CS266836B1

CS266836B1 - Method of determining critical degree of deformation

Info

Publication number: CS266836B1
Application number: CS878586A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Perlik; Jan Ing Csc Sedivec; Vaclav Ing Csc Prepiora
Original assignee: Perlik Jiri; Sedivec Jan; Vaclav Ing Csc Prepiora
Priority date: 1987-11-27
Filing date: 1987-11-27
Publication date: 1990-01-12
Also published as: CS858687A1

Abstract

Řešení se týká způsobu stanovení kritického stupně deformace při tváření za tepla a za daných termomechanických podmínek. Toto způsobí proces rekrystalizace, a tím rozrušení primární licí struktury, respektive zjemnění zhrublé struktury vzniklé jako následek předchozích podmínek zpracování. Na podélném řezu klínové zkoušky provedené za tepla se v kritickém místě změří rozměr. Tento se měří po zviditelnění makrostruktury a slouží ke stanovení kritického stupně deformace.The solution concerns a method of determining the critical degree of deformation during hot forming and under given thermomechanical conditions. This causes a recrystallization process, and thus the disruption of the primary casting structure, or rather the refinement of the coarsened structure resulting from the previous processing conditions. On the longitudinal section of the wedge test performed hot, the dimension is measured at the critical point. This is measured after the macrostructure is visible and serves to determine the critical degree of deformation.

Description

Vynález se týká způsobu stanovení kritického stupně deformace, který při tváření za tepla za daných termomechanických podmínek způsobí proces rekrystalizace a tím rozrušení primární licí struktury nebo zjemnění zhrublé struktury vzniklé jako následek předchozích podmínek zpracování. Vynález spadá do oboru tváření.The invention relates to a method for determining the critical degree of deformation which, when thermoformed under given thermomechanical conditions, causes a recrystallization process and thereby disrupting the primary casting structure or refining the coarse structure formed as a result of the previous processing conditions. The invention falls within the field of forming.

Jednou z kritických operací, podmiňujících výslednou jakost výkovku, je tváření po prvém ohřevu ingotu, kdy dochází k rozrušování primární licí struktury. Licí struktura ingotů některých typů slitin je značně hrubá, k jejímu rozbití vlivem obtížného průběhu rekrystalizace dochází velmi obtížně a v důsledku toho dochází i k výskytu povrchových trhlin. K zhrubnutí struktury a tím i následně ke snížení plastických vlastností výkovku může dojít také nesprávnou kombinací termomechanických podmínek během tváření. Znalost minimálního stupně deformace, potřebného k iniciaci rekrystalizačního procesu, tzn. kritického stupně deformace, umožňuje zvolení takových termomechanických podmínek při zpracování tepla, které umožní rozrušení primární licí struktury vzniklé při předchozích operacích vlivem subjektivních nebo objektivních příčin.One of the critical operations that determines the final quality of the forging is the forming after the first heating of the ingot, when the primary casting structure is disrupted. The casting structure of ingots of some types of alloys is quite coarse, it is very difficult to break due to the difficult course of recrystallization and, as a result, surface cracks also occur. The roughening of the structure and thus consequently the reduction of the plastic properties of the forging can also occur due to the incorrect combination of thermomechanical conditions during forming. Knowledge of the minimum degree of deformation needed to initiate the recrystallization process, ie. critical degree of deformation, allows the choice of such thermomechanical conditions during heat treatment, which will allow the disruption of the primary casting structure created in previous operations due to subjective or objective causes.

V současné době se získávají potřebné znalosti termomechanických podmínek pro vznik rekrystalizace z tzv. rekrystalizačních diagramů, znázorňující závislost velikosti zrna na teplotě a stupni deformace.At present, the necessary knowledge of thermomechanical conditions for recrystallization is obtained from the so-called recrystallization diagrams, showing the dependence of grain size on temperature and degree of deformation.

