Структурные аспекты прочности и трещиностойкости низкоуглеродистых конструкционных сталей

• Автор: Симонов, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 383 с. : ил.

1. Трещиностойкость материалов. Выбор критериев для оценки трещино-стойкости низкоуглеродистых сталей
1.1. Критерии статической трещиностойкости
1.2. Критерии динамической трещиностойкости
1.3. Критерии циклической трещиностойкости
1.4. Влияние типа образца и схемы нагружения на циклическую трещиностойкость низкоуглеродистых сталей
Выводы
2. Прочность и трещиностойкость низкоуглеродистых сталей в связи
с особенностями строения реечного мартенсита
2.1. Мартенситное превращение и морфологические типы мартенсита
в сплавах на основе а-железа
2.2. Особенности строения пакетного мартенсита
2.3. Влияние процессов распада мартенсита при отпуске на характер изменения трещиностойкости и микромеханизмов разрушения конструкционных сталей с различным содержанием углерода
2.3.1. Структурные изменения при отпуске сталей 09Г2С, 35 и
2.3.2. Прочность, трещиностойкость и микромеханизмы разрушения закаленных и низкоотпущенных сталей в связи с особенностями строения различных морфологических типов мартенсита
2.3.3. Влияние температуры отпуска на характер изменения трещиностойкости и микромеханизмов разрушения конструкционных сталей с различным содержанием углерода

2.4. Общие закономерности изменения трещиностойкости термоупрочненных углеродистых и низколегированных сталей
2.4.1. Влияние температуры отпуска на трещиностойкость углеродистых и низколегированных сталей. Диаграммы максимальной трещиностойкости с картами структурных состояний и микромеханизмов разрушения
2.4.2. Влияние уровня прочности на трещиностойкость сталей. Диаграммы конструкционной прочности
Выводы
3. Получение структуры пакетного мартенсита в низкоуглеродистых конструкционных сталях
3.1. О двух принципах реализации мартенситного превращения при медленном охлаждении низкоуглеродистого аустенита
3.2. Условия получения структуры пакетного мартенсита при медленном охлаждении низкоуглеродистых мартенситных сталей повышенной прочности
3.3. Хладостойкость низкоуглеродистых мартенситных сталей
Выводы
4. Структурные и технологические аспекты прочности и трещиностойкости низкоуглеродистых мартенситных сталей
4.1. Влияние структурных факторов на прочность и трещиностойкость низкоуглеродистых мартенситных сталей
4.1.1. Особенности процессов распада мартенсита при отпуске НМС типа 07X3 ГНМ
4.1.2. Изменение прочности и трещиностойкости при отпуске НМС типа ХЗГНМ
4.2. Технологические аспекты обеспечения высокого уровня конструкционной прочности конструкционных сталей
4.2.1. Анализ технологичности применяемых в машиностроении
конструкционных легированных сталей
4.2.2. Технологические свойства и преимущества низкоуглеродистых
мартенситных сталей
4.3. Повышение уровня прочности низкоуглеродистых мартенситных сталей при реализации дисперсионного упрочнения. Дисперсионно-упрочняемые низкоуглеродистые мартенситные стали
4.3.1. Дисперсионное упрочнение НМС карбидами ванадия
4.3.2. Дисперсионное упрочнение НМС, содержащих медь
4.3.3. Дисперсионное упрочнение НМС интерметаллидными фазами.... 201 Выводы
5. Структурные аспекты прочности и трещиностойкости мартенситно-стареющих сталей
5.1. Исследование структуры мартенситно-стареющих сталей
5.2. Изменение прочности и трещиностойкости МСС в процессе отпуска
5.3. Сравнительный анализ характеристик прочности и трещиностойкости МСС ЭП-678 после различных способов рафинирования
Выводы
6. Влияние размерных параметров структуры пакетного мартенсита на характеристики трещиностойкости НМС и МСС
6.1. Влияние параметров структуры на трещиностойкость НМС
6.2. Влияние параметров структуры на трещиностойкость МСС
6.3. Причины повышения низкоамплитудной ЦТ крупнозернистых сталей
со структурой пакетного мартенсита
6.4. Общие закономерности влияния параметров структуры на прочность
и трещиностойкость сталей со структурой пакетного мартенсита
Выводы
7. Аустенит как фактор повышения трещиностойкости конструкционных
сталей с низкоуглеродистой матрицей
7.1. Стабильность остаточного аустенита как фактор повышения
трещиностойкости конструкционных сталей с низкоуглеродистой реечной а-матрицей
аустенитного зерна 25...30 мкм присутствуют рейки 1—2 ориентировок, а при размере зерна около 1 мкм (закалка гранул железа из расплава) пакет состоит из реек одной ориентировки; все межреечные границы при этом - малоугловые.
В очень крупном пакете с шестью разориентировками только 1/6 межреечных границ - малоугловые, 1/6 - двойниковые, а остальные непроницаемы для дислокаций [85]. По данным работы [86] соотношение высокоугловых и малоугловых разориентировок в пакете мартенсита промышленной стали с содержанием углерода 0,2 % равно 1:5, то есть 5/6 всех межреечных границ проницаемы для дислокаций. По данным практически всех без исключения исследователей межпакетные границы, в отличие от межреечных, являются высокоугловыми или нерегулярными. По данным Ю.Г. Андреева [87], граница между пакетами является сравнительно однородной нерегулярной границей с вкраплениями площадок хорошего сопряжения, при этом доля малоугловых разориентировок составляет 6 %, а 17 %
разориентировок близки к регулярным, то есть доля высокоугловых границ составляет 77 %.
Таким образом, еще одной особенностью структуры реечного мартенсита является двойная сетка высокоугловых границ (межзеренных и межпакетных), которые в большинстве случаев играют роль локальных барьеров вязкости на пули движущейся трещины.
В настоящее время накоплен достаточный фактический материал, позволяющий считать мартенситный пакет тем элементом структуры, который отвечает за уровень сопротивления хрупкому разрушению. Так, Ю.Я. Мешков отмечает [88], что минимальное напряжение хрупкого отрыва закаленной и отпущенной стали с содержанием углерода 0,3 % определяется только размером мартенситных пакетов. В то же время в сталях с пластинчатым мартенситом таким элементом структуры должны быть бывшие зерна аустенита. Поскольку размер пакетов обычно в несколько раз меньше размеров аустенитного зерна, то, соответственно, должна снижаться и склонность к хрупкому разрушению.