автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Исследование структурных особенностей образования макрорельефа на поверхности латуни при деформации с целью повышения качества полуфабрикатов

!«ж;сяерс:гзс :.щт/лл:тг;а ссср

Государственный ордена Трудового Крэсиого Знамени научно-исследовательски.!, яроектниЛ и конструкторски;! институт сплавов и обработки цветных чэт&члов "П1:1?С1УЕ"^Т0БР/лЮТКА"

На правах рукописи

КУРБАТК1М Игорь Иванович

УДК ббЭ.Зб'б : 539.о7/.38

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНО ОСОБЕННОСТЕЙ ОБРАЗОВАНИЯ МАКРОРЕЛЫйА НА ПОВЕРХНОСТИ ЛАТУНИ ПРИ ДЙЪСРЛЩИ С ЦЕЛЬЮ ПСВЛ'П31г КАЧЕСТВА ПОЯУ5АБРЖАТОВ

Специальность C5.IS.GI - Металловедение и термическая

обработка металлов

Автореферат диссертанта на соискание ученой степени кшщицата технических наук

Москва 1990

f

/ , ,

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском, проектном п конструкторском институте сплавов и обработки цветных металлов "Гипроцветметобработка"

Научный руководитель Доктор технических наук

Федоров В.Н.

0;ициальш;з оппоненты

Доктор технических наук,

профессор

Кузнецов Г.(Л,

Кандидат физико-математических ноук, старший

¡-С^'ЧПиЙ СОТ1<"'ДНИК

5с"' Л.С.

пр-ззир;мт;;з Кировский •.. !:-сд не обработке

цьетшк металлов

Ьаднта состоится п 2$ " наОИА 1990 г. в 40 3О^иш/. на заседали специализированного совета К 139.03.01 в Государственно.».; научно-исследовательском, пролетном и конструкторском институте сплавов и обработки цветних металлов "Гипроцветмотоб-работка" ао адресу: 109017, Москва, Пыжевский пер., д.7-а.

С диссертацией мо.тло ознакомиться в библиотеке института "Гипропьетметобработка".

Автореферат разослан " Д5*" ьМД-Л 1990 г.

Ученый секретарь спецпа.т.мироьанного ( [¿Сс^ссс-Сс^ совета, кандидат технических наук Казакова Э.Н.

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Довшение качества материала, предназначенного для изделий, получаемых методами шташовки и глубокой вытязки, является важной проблемой, стоящей перед народным хозяйством. Совершенствование технологического процесса, связанного с получением регламентированной структуры и свойств материала, в основе которого лежит всестороннее исследование факторов, влияющих на формирование структуры ленты в процессе ее изготовления, позволяет успешно решать поставленную задачу. Для латунной ленты основными факторами, влиявдими на формирование структуры, являются химический состав и параметры технологических режимов (особенно на конечных стадиях изготовления ленты) , такие как степень деформации на готовый раз юр, температура и время промежуточных и заключительных отгигов.

Состояние проблемы разработки условий получения ленты с регламентированной структурой не монет быть признано удовлетворительным даже для такого массового материала, используемого при штамповке, как латунь.

Регламентированная структура исходного материала позволяет успешно бороться с таким дефектом поверхности, возникащим при шта'шовке и глубокой вытяжке, как "апельсиновая корка", которая проявляется в виде шероховатой поверхности, хорошо видимой визуально. В настоящее время известны лишь общие закономерности формирования "апельсиновой корки" или макрорельефа, обусловленные размером зерна, локальностью деформации и неоднородностью напряжений. Однако вопросы, касающиеся конкретной ориентировки структуры л ее влияния на процесс формирования макрорельефа, в настоящее время детально не изучены.

Цель и задачи исследования» Целью настоящей работы было изучение структурных факторов, влияющих на формирование и развитие макрорельефа на поверхности стандартной латуни марки Л63, и разработка способов повышения качества поверхности изделия.

В основу решения поставленной задачи были положены главные закономерности, влияющие на формирование микроструктуры в латунной ленте при заключительных операциях термообработки.

Б качестве исследуешго материала была выбрана стандартная латунь марки ЛбЗ, содержащая 62,8; 63,6 и 65,0% меди по массе. Для ленты с содержанием ыэди 62,8 и 63,6$ количество - фазы меняется от 4 до При этом размер зерна после заключительных отжигов составляет 0,01-0,2 мм.

