Механические свойства наноструктурного железа, полученного интенсивной пластической деформацией трением

Abstract

Методом наноиндентирования исследовано влияние измельчения зеренной структуры до наноразмеров на комплекс механических характеристик (твердость Hh, пластичность δA и модуль Юнга E) армко-железа после обработки интенсивной пластической деформацией трением (ИПДТ) в аргоне. При уменьшении зерен до размеров меньше 30 нм обнаружено уменьшение значений модуля Юнга на 10% по сравнению с крупнокристаллическим состоянием. В отличие от ГЦК-металлов, в которых при уменьшении размера зерен до 20 нм твердость только повышается, а пластичность снижается, в ОЦК-железе установлен обратный эффект: уменьшение размеров зерен от 50 до 20 нм вызывает снижение твердости (от 5,8 до 3,7 ГПа) и повышение характеристики пластичности δA (от 0,82 до 0,87).

Методою наноіндентування досліджено вплив подрібнення зеренної структури до нанорозмірів на комплекс механічних характеристик (твердість Hh, пластичність δA і модуль Юнґа E) армко-заліза після інтенсивної пластичної деформації тертям (ІПДТ) в арґоні. При зменшенні зерен до розмірів менше 30 нм виявлено зниження значень модуля Юнґа на 10% в порівнянні з крупнокристалічним станом. На відміну від ГЦК-металів, в яких при зменшенні розміру зерен до 20 нм твердість тільки підвищується, а пластичність знижується, в ОЦК-залізі встановлено зворотній ефект: зменшення розмірів зерен від 50 до 20 нм викликає зниження твердости (від 5,8 до 3,7 ГПа) і підвищення пластичности (від 0,82 до 0,87).

By using nanoindentation technique, the role of grain refinement down to nanometre sizes in terms of its influence on mechanical parameters (hardness, Hh, plasticity characteristic, δA, and Young’s modulus, E) of α-Fe subjected to severe plastic deformation by friction (SPDF) with argon atmosphere is stud-ied. In comparison with Fe of coarse-grained structure, Young’s modulus decreases by 10% when grain size decreases down to less then 30 nm. Unlike f.c.c. metals for which decreasing the grain size down to 20 nm results in gradual increasing of the hardness values and, therefore, in decreasing of the plasticity, the reverse effect is believed to be true for b.c.c. Fe, namely, the decreasing of grains sizes within the range from 50 to 20 nm causes the hardnessvalues decreasing from 5.8 to 3.7 GPа, while plasticity characteristic increases from 0.82 to 0.87.