Structure and mechanical properties of the low-carbon steel after severe plastic deformation and forging

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The effect of the hot forming obtained by multi-directional forging on the structure and mechanical properties of the ferrite-pearlite dual phase steel 09Mg2Si after equal channel angular pressing (ECAP) is studied. Four passes of ECAP were conducted using a route of "Bc" (90-deg rotation after each pass) adjusted to 120° internal angle of channels, 450 °C pressing temperature. Subsequent multi-directional forging (MDF) was performed with accumulated strain of deformation of 60 and 80%. To remove the excess of internal stress after severe plastic deformation (SPD) billets were annealed at 350 °C for 1 hour with following furnace cooling. Thermo mechanical processing by MDF affects not only the shape and structure, but, respectively, the mechanical properties of the billets too, due to the processes of deformation and recrystallization of metal. After ECAP and MDF more fine-grained structure was expected to ensure the best strength characteristics, but there was decrease in values compared to steel, which was processed only by ECAP. Nevertheless its yield point after combined processing by SPD and forging exceeds the initial values by 40-80%, the ultimate tensile strength - by 32-45%. Subsequent MDF also resulted in increase of ductility of the ultrafine grained (UFG) steel 2-3 times in comparison with steel after ECAP. After ECAP and MDF with accumulated strain of deformation 80% ferrite and pearlite grains of the steel were significantly refined to 3.8 and 2,5 μm respectively, that is 2 times less than after ECAP. Research results show the applicability of combined treatment which consists of the ECAP and MDF as manufacturing technology of work pieces with shaped form with sufficient preservation of structural and mechanical conditions obtained after ECAP.

About the authors

S. P Yakovleva

Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the RAS

Email: spyakovleva@yandex.ru
1, Oktyabrskaya str., Yakutsk, 677891, Russian Federation

S. N Makharova

Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the RAS

Email: snmachar@yandex.ru
1, Oktyabrskaya str., Yakutsk, 677891, Russian Federation

P. G Mordovskoi

Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the RAS

Email: mordov@yandex.ru
1, Oktyabrskaya str., Yakutsk, 677891, Russian Federation

