Явление гофрирования и формирование структуры в металлах при деформации и рекристаллизации Губернаторов В.В., Сычева Т.С. Установлено, что в образовании и эволюции полосовой структуры в металлах при прокатке существенную роль играет гофрирование слоев материала в очаге деформации. Вскрыты причины гофрирования и показано его влияние на формирование структуры при рекристаллизации. Использование явления гофрирования положено в основу нового способа производства анизотропного сплава Fe-3% Si (трансформаторной стали) с повышенным уровнем магнитных свойств. Разработано устройство для реализации предложенного способа. Эффективным воздействием на структуру металлов и сплавов является пластическая деформация с последующей рекристаллизацией. Установлено, что при прокатке, в соответствии с геометрией физического очага деформации, существует вертикальный слой металла, находящийся в начале очага деформации и испытывающий, по сравнению с соседними слоями, наибольшее мгновенное абсолютное обжатие. Этот слой, деформируясь в стесненных условиях (его течению препятствуют соседние а б слои), теряет устойчивость и гофрируется. Возникающие при гофрировании слоя знакопеременные напряжения стимулируют повороты кристаллографической решетки в противоположных направлениях и тем самым создают напряженно-деформированные объемы типа трансляционно-ротационных вихрей (рис.1а) и дублетную текстуру деформации. При дальнейшем продвижении материала в очаге деформации образовавшиеся трансляционно-ротационные вихри, вытягиваясь и сплю- в Рис. 1 Эволюция структуры металла в очаге деформации (а б в) при прокатке: НП – направление прокатки; ПН – поперечное направление; ТРВ – трансляционно-ротационные вихри; ПД – полосы деформации; ПП – переходные полосы; ПСг и ПСт – полосы сдвига грубые и тонкие. щиваясь, превращаются в полосы деформации, а границы вихрей становятся переходными полосами; происходит гофрирование переходных полос, образование и гофрирование полос сдвига и скольжения (рис.1б). В конце очага деформации при малых элементарных обжатиях деформируются только приповерхностные слои материала, они гофрируются, что приводит к образованию рельефа на поверхности прокатанного образца и появлению новых полос сдвига, которые тоже могут гофрироваться (рис.1в). Гофрирование полос локализованной пластической деформации (рис. 2а) приводит к рассеянию текстуры деформации. При этом наружные субзерна переходных полос приобретают ориентационный контраст с ячейками полос деформации, и по размеру они превосходят последние (рис.2б). Поэтому именно наружные субзерна переходных полос становятся центрами (зародышами) первичной рекристаллизации. Рост центров будет происходить за счет ячеек полос деформации. Текстура рекристаллизации зависит от того, в каких искривленных участках переходной полосы она начинается. Полученные результаты открывают новые возможности создания металлических материалов с необходимыми структурой и свойствами. На их основе предложены способы производства трансформаторной стали (анизотропного сплава Fe-3 мас.% Si) с оптимальной структурой и высоким уровнем магнитных свойств. Суть способов заключается в управлении количеством, ориентацией и расположением центров рекристаллизации. Разработано устройство, позволяющее просто и надежно «вносить» центры вторичной рекристаллизации в заданных местах и в 1 2 3 4 необходимом количестве; а также задавать расположение структурных барьеров, с помощью которых можно получать оптимальные размер и форму зерен вторичной рекристаллизации. а б Рис. 2 Изменение ориентировки субзерен переходной полосы (б – схема) при ее гофрировании (а): НП – направление прокатки; НПП – нормаль к плоскости прокатки; ПД – полосы деформации; ПП – переходные полосы; фигуры травления: - {110}. Gubernatorov V.V., Sycheva T.S., Pyatygin A.I. The Physics of Metals and Metallography 96 (2003) S28. Губернаторов В.В., Сычева Т.С., Пятыгин А.И. Физическая мезомеханика 7 (2004) 97. Губернаторов В.В., Владимиров Л.Р., Сычева Т.С., Сурков Ю.П. Физика металлов и металловедение 101 (2006) 92. Губернаторов В.В., Пятыгин А.И., Сычева Т.С. Патент на изобретение № 2237729. Бюл. № 28 от 10.10.2004.