Tyto diagramy se získávají nejčastěji vyhodnocováním mikrostruktury vzorků zpracovaných za různých termomechanických podmínek, což je však značně časově náročné. Další způsob vyhodnocení kritického stupně deformace je podle kritéria makrostruktury na podélných výbrusech tahové zkoušky přetržené za definovaných termomechanických podmínek. Nevýhodou této jinak velmi jednoduché a dostupné zkoušky je skutečnost, že pásmo vyhodnocování je poměrně malé a přesnost měření závisí do značné míry na přesnosti odfrézování zkoušky do roviny největšího průměru a nerespektuje vliv styku zpracovávaného materiálu s nástrojem.These diagrams are most often obtained by evaluating the microstructure of samples processed under different thermomechanical conditions, which, however, is very time consuming. Another way of evaluating the critical degree of deformation is according to the criterion of macrostructure on longitudinal sections of tensile test broken under defined thermomechanical conditions. The disadvantage of this otherwise very simple and available test is the fact that the evaluation range is relatively small and the measurement accuracy depends to a large extent on the accuracy of milling the test to the largest diameter plane and does not respect the effect of material contact with the tool.

Uvedené nevýhody stávajícího stavu odstraňuje způsob stanovení kritického stupně deformace, který je nutný k iniciaci rekrystalizačního procesu hrubé licí struktury nebo zhrublé struktury vzniklé během zpracování u kovových materiálů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se vzorek deformuje na klínový tvar v rozmezí teplot 350 až 1 300 °C, podélně se rozřízne, zviditelní se makrostruktura, načež se změří tloušťka klínu v místě přechodu jemnozrnné struktury v hrubozrnnou. Kritický stupeň deformace se určí ze vztahů:The method of determining the critical degree of deformation, which is necessary to initiate the recrystallization process of the coarse casting structure or coarse structure formed during processing in the metallic materials according to the invention, which consists in deforming the sample to a wedge shape in the temperature range 350 up to 1300 ° C, cut lengthwise, the macrostructure is visible, after which the thickness of the wedge is measured at the point of transition of the fine-grained structure to coarse-grained. The critical degree of deformation is determined from the relations:

ho - h . É = -------- . 100 ho kde £ je velikost deformace v procentech, ho = původní výška zkoušky a h rozměr zkoušky v místě přechodu.ho - h. É = --------. 100 ho where £ is the percentage of deformation, ho = original test height and h is the test dimension at the transition point.

Výhodou tohoto způsobu stanovení kritického stupně deformace je, že průřez klínové zkoušky se mění pozvolna a tedy malé změně deformace odpovídá poměrně značná délka zkoušky. V důsledku toho lze přesně stanovit i místo kritického stupně deformace a velmi snadno je přesně změřit bez nátoku na velkou přesnost podélného řezu klínové zkoušky. Dále provedení zkoušky respektuje vliv styku zpracovávaného předmětu s nástrojem, což odpovídá skutečnosti při tváření materiálů v provozních podmínkách.The advantage of this method of determining the critical degree of deformation is that the cross section of the wedge test changes gradually and thus a small change in deformation corresponds to a relatively large test length. As a result, even the location of the critical degree of deformation can be accurately determined and very easily measured accurately without influx into the high accuracy of the longitudinal section of the wedge test. Furthermore, the test respects the effect of the contact of the workpiece with the tool, which corresponds to the reality of forming materials in operating conditions.