В соответствии с целью работы в диссертации поставлены сле-дущие основные задачи:

- изучение закономерностей форьирования структуры материала в процессе его обработки; влияние структуры материала на свойства и величину макрорельефа;

- определение и исследование кристаллографической ориентировки зерен , а также установление связи ыезду кристаллографической ориентировкой зерен п величиной мащюрельефа, образующегося на поверхности материала;

- исследование структурных изменений, происходящих в материале при степенях деформации 50$ , и их влияние на развитие макрорельефа.

Научная новизна. Методами кристаллографических исследований структуры изучена ориентировка систем скольжения в отдельных зернах материала относительно нащ>ш#вния деформации и установлены закономерности, связывающие эле ¡¿анты систем скольжения с величиной фактора Шмвда, плоскостью проекций и направлением деформации.

В зернах с ориентировкой {^110} "(III) расположение систем скольжения относительно направления деформации соответствуют минимальному фактору Шмвда; в зернах с ориентировкой {112} < 311) , {_ 112} (513) максимальному ориентационноцу фактору 0,444-0,489, Показана связь мезду числом систем скольжения и величиной фактора Шиида.

С применением гатодов световой интерференции выявлены наиболее характерные неста структуры, где происходит формирование макрорельефа. Определен вклад элементов микроструктуры в величину макрорельефа.

На основании анализа экспериментальных данных исследования кристаллографической ориентировки систем скольжения относительно направления деформации отдельных зерен рассматриваемых участков л величины макрорельефа, образующегося на их поверхности, установлена закономерная связь мезду этими величинами. Показано, что в зернах и двойниковых фрагментах, где действуют системы с максимальным ориентационным фактором (0,489), установлена и наибольшая высота рельефа 1,0-1,5 мкм.

Определены основные структурные закономерности развития макрорельефа при значительных пластических деформациях, включающие неоднородность пластической деформации отдельных зерен и разворот систем скольжения в структуре, соответствующей обцеаду текстурному направлению.

Изучены вопросы, связанные с влиянием химического состава в рамках одной марки латуни, на размер зерна, формирующегосяи при ¡заключительных операциях обработки. Исследована связь размера зерна, степени деформации и величины макрорельефа, образупцегося на поверхности при последующей обработке материала.

Практическая ценность и реализация результатов работы. В результате выполненных в работе исследований обоснован оптималь-

ный размер зерна (25-90 мкм), позволяющий получать технологичную ленту при операциях штамповки и глубокой вытяжки с незначительной величиной макрорельефа (20-40 мкм).

На ленту с регламентированной структурой оформлены технические условия (ТУ 48-0815-28/0-84). По разработанным техническим условиям осуществляется выпуск латунной ленты. Экономический эффект от применения ленты с рэгламентированной структурой составляет 200 тыс.рублей в год.

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсувдеда на У Всесоюзной конференции "Текстуры и рекристаллизация в металлах и сплавах" (Уфа, Х987г.).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа объемом 126 страниц состоит из 4 глав, выводов, списка литературы из 132 наименований и цршюжения. Диссертация содержит 42 иллюстрации и 12 таблиц.

СОДЕРМШЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрена актуальность поставленной задачи. В виде краткой аннотации дано изложение новизны в проведенных исследованиях и указаны основные положения, выносимые на защиту.

Вторая глава диссертации представляет собой обзор литературы по теме работы.

На основании анализа литературных данных сделан вывод о том, что ключевым вопросом в решении задачи до устранению и умзныпению величины макрорельефа на поверхности изделия является получение регламентированной по объему материала структуры, имэщей заданный комплекс характеристик по размеру и свойствам.

Образование макрорельефа связано с развитием влутризеренной сдвиговой деформация. Неоднородность пластической деформации за счет разориентировки структуры приводит к возникновению в мате-

риале различных но величине и направлению действия напряжений. В связи с этрм основными причинами образования макрорельефа на поверхности материала являются структурные изменения, происходящие цри развороте и переориентировке зерен под действием напряжений, различных по величине и направлению. Формирование ма1форелье-фа , как правило, происходит на дефектах структуры, таких как двойники, границы зерен. Величина макрорельефа определяется величиной действующих напряжений, размером зерна и конкретными характеристи -ками материала. Основными факторами, влияющими на образование макрорельефа являются: условия термообработки, при которых происходит формирование структуры; ориентировка отдельных зерен в структуре материала; структурные изменения, происходящие при пластической деформации; образование текстуры в образце, а также уровень механических свойств материала.

