Моделирование горячей деформации стали 08Х18Н10Т (AISI 321) одноосным сжатием

Автор: Рущиц Сергей Вадимович, Ахмедьянов Александр Маратович, Перевозчиков Данил Викторович, Маковецкий Александр Николаевич, Еремин Виктор Николаевич

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy

Рубрика: Металловедение и термическая обработка

Статья в выпуске: 2 т.21, 2021 года.

Бесплатный доступ

Изучено деформационное поведение стали 08Х18Н10Т в интервале температур 1000-1280 °C и скоростей деформации в диапазоне 0,01-1 с-1, характерных для операций прошивки литых заготовок в производстве бесшовных труб. Горячая деформация осуществлялась одноосным сжатием цилиндрических образцов на симуляторе термомеханических процессов Gleeble 3800. Показано, что напряжения течения падают с повышением температуры и уменьшением скорости деформации в соответствии с изменением параметра Зинера - Холломона (Z) температурно-скоростного режима деформации. Вид кривых напряжение - деформация указывает на то, что при низких значениях параметра Z горячая деформация стали 08Х18Н10Т сопровождается динамической рекристаллизацией, а при его высоких значениях - динамическим возвратом. Вывод о смене основного механизма динамического разупрочнения с изменением параметра Z подтвержден микроструктурными исследованиями. Из анализа пиковых и установившихся напряжений течения определена величина эффективной энергии активации горячей деформации, требуемая для расчета параметра Зинера - Холломона. Установлено, что переход от полностью динамически рекристаллизованной структуры к структуре, содержащей в основном вытянутые нерекристаллизованные зерна, происходит в узком интервале значений Z. Определено критическое значение параметра Зинера - Холломона, выше которого в исследуемой стали происходит резкое подавление динамической рекристаллизации. Получен набор выражений, позволяющих по заданному температурно-скоростному режиму горячей деформации рассчитать пиковые напряжения течения; критические деформации, требуемые для начала и полного завершения динамической рекристаллизации, а также размер формирующихся рекристаллизованных зерен. Полученные выражения могут быть положены в основу компьютерного моделирования процессов горячей деформации исследуемой стали.

Еще

Горячая деформация, динамический возврат, динамическая рекристаллизация, параметр зинера - холломона, напряжения течения

Короткий адрес: https://sciup.org/147233980

IDR: 147233980 | DOI: 10.14529/met210203

Список литературы Моделирование горячей деформации стали 08Х18Н10Т (AISI 321) одноосным сжатием