Příklad provedení kritického stupně deformace, potřebného pro rozběh procesu rekrystalizace, lze použít Výsledky hodnocení klínové zkoušky z lité oceli CSN 41 7247. Vzorek pro provedení klínové zkoušky byl vyroben litím a opracován mechanicky na rozměr hranolu 25x25x xl80 mm a vyválcován při teplotě 1 100 °C s velikostí stupně deformace 0 až 80 8. Vyválcovaná zkouška byla podélně rozříznuta a na řezné ploše byl zhotoven metalografický výbrus a poté bylo provedeno leptání, kterým se zviditelnila makrostruktura. V kritickém průřezu, tj. v místě přechodu z primární hrubozrnné struktury se změřil rozměr klínové zkoušky a dle vzorceAn example of performing the critical degree of deformation required to start the recrystallization process can be used Results of the evaluation of the wedge test of cast steel CSN 41 7247. with a degree of deformation of 0 to 80 8. The rolled test was cut lengthwise and a metallographic cut was made on the cutting surface and then an etching was performed to make the macrostructure visible. In the critical cross-section, ie at the point of transition from the primary coarse-grained structure, the size of the wedge test was measured according to the formula

CS 266 836 Bl 3 ho h ·CS 266 836 Bl 3 ho h ·

C= ------ · 100 (%) . hoC = ------ · 100 (%). him

Me:Me:

£ = velikost deformace v procentech ho = původní výška zkoušky, t j . 25 mm h = rozměr zkoušky v místě přechodu, který činil 21 mm, byla vypočtena velikost deformace nutné pro vznik rekrystalizované struktury při teplotě 1 100 °C, tj. 16 %.£ = amount of deformation in percent ho = original test height, i.e. 25 mm h = dimension of the test at the transition point, which was 21 mm, the amount of deformation required to form a recrystallised structure at a temperature of 1 100 ° C, ie 16%, was calculated.

Podobně u slitiny hliníku jakosti CSN 42 4218 byly vzorky z litého polotovaru opracovány na hranoly já 25x25x125 mm, které byly vykovány v zápustce na klínové výkovky podobného tvaru, jako v předchozím případě. Vzorky byly kovány při teplotách 400 °C až 475 °C, odstupňováno po 25 °C. Klínové zkoušky byly podélně rozříznuty, řezná plocha přebroušena a leptáním bylo provedeno zviditelnění makrostruktury. U jednotlivých vzorků byla změřena tlouštka klínu v místě přechodu primární hrubozrnné struktury do jemnozrnné a vypočetl se kritický stupeň deformace. Např. pro vzorek tvářený při teplotě 400 °C byla tlouštka klínu v místě přechodu primární hrubozrnné struktury v jemnozrnnou 19 mm. Z toho byla vypočtena kritická deformaceSimilarly, in the case of the CSN 42 4218 aluminum alloy, the cast semi-finished samples were machined into 25x25x125 mm prisms, which were forged in a die for wedge forgings of a similar shape as in the previous case. The samples were forged at temperatures of 400 ° C to 475 ° C, graduated by 25 ° C. The wedge tests were cut lengthwise, the cutting surface was reground and the macrostructure was made visible by etching. For individual samples, the wedge thickness at the transition from the primary coarse-grained structure to the fine-grained structure was measured and the critical degree of deformation was calculated. E.g. for the sample formed at 400 ° C, the wedge thickness at the transition from the primary coarse-grained structure to the fine-grained structure was 19 mm. From this, the critical deformation was calculated

- 19- 19

£. krit. = -------- . 100 = 24 %£. crit. = --------. 100 = 24%

Z takto získaných údajů byly sestaveny diagramy: stupeň deformace - teplota, který se využívá pro stanovení technologických zásad při tváření za tepla.From the data obtained in this way, diagrams were compiled: degree of deformation - temperature, which is used to determine the technological principles of hot forming.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Method for determining the critical degree of deformation for initiating the recrystallization process of the coarse casting structure as well as the coarse structure formed during hot forming of metallic materials on a wedge test in which a macrostructure is visible after cutting by etching, characterized in that deformation is performed in the temperature range 350 to 1300 ° C, after which the thickness of the wedge test is measured at the point of transition of the coarse-grained macrostructure into fine-grained, which is determined according to the relation:

ho - h £ = ----- .100, ho

Me E. is the amount of deformation in percent, ho the original height of the test, h the dimension of the test at the transition point, the critical degree of deformation in percent.