Состояние проблемы получения заданной структуры путем термической обработки в настоящее щемя изучено достаточно хорошо. Вопросы, связанные с влиянием структуры на механизм формирования макрорельефа при пластической деформации, изучены не полностью, несмотря на то, что имэют важное значение.

Данные, касавшиеся характерных структурных мест образования макрорельефа и их ориентировки относительно направления деформации, носят частичный и ограниченный характер.

В связи с изложенным вше, получение структуры с заданными геометрическими факторами, обладающей комплексом механических свойств и ориентировкой, является в настоящее время затруднительным и требует дополнительных исследований.

В третьей главе изложены методы исследования структуры и свойств материала, а также формирующегося на его поверхности макрорельефа.

Изготовление сплавов для проведения экспериментов осуществляли в соответствии с теш требованиями, которые имеют мэсто на сегодняшний день в промышленных условиях. Для выплавки сплавов использовали индукционную печь. Отливку слитков проводили при помощи машины полунепрерывного литья. Дальнейшая обработка включала: горячую прокатку слитков и холодную деформацию; заключительная термообработка проводилась при режимах, обвспечивавдих формирование структуры с размером зерна 0,01-0,2 мм.

Для изучения механических свойств применяли стандартные методы, определяемые соответствующими ГОСТами.

Оценка зфисталлографической ориентировки систем скольжения, действующих в отдельных зернах и их двойниковых фрагментах, относительно направления деформации, проводилась при помощи известных методов кристатлографических исследований. В качестве ириентацион-ного фактора выбран фактор Шмида. Экспериментальная проверка данных по расчету кристаллографической ориентировки зерен показала хорошую сходимость результатов.

Величину макрорельефа, образующегося на поверхности материала, изучали методами интерференции и црофалометрии.

Интегральную оценку ориентировки структуры в образце проводили методом ренггеноструктурного анализа.

В четвертой главе представлены результаты исследований, выполненных при проведении данной работы.

Методами металлографического анализа и цро^илометрии поверхности образца изучены основные закономерности формирования макрорельефа и их связь со структурой материала. Показано, что при деформации мягкой латуни марки 163 на поверхности образуется макрорельеф, величина которого зависит от состава сплава. Количественная оценка максимальной высоты ыикронеровностей показала, что для

латуни с содержанием мэди 62,8$ она составляет 11,1 мкм, а для 65,0$ уже 56,0 мкм. Для латуни марки Л63 хими-

ческий состав сплава оцределяет фазовый состав ( сС , оС + р_ ), который в свою очередь влияет на средний размер зерна при отжиге. Таким образом, формирование структуры при заключительной термической обработке определяет склонность латуни Л63 к образованию макрорельефа. Зависимость среднего размера зерна от температуры отжига показала, что при температурах отжига 450 и 500°С значения среднего размера зерна как для однофазного, так и для двухфазного материала соответствуют 0,01-0,03 мм. Дальнейшее повышение температуры отжига приводит к значительному росту зерна у однофазного материала до значений 0,18 мм, а у двухфазного не превышает 0,05 мм. Статистическая обработка данных по влиянию размера зерна па величину макрорельефа позволила закономерно описать изменение этих величин (рис.1). В работе исследовано влияние предварительной обработки на структуру и величину макрорельефа (рис.2).

Далее в работе рассмотрены результаты исследования влияния размера зерна на механические свойства латуни, на основании которых был научно обоснован выбор метода, обеспечивающего проведение экспресс-контроля, структуры в процессе изготовления ленты. Так анализ данных и математическая обработка экспериментальных результатов показала, что уровень механических свойств зависит от размера зерна п фазового строения. Изменение таких характеристик как щ>е-нэняое сопротивление разрыву, относительное удлинение и глубина вдавливания лункл по Эриксену составляет лишь 10-15$ при изменении размера зерна в интервала значений от 0,01 до 0,2 мм. В то время как предел текучести и твердость по Виккерсу меняются на 43-45^, что позволяет рекомендовать их в качестве эффективных способов контроля размера зерна латунной ленты в промышленных уело-

Рис.1. Влияние величины среднего размера зерна ( с( ) на высоту неровностей профиля ( {?д ), после растяжения латунной ленты со степенью деформации 50$. Содержание меди:

Рис.2. Влияние предварительной степени деформации на показатель шероховатости ( Чя ) для латуни, содержащей 64,0$ меди. Заключительный отжиг 600°С, I час ; £ « 36$

виях, исключая металлографический анализ; Изменение предела текучести находится в соответствии с известным уравнением Холла-Пет-ча.

