Способ исследования деформации металла при пластическом формоизменении Советский патент 1986 года по МПК B22D13/02 G01N33/20 

1

Изобретение относится к исследованию течения внутренних слоев металла при деформации в лабораторных и промышленных условиях.

Целью изобретения является ускорение процесса исследования деформации металла.

Способ исследования деформации металла включает формирование в по- пере чном сечении кристаллизующегося слитка слоев металла с различными физико-химическими свойствами, дофор мацию слитка и определение перемещения металла по изменению взаимного расположения слоев металла, при этом при кристаллизации слитка производят периодическое вращение жидкого металла в течение 0,5-2 мин с интервалом между вращениями в 3-5 раз большим до полной кристаллизации.

Вращение жидкой фазы приводит к разделению объема металла по плотности его компонентов. Наиболее холодные и тяжелые фракции под действием центробежных сил оттесняются к границе твердо- жидкой фазы, а компоненты с меньшей плотностью находятся в центральной (осевой) зоне. При вращении жидкого металла происходит обламывание ветвей дендридов и циркуляция жидкого металла приводи к вымыванию ликвирующих элементов, в частности серы, из межосных промежутков дендридов. В результате вращения

расплава происходит перераспределение 35 Щение металла в жидкой фазе приводит жидкости по плотности, сепарация неметаллических включений, и после полной кристаллизации слитка на поперечных темплетах видны характерные светлые полосы, которые соответству- 40 ют границе раздела фаз в момент вращения металла.

Светлые полосы являются зонами отрицательной ликвации и щирина этих зон, а также интенсивность свет- 45 лого фона зависят от скорости перемешивания и технологических параметров - степень нагрева металла, химический состав стали, скорость охлаждения металла и т.;д. Однако опреде- 50 ляющим является время вращения металла. В результате опытов установлено, что для формирования четко выраженной полоски обратной ликвации необходимо вращение металла жидкой 55 фазы не менее 30 с. В противном случае отсутствует четкая граница между слоями металла с различной степек образованию чередующихся темных и светлых слоев металла. Наиболее целесообразно производить вращелие металла методом электромагнитного перемешивания. При обеспечении ин-. тенсивного перемешения жидкой фазы необходимо на границе раздела фаз иметь достаточные усилия, которые создаются электромагнитными силами. Сила электромагнитного перемешивания пропорциональна электропроводности металла, плотности и скорости магнитного потока. Потери магнитного потока зависят от частоты тока и изменяются при росте закристаллизовавшейся части слитка. Применение электрома - нитного перемешивания дает постоянство и воспроизводимость результатов по образованию чередующихся светлых и темных полос.

Пример. В изложницу с толщиной стенки 20 мм заливают сталь марки ШХ-15 при 1530 С. В поперечном

5

нью травитости и ширина светлых полос с меньщим сопротивлением деформации, уменьшаясь после деформации, становится чрезмерно малой для осуществления замеров.

Увеличение времени вращения свыше 2 мин вызывает резкую границу в химическом составе слитка на границе слоев металла, что при последующей деформации влечет за собой образование внутренних дефектов сплошности и отличные от реальных условия формоизменения. Каждый цикл вращения вызывает принудительную циркуляцию жидкого металла на границе твердой и жидкой фаз и приводит к образованию обратной ликвации. После окон- чания вращения продолжается кристаллизация металла с образованием обычной макроструктуры, которая при травлении темгшетов выявляется как темная полоса.

После формирования светлой полосы вращение металла прекращают на время, в 3-5 раза превьш1ающее врейя вращения. Сокращение времени кристаллизации металла без вращения вызывает, как показали эксперименты, стирание границ Аежду светлыми и 0 темными полосами при травлении, что приводит к существенному снижению точности при определении деформации внутренних слоев металла.

Таким образом, периодическое вра0

5

Щение металла в жидкой фазе приводит

к образованию чередующихся темных и светлых слоев металла. Наиболее целесообразно производить вращелие металла методом электромагнитного перемешивания. При обеспечении ин-. тенсивного перемешения жидкой фазы необходимо на границе раздела фаз иметь достаточные усилия, которые создаются электромагнитными силами. Сила электромагнитного перемешивания пропорциональна электропроводности металла, плотности и скорости магнитного потока. Потери магнитного потока зависят от частоты тока и изменяются при росте закристаллизовавшейся части слитка. Применение электрома - нитного перемешивания дает постоянство и воспроизводимость результатов по образованию чередующихся светлых и темных полос.

Пример. В изложницу с толщиной стенки 20 мм заливают сталь марки ШХ-15 при 1530 С. В поперечном

сечении изложница имеет форму прямоугольника со сторонами 240 300 мм. По сторонам изложницы установлены два индуктора бегущего магнитного поля. Каждый индуктор выполнен в ви- де магнитопровода шириной 240 мм, на рабочей поверхности которого закреплена трехфазная обмотка возбуждения с одним витком в каждой фазе. Полюсное деление обмотки - 0,27 мм, число стержней на полюс и фазу - один. Индукторы размещены своей рабочей поверхностью на расстоянии 8 мм от наружной поверхности изложницы. Питани индукторов производится от сети с частотой 50 Гц через понижающие трансформаторы. Средний фазный ток 14000 А фазное напряжение 4,5 В. Полная мощность индукторов 200 кВ.А.

После заливки металла и выдержки в течение 5 мин производят включение индукторов в течение 60 с. Затем отключают питание индукторов и происходит нормальная кристаллизация в течение 5 мин, после чего опять включают индукторы на 60 с. Описанный цикл повторяют до полной кристаллизации слитка (40 мин).

В результате на поперечных темпле- тах от слитка получают после травле-

Редактор А.Ворович Заказ 4564/11

Составитель С.Сухомлинов

Техред М.Ходаиич Корректор Л.Пилипенко

Тираж 757 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

ния в 50%-ном водном растворе соляной кислоты чередующиеся светлые и темные полосы. Ширина светлых полос 3-4 мм, яркость 4-5 баллов. Замерив расстояние между светлыми полосами производят прокатку слитка на стане 950/900 в квадрат 135 мм. На fiouepe i ном темплете от квадрата 135 мм после травления производят, замеры расстояний между светлыми полосами и путем сравнения с ранее выполненными замерами определяют перемещение металла по поперечному сечению проката

Опыт применения предлагаемого способа в условиях опытно-промышпен- ного производства показал, что время проведения эксперимента на порядок ниже по сравнению с известным спо- с обом. Применение изобретения .обес-ч печивает стабильность и достовер- получаемых данных. Максимальная величина относительной погрешности полей перемещений металла, включающая колебания толщины светлых полос, погрешности измерения и построения эпюр, составляет 14, 5/5, что позволяет использовать экспериментальный материал для анализа качественной и количественной картины деформации металла.