Lo R.H., Shek C.H., Lai J.K.L. Recent Developments in Stainless Steels. Materials Science and Engineering, 2009, vol. 65, pp. 39–104. DOI: 10.1016/j.mser.2009.03.001
Левит В.И., Смирнов М.А. Высокотемпературная термомеханическая обработка аустенитных сталей и сплавов. Челябинск: Изд-во ЧГТУ, 1995. 276 с. [Levit V.I., Smirnov M.A. Vysokotemperaturnaya termomekhanicheskaya obrabotka austenitnykh staley i splavov [High- Temperature Thermomechanical Treatment of Austenitic Steels and Alloys]. Chelyabinsk? Publishing House of ChSTU, 1995. 276 p.]
Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть II. Деформация. М.: МИСиС, 1997. 527 с. [Shtremel M.A. Prochnost’ splavov. Chast’ II. Deformatsiya [Strength of Alloys. Part II. Deformation]. Moscow, MISiS, 1997. 527 p.]
Nes E., Marthinsen K. Modeling the Evolution in Microstructure and Properties During Plastic Deformation of F.C.C.-Metals and Alloys – an Approach towards a Unified Model. Materials Science and Engineering, 2002, vol. 322, no. 1–2, pp. 176–193. DOI: 10.1016/S0921-5093(01)01130-3
Huang K., Loge R.E. A Review of Dynamic Recrystallization Phenomena in Metallic Materials. Materials and Design, 2016, vol. 111, pp. 548–574. DOI: 10.1016/j.matdes.2016.09.012
Vitos L., Nilsson J.-O., Johansson B. Alloying Effects on the Stacking Fault Energy in Austenitic Stainless Steels from First-Principles Theory. Acta Materialia, 2006, vol. 54 (14), pp. 3821–3826. DOI: 10.1016/j.actamat.2006.04.013
Poliak E.I. Dynamic Recrystallization Control in Hot rolling. Procedia Manufacturing, 2020, vol. 50. pp. 362–367. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.08.067
Ryan N.D., McQueen H.J. Comparison of Dynamic Softening in 301, 304, 316 and 317 Stainless Steels. High Temperature Technology, 1990, vol. 8, no. 3, pp. 185–200.
McQueen H., Ryan N. Constitutive Analysis in Hot Working. Materials Science and Engineering, 2002, vol. 322 (1-2), pp. 43–63. DOI: 10.1016/S0921-5093(01)01117-0
Dehghan-Manshadi A., Barnett M.R., Hodgson P.D. Hot Deformation and Recrystallization of Austenitic Stainless Steel: Part I. Dynamic recrystallization. Metallurgical and Material Transactions, 2008, no. 39, pp. 1359–1370. DOI: 10.1007/s11661-008-9512-7
Dehghan-Manshadi A., Barnett M.R., Hodgson P.D. Hot Deformation and Recrystallization of Austenitic Stainless Steel: Part II. Post-deformation Recrystallization. Metallurgical and Materials Transactions, 2008, no. 39, pp. 1371–1381. DOI: 10.1007/s11661-008-9513-6
Marchattiwar A., Chakravartty J.K., Kashyap B.P. Dynamic Recrystallization During Hot Deformation of 304 Austenitic Stainless Steel. Journal of Materials Engineering and Performance, 2013, no. 22, pp. 2168–2175. DOI: 10.1007/s11665-013-0496-0
El Wahabi M., Gavard L., Mohtheillet F., Carbera J.M., Prado J.M. Effect of Initial Grain Size on Dynamic Recrystallization in High Purity Austenitic Stainless Steels. Acta Materialla, 2005, no. 53, pp. 4605–4612. DOI: 10.1016/j.actamat.2005.06.020
El Wahabi M., Carbera J.M., Prado J.M. Hot Working of Two AISI 304 Steels a Comparative Study. Materials Science and Engineering, 2003, no. 343, pp. 116–125.
Mandal G.K., Stanford N., Hodgson P., Beynon J. Effect of Hot Working on Dynamic Recrystallization Study of As-Cast Austenitic Stainless Steel. Materials Science and Engineering, 2012, vol. 556, pp. 685–695. DOI: 10.1016/j.msea.2012.07.050
Kratochvíl P., Lukáč P., Vostrý P., Pacák J., Tomeš J. Dynamic Softening and Static Recrystallization of AISI 321 Steel. Materials Science and Technology, 1991, vol. 1, pp. 78–82. DOI: 10.1179/mst.1991.7.1.78
Haj M., Mansouri H., Vafaei R., Ebrahimi G.R., Kanani A. Hot Compression Deformation Behavior of AISI 321 Austenitic Stainless Steel. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 2013, vol. 20, pp. 529–534. DOI: 10.1007/s12613-013-0761-0
Nkhoma R.K.C., Siyasiya C.W., Stumpf W.E. Hot Workability of AISI 321 and AISI 304 Austenitic Stainless Steels. Journal of Alloys and Compounds, 2014, vol. 595, pp. 103–112. DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.01.157
Ghazani M.S., Eghbali B., Ebrahimi G. Evaluation of the Kinetics of Dynamic Recovery in AISI 321. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2016, vol. 74, pp. 1755–1761. DOI: 10.1007/s12666-016-0972-y
Ghazani M.S., Eghbali B., Ebrahimi G. Kinetics and Critical Conditions for Initiation of Dynamic Recrystallization During Hot Compression Deformation of AISI 321 Austenitic Stainless Steel. Metals and Materials International, 2017, vol. 23, pp. 964–973. DOI: 10.1007/s12540-017-6391-8
Ghazani M.S., Eghbali B. Characterization of the Hot Deformation Microstructure of AISI 321 Austenitic Stainless Steel. Material Sciences and engineering, 2018, vol. 730, pp. 380–390. DOI: 10.1016/j.msea.2018.06.025
Ghazani M.S., Eghbali B. Modeling the Flow Behavior of AISI 321 Austenitic Stainless Steel Using a Simple Combined Phenomenological Method. Mechanics of Materials, 2019, vol. 137, pp. 103–108. DOI: 10.1016/j.mechmat.2019.103108
ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. [GOST 5639–82 [Steels and alloys. Methods for identifying and determining the size of the grain] (in Russ.)]
Sellars C.M., Tegart W.J. Hot Workability. International Metallurgical Reviews, 1972, vol. 17, no. 1, pp. 1–24.
Sherby O.D., Klundt R.H., Miller A.K. Flow Stress, Subgrain Size, and Subgrain Stability at Elevated Temperature. Metallurgical and Materials Transactions, 1977, vol. 8, pp. 843–850. DOI: 10.1007/BF02661565
Frost H.J., Ashby V.F. Deformation Mechanism. Oxford, Pergamon Press, 1982. 166 p.

Еще

Статья научная