Для уменьшения макрорельефа необходимо ограничить максимальную величину зерна и при этом листовая заготовка должна быть технологична, выдерживая пластическую деформацию 45-50# без разрушения полуфабриката. Как было экспериментально установлено в производственных условиях для латуни Л63, обрабатываемой глубокой вытяжкой, оптимальный средний размер зерна составляет 0,02-0,09 мм. В качестве характеристики, позволяющей эффективно и с наименьшими затратами контролировать зерно в этих пределах, рекомендован метод измерения твердости по Виккерсу.

В работе было проведено исследование влияния степени деформации на величину макрорельефа в крупнозернистой латуни, цце он максимален. Эта зависимость носит сложный характер (рис.3). У слов но ее можно разбить на три участка: I - участок монотонного возрастания величины макрорельефа от степени деформации (до значений £ 15/5); П - участок изменения закономерного увеличения высоты макрорельефа (15/ £ ¿- 25%); Щ- - вновь возрастание высоты макрорельефа (25^£ ¿50-6С$). Форма кривой зависимости величины макрорельефа от степени деформации обусловлена процессами, происходящими при пластической деформации в зернах разной кристаллографической ориентировки. В связи с этим ключевым вопросом является изучение кристаллографической ориентировки зерен, а также действующих в них систем скольжения относительно направления деформации, и ее влияния на процессы формирования макрорельефа.

Далее в работе подробно представлены данные изучения кристаллографической ориентировки отдельных зерен исследуемого образца. Экспериментально установлено, что ориентировка наибольшего коли-

честна зерен для данной марки латуни и условий обработки ленты, соответствует плоскости их поверхности (шлифа) (110) или (112). Для этих зерен проводился расчет ориентировок систем скольжения {lll}<110) относительно направления деформации, расположенного в интервале углов от 0 до 90°. В качестве направлений- деформации выбраны следуодие направления для плоскости (110) [001] . [117] , [115] , [lI3] , [iI2] , [335] . [Iii] , [553] , [22l] , [531] , [S5I] , [ПО] ,для плоскости (112) соответственно [Ш] , [312] , [513] , [201] , [ЗП] , [531] , [iio] .

Расчет показал, что в зависимости от ориентировки системы сколкжения относительно направления деформации, величина фактора Шмвда для данной системы скольжения меняется закономерно и зависит от плоскости проекций зерна. Для одной и той же плоскости скольжения в зависимости от действующих направлений скольжения величина фактора Шмида различна" и может меняться в широком диапазоне значений.

Разориентировка зерен, возникающая в результате обработки материала, приводит к тому, что в зернах действуют разные системы скольжения в зависимости от их ориентировки относительно направления деформации. Различная величина фактора Шмида для систем скольжения в зернах обуславливает разный уровень напряжений сдвига, а следовательно и неоднородную деформацию зерен образца. Поэтому, в работе был выполнен конкретный кристаллографический анализ отдельных зерен в образцах латунной ленты. В качестве цримера рассматривается один из исследуемых участков, который включает наиболее характерные ориентировки зерен для данного состояния латуни. Плоскости проекции и направления деформации (IIO)(112) [553] , ["§35J , [1П] , [III] . [513] . [ЗП] , [53l] , [35Й1531] . Для каждого конкретного зерна в структуре образца определялись следупцие элемэн-

ты кристаллографической ориентировки: плоскость проекции (шдифа), направление растяжения и линии пересечения их с плоскостью поверхности зерна. Проведенный анализ кристаллографических элементов зерен позволил установить основные кристаллографические особенности зерен в структуре данной марки латуни. Определить закономерности, связывающие качественно и количественно ориентировку систем скольжения в зернах и их двойниковых фрагментах с величиной фактора Шмида.

