов В.В., Терских Д.С. Особенности изготовления арматурной проволоки из сорбитизирован-ной катанки с учётом проявления масштабного эффекта // Обработка сплошных и сложных материалов: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. проф. М.В. Чукина. Магнитогорск: МГТУ, 2008. С. 68–73.
5. Kazuki Hosoda. Effect of die semi-angle and multi-pass drawing on additional shear layer / Kazuki Hosoda, Motoo Asakawa, Satoshi Kajino, Y Maeda//Wire Journal. 2008, November. P. 68–73.
6. Столяров А.Ю., Харитонов В.А. Определение глубины слоя дополнительной сдвиговой деформации при волоче-нии тонкой проволоки // Сталь. 2012. № 12. С. 45–47.
7. Griffiths BJ. Mechanisms of White Layer Generation With Reference to Machining and Deformation Processes / BJ Griffiths // Transactions of the ASME. 1987. 530/Vol. 109. Р. 525–530.
8. Износ в парах трения как задача физической мезомехани-ки / Панин В.Е., А.В. Колубаев, А.И. Слосман и др. // Физи-ческая мезомеханика. 2000. Т. 3. №1. С. 67–74.
9. Тарасов С.Ю., Рубцов В.Е. Сдвиговая неустойчивость в подповерхностном слое материала при трении // Физика твёрдого тела. 2011. Т. 53. Вып. 2. С. 336–340.
10. Scale-dependent subsurface deformation of metallic materials in sliding / A Kolubaev, S Tarasov, O Sizova, E Kolubaev // Tribology International. 2010. V. 43. Р. 695–699.
11. Гольдштейн Р.В., Александров С.Е. Подход к предсказанию формирования микроструктуры материала вблизи поверхностей трения при развитых пластических деформациях // Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17. № 5. С. 15–20.
12. Alexandrov S. Singular solutions in viscoplasticity under plane strain conditions / S. Alexandrov, Y Mustafa // Meccanica. 2013. V.48. P. 2203–2208.
13. Alexandrov S. Generation of a Fine Grain Layer in the Vicinity of Frictional Interfaces in Direct Extrusion of AZ31 Alloy/Sergei Alexandrov, Yeau-Ren Jeng, Yeong-Maw Hwang // Transactions of the ASME. 2015. Vol. 137 (Oct). P. 121003-1-9.
14. Alexandrov S. A numerical method for determining the strain rate intensity factor under plane strain conditions / Sergei Alexandrov, SY Kuo, YR Jeng// Continuum Mech. Thermodyn. 2016. 28. P.977–992.
15. Sanabria V. Microstructure Evolution of Friction Boundary Layer During Extrusion of AA 6060/V Sanabria, S Mueller, W Reimers // Procedia Eng. 2014. 81. Р. 586–591.
16. Парусов В.В., Сычков А.Б., Парусов Э.В. Теоретические и технологические основы производства высокоэффективных видов катанки. Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС, 2012. 376 с.
17. Металлургические и металловедческие аспекты произ-водства высокоуглеродистой катанки / А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, А.Ю. Столяров, М.А. Шекшеев, С.Ю. Жукова, С.О. Малашкин. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. 257 с.
18. Производство высокопрочной стальной арматуры для железобетонных шпал нового поколения / М.В. Чукин, А.Г. Корчунов, В.А. Бакшинов, М.П. Барышников, Г.С. Гун и др.; под общ. ред. М.В. Чукина. М., 2014.
19. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Молочкова О.С. Вли-яние химического состава, условий охлаждения при за-твердевании на структуру и свойства жароизносостойких комплекснолегированных железоуглеродистых сплавов // Технология металлов. 2013. №1. С. 10–14.
20. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Миронов О.А. Влияние химического состава на формирование структуры и свойств жароизносостойких чугунов // Изв. вузов. Черная металлургия. 2007. №3. С. 44–47.
21. Брялин М.Ф., Колокольцев В.М., Гольцов А.С. Повышение эксплуатационных свойств отливок из жароизносостойких хромомарганцевых чугунов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Но-сова. 2007. №4. С. 22–25.
22. Формирование структуры и свойств ванадиевых чугунов при их затвердевании в различных формах / Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Емелюшин А.Н., Потапов М.Г. // Изв. вузов. Черная металлургия. 2005. №4. С. 41–43.
23. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Молочков П.А. Струк-тура и износостойкость хромованадиевых чугунов // Изв. вузов. Черная металлургия. 2004. №7. С. 25–28.