References

  1. Isothermal upset forging of AA5083 after severe plastic deformation by ECAE / I. Puertas, C.J. Luis-Pérez, D. Salcedo, J. León, R. Luri, J.P. Fuertes // Procedia CIRP. - 2013. - Vol. 12. - P. 288-293. - doi: 10.1016/j.procir.2013.09.050.
  2. Luis Pérez C.J., Salcedo Pérez D., Puertas Arbizu I. Design and mechanical property analysis of ultrafine grained gears from AA5083 previously processed by equal channel angular pressing and isothermal forging // Materials & Design. - 2014. - Vol. 63. - P. 126-135. - doi: 10.1016/j.matdes.2014.05.048.
  3. Plastic forming of the equal-channel angular pressing processed 6061 aluminum alloy / W.J. Kim, Y.K. Sa, H.K. Kim, U.S. Yoon // Materials Science and Engineering: A. - 2008. - Vol. 487, iss. 1/2. - P. 360-368. - doi: 10.1016/j.msea.2007.10.069.
  4. Shi B.Q., Chen R.S., Ke W. Effects of forging processing on the texture and tensile properties of ECAEed AZ80 magnesium alloy // Materials Science and Engineering: A. - 2012. - Vol. 546. - P. 323-327. - doi: 10.1016/j.msea.2012.03.036.
  5. Структура и свойства магниевого сплава Mg-0,3%Ca после мультиосевой деформации и равноканального углового прессования / С.В. Добаткин, Л.Л. Рохлин, Г.А. Салищев, В.И. Копылов, В.Н. Серебряный, Н.Д. Степанов, И.Е. Тарытина, И.С. Курошев, Н.С. Мартыненко // Металлы. - 2014. - № 6. - С. 70-79.
  6. Ефимова Ю.Ю., Копцева Н.В., Никитенко О.А. Исследование состояния карбидной фазы после наноструктурирования и последующего волочения низкоуглеродистой стали // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. - 2009. - № 3. - С. 45-48.
  7. Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства. - М.: Академкнига, 2007. - 398 с. - ISBN 978-5-946282-17-8.
  8. Gleiter H. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure // Acta Materialia. - 2000. - Vol. 48, iss. 1. - P. 1-29. - doi: 10.1016/S1359-6454(99)00285-2.
  9. Пластическая обработка металлов простым сдвигом / В.М. Сегал, В.И. Резников, А.С. Дробышевкий, В.И. Копылов // Известия АН СССР. Металлы. - 1981. - № 1. - С. 115-123.
  10. Valiev R.Z., Korznikov A.V., Mulyukov R.R. Structure and properties of ultrafine-grained materials produced by severe plastic deformation // Materials Science and Engineering: A. - 1993. - Vol. 168, iss. 2. - P. 141-148. - doi: 10.1016/0921-5093(93)90717-S.
  11. Структура и свойства стали Ст3 после теплого равноканального углового прессования / С.В. Добаткин, Р.З. Валиев, Н.А. Красильников, Г.И. Рааб, В.Н. Коненкова // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2000. - № 9. - С. 31-35.
  12. Влияние режимов равноканального углового прессования на механические и магнитные свойства стали 09Г2С / Э.С. Горкунов, С.М. Задворкин, Л.С. Горулева, Е.А. Туева, И.Н. Веселов, С.П. Яковлева, С.Н. Махарова, П.Г. Мордовской // Дефектоскопия. - 2012. - № 10. - С. 18-27.
  13. Влияние режимов объемного наноструктурирования мегапластической деформацией на свойства конструкционной стали / С.П. Яковлева, С.Н. Махарова, П.Г. Мордовской, М.З. Борисова // Перспективные материалы. - 2011. - № 13. - С. 961-967.
  14. Microstructural evolution in a commercial low carbon steel by equal channel angular pressing / D.H. Shin, B.C. Kim, Y.-S. Kim, K.-T. Park // Acta Materialia. - 2000. - Vol. 48, iss. 9. - P. 2247-2255. - doi: 10.1016/S1359-6454(00)00028-8.
  15. Park K.-T., Shin D.H. Annealing behavior of submicrometer grained ferrite in a low carbon steel fabricated by severe plastic deformation // Materials Science and Engineering: A. - 2002. - Vol. 334, iss. 1/2. - P. 79-86. - doi: 10.1016/S0921-5093(01)01796-8.
  16. Dynamic deformation behavior of ultrafine-grained low-carbon steels fabricated by equal-channel angular pressing / B.C. Hwang, H.S. Lee, Y.G. Kim, S. Lee, B.D. Ahn, D.H. Shin, C.G. Lee // Metallurgical and materials transaction: A. - 2005. - Vol. 36, iss. 2. - P. 389-397. - doi: 10.1007/s11661-005-0310-1.
  17. Ultrafine grained dual phase steel fabricated by equal channel angular pressing and subsequent intercritical annealing / K.-T. Park, S.Y. Han, B.D. Ahn, D.H. Shin, Y.K. Lee, K.K. Um // Scripta Materialia. - 2004. - Vol. 51, iss. 9. - P. 909-913. - doi: 10.1016/j.scriptamat.2004.06.017.
  18. Effect of hardening friction treatment with hard-alloy indenter on microstructure, mechanical properties, and deformation and fracture features of constructional steel under static and cyclic tension / A.V. Makarov, R.A. Savrai, N.A. Pozdejeva, S.V. Smirnov, D.I. Vichuzhanin, L.G. Korshunov, I.Yu. Malygina // Surface and Coatings Technology. - 2010. - Vol. 205, iss. 3. - P. 841-852. - doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.08.025.
  19. Structure, mechanical characteristics, and deformation and fractures of quenched structural steel under static and cyclic loading after combined strain-heat nanostructuring treatment / A.V. Makarov, R.A. Savrai, E.S. Gorkunov, A.S. Yurovskikh, I.Yu. Malygina, N.A. Davydova // Physical Mesomechanics. - 2015. - Vol. 18, iss. 1. - P. 43-57. - doi: 10.1134/S1029959915010063.
  20. Целлермаер В.Я. Субструктурно-фазовые превращения при интенсивной пластической деформации металлов // Известия вузов. Черная металлургия. - 1999. - № 12. - С. 44-49.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».