Затем в работе рассматриваются результаты исследования особенностей кристаллографической ориентировки структуры. Экспериментальные данные свидетельствуют, что на формирование следов скольжения оказывают влияние близко расположенные направления деформации, для которых величина фактора Шмида может быть больше, чей у действующего в зерне. В зернах с ориентировкой систем скольжения, соответствующих низкому значении фактора Шмида (0,271), как правило имеют место три равновероятные системы скольжения, максимальному значению ориентационного параметра 0,44-0,49 соответствует обычно одна систаш скольжения. На основании полученных экспериментальных данных установлено, что кристаллографическая ориентировка двойниковых фрагшнтов практиче скя всв1да отличается от ориентировки основной части зерна. Пластическая деформация порядка Ъ-10% практически не меняет геометрические раз ¡.ври структуры п носжт локальный характер по отдельным участкам. При этом на поверхности материала начинается Армирование макрорельефа.

Далее приведены результаты интерференционных исследований процесса образования макрорельефа на элементах структуры и по плоскости исследуемого участка. Исследования изображения интерференционной картины показали, что зарождение г развитие макрорельефа носит как локальный характер, хав и общий . Локальность проявляет-

ся в том, что он связан с определенными характерными местами микроструктуры , такими как:

1. Граница зерна. На каждой границе после деформации образца формируется ступенька, величина которой составляет 0,1-0,3 мкм.

2. Полосы скольжения. Изгиб интерференционных полос, образующийся на линиях и полосах скольжения, связан с частотой формирования полос в плоскости зерна или его фрагмента. Высота маздорельефа, как правило,колеблется от 0,1 до 0,3 мкм.

3. Двойники зерен. Изгиб, полос начинается . сразу на двойниковой границе, проходит через двойниковую область и заканчивается на другой границе. Изгиб поверхности соответствует 0,3-0,45 мкм.

4. Приграничные области. Анализ интерференционной картины показывает, что в приграничных областях возможно образование значительного изгиба, составляющего 0,3-0,85 мкм.

5. Поверхность зерна может ишть изгиб более I мкм.

Как следует из изучения интерференционной картины исследуемого участка минимальный вклад в образование мащюрельефа вносят границы и полосы скольжения, а максимальный изгиб поверхности зерна по всей плоскости и в приграничных участках. На основании .анализа величины изгиба интерференционных полос поверхности исследуемого участка установлены зерна структуры, где она максимальна. Определение кристаллографической ориентировки систем скольжения в зернах относительно направления деформации позволило закономерно связать ее с величиной макрорельефа . На рис.4 представлена зависимость величины макрорельефа от ориентировки систем скольжения. При ориентировке систем скольжения с величиной фактора Шмида 0,37-0,49 высота макрорельефа составляет 0,68- 1,5 мкм; чятпю1п.тш его значениям величина неровности поверхности соответствует 0,34-0,56 мкм. Неоднородность величины макрорельефа на поверхности образца обус-

Рис.3. Влияние степени деформации на величину макрорельефа 1?г

для латунной ленты толщиной 1,3 мм, содержащей 65$ меда-о, 63,6%-л, В2,а%~».

tm 1.5

1.0

0.5

О 0.2

—.-& ■Ш,

U рр

Рис.4. Зависимость величины макрорельефа t от фактора Шмяда ■tin Хъ cos Л лда исследуемого участка

ловлена вкладом различных элементов структуры границ зерен, двойников и т.д.

Связь зависимости величины махфорельефа с ориентировкой систем скольжения относительно направления деформации определяется уровнем сдвиговых напряжений, которые могут реализоваться в них. Различный уровень напряжений приводит к различной деформации зерен в образце. В гзрнах, где ориентировка систеи скольжения соответствует максимальному фактору Шмида возможны наибольшие сдвиговые напряжения, происходящая при этом деформация выражается в виде макрорельефа на поверхности образца. Действие нескольких систем скольжения в зерне с различной величиной фактора Шмида приводит к неоднородности по величине мащюрелъефа .

Как было показано выше, величина макрорельефа пропорциональна степени деформации образца. Образование грубого макрорельефа с высотой неровности 60-80 мкм связано с деформациями 50-60$. Для оценки структурных изменений, происходящих при этом, требовалось применение других методов исследования.

Методами микроструктурного анализа проводилась дифференцированная оценка зерен в различных геометрических сечениях образца. Изменение кристаллографической ориентировки зерен определялось методами рентгеноструктурного-анализа.

