Макролокализация пластического течения в горячекатаной низкоуглеродистой стали

• Автор: Косинов, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЩИЕ АСПЕКТЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ НА МАКРОСКОПИЧЕСКОМ УРОВНЕ

1.1 Макроскопическая локализация пластической деформации

1.2 Автоволновая модель локализации деформации твердых тел

1.3 Влияние примесей внедрения на картины локализации пластической деформации

1.4 Влияние водорода на процесс пластической деформации и разрушения металлов

1.5 Роль новодороживания в технологических процессах и при эксплуатации конструкционных материалов

1.6 Постановка задачи

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Метод механических испытаний на растяжение
2.2 Метод оптической и цифровой спекл-фотографии для исследования локализации пластической деформации
2.3 Методика электролитического насыщения водородом металлических образцов
2.4 Материалы исследований
3 МАКРОСКОПИЧЕСКАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
3.1 Механические характеристики и микроструктура стали 08пс
3.2 Пространственно-временная неоднородность полей деформаций стали 08пс после горячей прокатки и в результате размотки и травления рулона
3.3 Влияние водорода на макроскопическую локализацию пластического течения стали 08пс
3.3 Влияние водорода на макроскопическую локализацию пластического течения стали Ст.1 кп
4 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ДЕФЕКТНОЙ СУБСТРУКТУРЫ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
4.1 Структура исходного состояния листового проката стали 08пс.
4.2 Структура листового проката стали 08пс после горячей прокатки, размотки рулона и химического удаления окалины
4.3 Эволюция структуры и фазового состава стали 08пс в условиях электролитического наводороживания
4.4 Структура стали СтЛкп после горячей прокатки и механического удаления окалины
4.5 Структура стали Ст. 1 кп в условиях электролитического насыщения водородом
5 РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ИХ ВОЗМОЖНОГО
ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. К настоящему времени установлено фундаментальное положение, что пластическая деформация всегда развивается неоднородно и склонна к локализации не только на микроскопическом (дислокационном) уровне [1, 2], но и на мезо- и макроуровнях [3-5]. При использовании метода спекл-фотографии установлены главные закономерности процессов макроскопической локализации деформации твердых тел при нагружении [6]. В большинстве случаев картины распределения зон локализации обладают пространственно-временным упорядочением, тип которого определяется действующим законом пластического течения. Развитая в [б] автоволно-вая модель формирования упорядоченных макромасштабных картин локализации в металлах позволила объяснить закономерности возникновения и развития очагов локализации пластической деформации, приводящих к потере устойчивости пластического течения и разрушению при холодной прокатке, и указать пути использования эффектов локализации при разработке технологических режимов изготовления изделий сложной формы [7]. В связи с этим актуальными являются исследования макролокализации деформации промышленных сплавов при горячей прокатке. Это обусловило интерес к исследованиям деформационного поведения пластичных низкоуглеродистых сталей, поскольку их механические свойства и структура подробно изучены. Повышение надежности и увеличение сроков эксплуатации стальных изделий находится в зависимости от содержания вредных примесей. Одной из них является водород, который попадает в металл не только на всех этапах технологии изготовления, но и в процессе эксплуатации изделий, значительно снижая их технологические и служебные свойства [8-15]. Для прямого экспериментального подтверждения автоволновой природы пластического течения актуальны исследования влияния водорода на процесс макролокализации пластической деформации горячекатаной низкоуглеродистой стали, водородное охрупчивание которой является серьезной практической пробле-

В [166] представлен обзор данных по влиянию водорода при высоких температурах и давлениях на поведение металлов и конструкций из них. Показано, что водородная коррозия приводит к появлению значительной неоднородности кратковременных и длительных механических характеристик. Приведенные экспериментальные данные могут использоваться для построения, идентификации и верификации моделей деформирования материалов и конструкций в условиях водородной коррозии.
Компьютерное моделирование процессов деформирования и разрушения конструктивных элементов, находящихся в условиях водородной коррозии, является актуальным на сегодняшний день в силу перспективного использования водорода как экологически чистого топлива. В [167] рассматривается методика расчета и разрушения толстостенного трубопровода в условиях относительно высоких температур и воздействия водорода. В [168] проведены оценки устойчивости трубопроводных сталей Х52, Х70 и XI00 к поглощению водорода в зависимости от значений предела текучести.
В [169] исследовались процессы наводороживания поверхности катания колеса и распределение диффузионно-подвижного водорода по глубине с учетом времени эксплуатации колесной стали. Предлагаемые технологические приемы позволили увеличить пробег колеса в 3 раза.
Для объяснения водородных эффектов предложено много микроскопических моделей (см., например, [16-18, 170-172]), базирующихся на теории дислокаций. Однако такие подходы представляются недостаточными, поскольку не учитывают, что пластическая деформация твердых тел развивается локализовано на всем протяжении процесса течения [6].
1.6 Постановка задачи
Подводя итог настоящей главы, следует констатировать, что невозможность адекватного отражения наблюдаемых явлений в рамках дислокационных моделей привела к возникновению понятия многоуровневости пластиче-