425 / 530
Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
425
и пластических характеристик материала. Микроструктура и механические свойства бинарного
сплава Mg-3Y, подвергнутого циклической экструзии и сжатия, рассмотрены в [7]. Расчет
изменения структуры металлов при экструзии выполнен в [8]. Кроме того, немаловажное значение
имеют прочность, надежность применяемых штампов для экструзии. Так в [9] исследована
микроструктура и твердость материала матрицы, а также выполнен анализ напряженного
состояния штампа при экструдировании медной заготовки методом конечных элементов. Вместе с
тем, механизмы разрушения металлов и сплавов с субмикрокристаллической структурой, в том
числе в условиях низких температур, исследованы не в полной мере.
Цель работы заключается в исследовании механизма разрушения низкоуглеродистой
стали, подвергнутой экструзии, при низкой температуре.
Материал и методика эксперимента
Экструдирование заготовок
12
40 мм из конструкционной низкоуглеродистой стали
Ст3сп выполнялось в созданной оснастке с помощью гидравлического пресса «ПСУ 125» типа
3ИМ усилием 1250 кН. Усилие при экструдировании заготовок составило 120-140 кН. Для
снижения трения использовалась технологическая смазка «РОСОЙЛ-АНГЕЛИНА» с добавками
чешуйчатого графита. Химический состав стали Ст3сп, в %: 0,18 С, 0,23 Si, 0,60 Mn, 0,01 Cr,
0,003 Ni, 0,01 P, 0,01 S, 0,05 Cu, 0,05 Al, остальное Fe. Химический анализ проведен на атомно-
эмиссионном спектрометре «Foundry-Master» фирмы «Worldwide Analytical Systems AG (WAS
AG)». Обработка заготовок экструзией выполнялась при температуре 673 К. Использованная
оснастка обеспечивала степень деформации 0,4.
Механические испытания на одноосное растяжение образцов из стали Ст3сп диаметром 3
мм и длиной рабочего участка 15 мм проводились с использованием испытательных машин
Инстрон-1195 при комнатной температуре и UTS-20k фирмы «UTS TestSysteme GmbH»
(Lammerweg 29.D-89079 Ulm) с температурной камерой и холодильной установкой «Noske-
Kaeser» типа TEE 52/70X при температуре 213 К. Скорость нагружения образцов составила
3,33
10
–5
м
с
–1
.
Результаты исследований и обсуждение
В результате экструдирования получили заготовки сечением 8,4
8,4 мм и длиной 65
мм (рис. 1). Механические характеристики стали Ст3сп представлены в таблице.
Рис. 1.
Заготовка из стали Ст3сп после экструдирования.
Таблица
Механические характеристики стали Ст3сп
№ Состояние стали
Механические характеристики
т
, МПа
в
, МПа
к
, %
Температура испытания: 293 К
1 Состояние поставки
333
485
35,1
2 Экструзия в
n
=1 проход при
Т
=673 К
650
709
14,0
Температура испытания: 213 К
4 Экструзия в
n
=1 проход при
Т
=673 К
701
748
15,29