В качестве исходной структуры была принята структура рекрпс-таллизовапяой крупнозернистой латуни марки 163 . Дифференцированная оценка размера зерна выявила общий характер его изменения в основных геометрических сечениях. Наибольвее их количество (30— -40%) имеет размер 0,05-0,1 мм. Зерна имеют несколько вытянутую форму в направлении деформации перед заключительным отжигом. Для выявления преимущественной ориентировки роста зерен при отжиге был проведен текстурный анализ образцов. Исходное состояние струк-

туры характеризуется сильной разориентировкой зерен в направлениях: <001 >, <П7> ,<ПЗ>,<112>,<111> ,<551>,<110> .

Исследование преимущественной ориентировки структуры показало, что плоскость соответствует ^ ПО }, а направление < П2") . Последующая пластическая деформация 5-10% приводит к формированию на поверхности макрорельефа высотой до 20 мкм. При этом уменьшается разориентировка зерен структуры за счет формирования общих текстурных максимумов. Дальнейшая пластическая деформация до 5С$ приводит к развитию на поверхности значительного макрорельефа, образование которого связано со структурными изжнениями, происходящими в материале. Основными из них являются: изменение формь* зерен и их расположений относительно друг друга. Анализ микроструктуры показал, что формирование на поверхности выпуклостей и впадин высотой 60-80 мкм, характеризующих грубый макрорельеф, включает, как правило, несколько зерен. Метроструктура образцов сьи-детельств;ует о неоднородной деформации зерен, которая проявляется в виде дефектов структуры, таких как сильное искривление границ зерен, двойниковых фрагментов, образование деформационных полос и полос сдвига. Как показала оценка геометрических параметров структуры по сечениям образца и сравнение ее с профилем поверхности, развитие грубого макрорельефа при больших степенях деформации связано со структурны,а изменениями но только в поверхностных слоях, но и по всему объему материала. В частности, количественная оценка изменения размера зерен при деформации выявила четко выраженный второй максиыуп, который указывает на наличие в структуре очень 1фупных. зерен, величиной боле.е 0,3 ш. Особенно это характерно для зерен , сечение которых находится вдоль оси растяжения.

Неоднородность деформации зерен из-за их исходной разориентп-ровки относительно направления растяжения приводит к образованию

зерен с различными геометрическими раз ¡.'.арами. Исходная разориенти-ровка в процессе пластической деформации исчезает и в материале формируются явно выраженные кристаллографические направления. Текстура на поверхности образца не меняется и соответствует отожженному состоянию^ П0}( 112} . В торцевом сечении образца текстура другая. Таким образом, развитие макрорельефа связано также со структурными изменениями , зависящими от исходной ориентировки и происходящими по всему объему материала.

Далее в диссертации представлены данные экспериментальной проверки результатов работы в производственных условиях. Для получения лент я изделий из них необходимого качества рекомендовано следующее: во-первых, содержание меди в сплаве не должно превышать 64/5; во-вторых, заключительная термическая обработка должна проводиться по режимам, обеспечивавдим получение зерна размером 0,03-0,08 мм; в-третьих, необходимо проводить контроль структуры в процессе изготовления ленты. Указанные рекомендации были реализованы в технологических процессах при выпуске опытных партий лент из латуни 163 на ПО "Южуралцветметобработка" . Выпуск партий проводился по существующему технологическому циклу на промышленном оборудовании.

Слитки опытных партий были разделены на две группы по химическому составу. В первую группу входили слитки, содержащие 62-63,9% меди, во вторую - 64-65£ меди. Заключительный и промежуточный отжиг проводили при температурах 540-570°С и 630-650°С. Время выдержки выбиралось с учетом технических характеристик печей и массы рулона, которая составила 3 т. Экспресс-контроль качества ленты после отжига осуществляли как путем измерения свойств материала, так и металлографически. Сравнение свойств лент опытной партии фоводили с серийной промышленной партией, химический состав кото-

рой соответствовал ГОСТ 15527-70, а механические свойства ГОСТ 2208-75.

Результаты определения механических свойств и средний размер зерна лент, изготовленных по опытной и промышленной технологии, подтверждают, что средний размер зерна в ленте зависит от химического состава. По длине рулона после заключительного отжига он составил 0,02-0,08 мм при содержании меди 62-63,9£ (опытные партии) и 0,015-0,2 мм при содержании меди 62-65;? (промышленные партии).

Рентгеноструктурный анализ показал идентичность текстуры и кристаллографический ориентировки зерен для образцов лэнт промышленной партии, изготовленной по серийной технологии, и экспериментальных образцов, исследованных в работе.

