Влияние термомеханической обработки на структуру и механическое поведение высокомарганцевых сталей

Установлено влияние холодной пластической деформации и последующей термической обработки на структуру и механическое поведение высокомарганцевых сталей Fe-18Mn-0,6C-1,5Al и Fe-23Mn-0,3C-1,5Al. Показано, что в изучаемых сталях в процессе холодной прокатки происходит фрагментация исходных зерен на области, окруженные большеугловыми границами, как за счет механического двойникования, которое развивается на начальных степенях деформации, так и за счет образования полос сдвига при больших степенях деформации. Предложена методика анализа механических свойств TWIP-сталей с различными структурами, основанная на разделении вкладов различных механизмов упрочнения, связанных с определенными структурными элементами. Дана оценка вкладов деформационного двойникования, дислокационного и твердорастворного упрочнения, которое обеспечивается за счет повышения содержания углерода, тогда как содержание марганца и алюминия в аустените практически не влияет на его величину. Выявлена последовательность структурных изменений, обеспечивающих высокое деформационное упрочнение высокомарганцевых сталей. Установлено, что упрочнение проходит в 5 стадий: на первой осуществляется скольжение дислокаций, на второй - образование деформационных двойников одной системы, на третьей - множественное двойникование, на четвертой стадии достигается предел измельчения зерен за счет двойникования и на пятой стадии происходит образование микрополос сдвига и разрушение. Установлено, что деформационное упрочнение, связанное с образованием деформационных двойников, зависит от отношения количества углерода к количеству марганца в сталях. Предложена термомеханическая обработка, включающая отжиг при 600°С после прокатки с 80% обжатия, которая обеспечивает получение субмикрокристаллической структуры с размером зерен 0,8 и 0,55 мкм в сталях Fe-18Mn-0,6C-1,5Al и Fe-23Mn-0,3C-1,5Al соответственно. Формирование такой структуры обеспечивает повышение предела текучести этих сталей на 73 и 112%, а временного сопротивления разрушению - на 25 и 32% при сохранении высокой пластичности в 45 и 60% соответственно.