Опытные партии латунных лент толщинойз 0,6-1,3 им поставлялись потребителю (Тульский завод "Штамп" ем.Б.Л.Ванникова) для оценки качоства изделий, полученных из латуни с регламентированной структурой.

Опробование опытных партий лэнт га лагуни 163 у потребителя проводилось с целью проверка лх технологичности при штамповке а склонности, к образованию грубого макрорельефа. Номенклатура корпусных изделий на заводе весь?^а разнообразна. Дгя сценки склонности латунной ленты с ряз.'згшын разкэрсм эорла к образована мпзрорэльофа были выбраны дне пореыэ операрш ептяпз цилиндрического корпуса.

Испытания маторзала с различной ваетчзной зерна показали, что при вытяжке ленты, дизвдей раз ар зорпа 0,015-0,02 г"1, как правило, происходит обрыв донной части погтс^гбраката, что связало со значительная упрочнодивы кзлкозсршгстого сатврпала. Увелнчешгэ разнгра зерна з донте до значений 0,025-0,09 га позволяю получать

заготовку без указанных дефектов и грубого макрорельефа.

Незначительная шероховатость поверхности не цревышала 15-40 мкм и легко удалялась на технологических операциях шлифовки и полировки.

Испытания опытно-промышленных партий у потребителя показали явное преимущество латунных лент с регламентированной структурой и свойствами на технологических операциях по изготовлению корпусных изделий в сравнении с лентами, выпускавшимися по серийной технологии. Для повышения качества поверхности изделия в процессе изготовления заводу были также даны рекомендации по корректировке режимов термической обработки полуфабрикатов, с целью исключения образования 1фупяого зерна.

Разработанные параметры технологических режимов производства лент из латуни Л63, цредназначенных для изготовления изделий методами штамповки и глубокой вытяжки, внедрены на ПО "Южуралцветмет-обработка" . Оформлены технические условия на изготовление и поставку латунных лент с регламентированной структурой.

ВЫВОДЫ

1. Установлена взаимосвязь процессов образования макрорельефа на поверхности латуни Л63 при деформации со структурой материала. Показано, что величина макрорельефа зависит от размера исходного зерна в ленте. Размеру зерна 20-30 мкм соответствует рельеф величиной 10-20 мкм, при повшении размера зерна до 200 мкм на поверхности материала образуется рельеф величиной до 80 мкм.

2. Определено влияние химического состава и режимов обработки (температуры отжига и степени деформации) ленты на размер зерна. При одних и тех же условиях обработки в зависимости от фазово-

го строения латуни, которое определяется химическим соотавом материала в пределах ГОСТ, размер зерна монет менятьс от 50 мкм до 180 мкм. При повышении температуры заключительного отжига от 450-500°С до 650-700°С размер зерна в однофазном материале увеличивается от 15-20 мкм до 180-200 мкм,. а в двухфазном от 15-20 мкм до 40-60 мкм. Увеличение степени предварительной деформации от 30 до 10% приводит к измельчению зерна при отжиге и уменьшению макрорельефа на поверхности латуни с 40 до 20 мая при последующей обработке. Изучено влияние деформации на величину рельефа. Для крупнозернистого материала с разгаром зерна более 100 мет при деформации со степенью 30-50$ на поверхности формируется рельеф, средняя величина которого составляет 60-80 ш.

3. Установлен кристаллографический механизм формирования рельефа на поверхности материала. Изучена связь процессов сдшго-вой деформации в отдельных зернах с образованием макрорельефа. Выявлены основные кристаллографические элементы структуры, определяющие образование рельефа на поверхности материала. Установлено, что для латунз марки Л63 наиболее типичны следующие кристачлогра-фические ориентировки зерен и их даойнзков, шслкгаащпа плоскости проекции и направления деформации: {по} <ш) , {110} <335>,

{ПО} <553> , {110} <П2> , {110} < 334) , {112} <110> , {112} <П1> , {ПО} < ИЗ > •, {112} < 513 ) ,{112} <421 > .

4. Определено вяняшв ориентировки зерна (центральной плоскости проекция и направления дефорищпп) на величину орзентацзон-ного фактора. Расположение систем скольгашм отпосггзльно поправления деформации в зораах с ориентировкой {iIO} < III} соответствуют минимальному фактору ПЬяда 0,271, в sepnsx с орзенти-

; звкой {112} <ЗН) , {П2} < 513) - какспнальнс:^ орсопта-ционному фактору 0,444-0,489. Показана связь кзэду числом сясзоя

скольжения и величиной фактора Шмида. Для зерен с ориентировкой <£П0}- < III) (фактор Шмида = 0,271) возможно наличие трех равновероятных систем скольжения. В зернах с ориентировкой {И2Х 311), {112} < 531)реализуется система скольжения с высоким значением (0,489) фактора Шмида. Исследованием ориентировки двойниковых фрагментов зерен показано, что ориентационное положение систем скольжения относительно направления деформации отличается от их расположения в зерне, однако кристаллографические закономерности развития сдвиговой деформации не меняются.

5. Выявлены характерные места структуры, где происходит формирование макрорельефа, и определена его величина.. Показано, что высота макрорельефа минимальна на полосах скольжения и составляет 0,1-0,3 мкм; на двойниковых фрагментах 0,3-0,45 мкм; в приграничных областях 0,3-0,85 мкм; в кастах изгиба плоскости зерна микрорельеф максимален и могет составлять более I мкм.

6. Установлена зависимость величины макрорельефа от кристаллографической ориентировки систем скольеония, действущнх в зерне относительно направления деформации. Показано, что цри минимальном значении ориентационного фактора (0,271-0,35) величина рельефа составляет 0,34-0,55 мкм и с его увеличением до 0,489 она увеличивается до 1-1,5 мкм. В зернах п двойниковых фрагментах, где действует системы с максимальным ориентационным фактором (0,489) максимальна и высота рельефа.

7. Определены причины разштия макрорельефа при больших степенях деформации ( £ = 50$), имещих место при штамповке и глубокой вытяжке изделий. Показано, что образование значительного макрорельефа ва поверхности материала является следствием структурных изменений, происходящих в объеме материала, которые связаны

с неоднородной деформацией зерен в различных участках материала

и изменением их формы. Размер отдельных зерен в направлении до-формации моле? достигать 300^100 мкм, при этом величина рельефа в местах образования таких зерен максимальна и составляет 80-100 мкм.

8. Методами рентгеноструктурного анализа подтверждена кристаллографическая ориентировка структуры, установленная металлографически. Выявлено, что при значительных деформациях, приводящих к образованию макрорельефа, разориентировка структуры мини-рлальна и соответствует ориентировке <£но]> (112)

9. Определена корреляционная связь меяду механическими свойства;,и и размером зерна. Показано, что увеличение размера зерна

в латуни Л63 в 15-20 раз соответствует изменению твердости на 40-45,». Предложен метод экспресс-анализа структуры с помощью измерения твердости материала по Виккерсу, позволяыций эффективно осуществлять контроль структуры в процессе производства лепты.

10. Установлен оптимальный диапазон размеров зерен для латуни Л63 (20-20 мкм). Использование лент с регламентированной структурой позволяет повысить качество полуфабрикатов и изделий, исключать брак при штамповке и глубокой вытяжке по обрывам и "апельсиновой корке". Разработана технология производства лент из латуни марки Л63 с регламентированной структурой и свойствами. Разработаны технические условия ТУ 48-0815-28/0-84 и ТУ 48-21-1039-89 на псоизводство указанных лент, в соответствии с которыми с 1985 года осуществляется их выпуск в объеме 1600 т в год на ПО "Южуралцвот-мзтобработка". Эконокяческзй эффект от попользовали лент с регла-гэпкфопанкой стру-туроЛ на Машиностроительном заводе "Зта'ш" :".;.БЛ .Ванникова составил 200 тысяч рублей в год.

Основное содержание .диссертационной работы изложено:

1. Ефремов Б.Н., Курбаткш H.H., Лобков А.И., Смирягина H.A. Некоторые закономерности образования макрорельефа деформации в латуни Л63. "Цветные металлы" IS85, 1» II, 72-74.

2. Курбаткин U.U., Ефремов Б.Н., Хаютин С.Г. Роль кристаллографической ориентировки зерен рекристаллизовашю2 cL -латуни при возникновении макрорельефа деформации. Тезисы докладов

У Всесоюзной конференции "Текстуры и рекристаллизация в металлах и сплавах", Уфа, 1987 г.

3. Положительное решение о выдаче а.с. по заявке J& 4690223/27 Способ термомоханической обработки латуни Л63 от 22.11.89 г.

Л-

йЛ-44230 хх.

Ротапринт института "Гипроцветметобработка" тираж 100 экз., заказ S95