Формирование и эволюция структуры и фазового состава нержавеющей стали при электронно-пучковой обработке и многоцикловом нагружении до разрушения

• Автор: Сизов, Василий Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ВОЗДЕЙСТВИЕ КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ ПОТОКАМИ ЭНЕРГИИ НА МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ
1.1 Влияние облучения ионными пучками на изменение свойств и структуры металлических материалов
1.1 Л Изменение механических свойств металлических материалов после облучения ионными пучками
1.1.2 Изменение структуры и фазового состава металлических материалов после облучения ионными пучками
1.2 Закономерности влияния электронно-пучковой обработки на структуру, фазовый состав и механические свойства сталей и сплавов
1.2.1 Изменение механических свойств металлов и сплавов после электронно-пучковой обработки
1.2.2 Влияние электронно-пучковой обработки на изменение структуры и фазового состава металлов и сплавов
1.3 Влияние некоторых других видов энергетических воздействий на механические свойства и структуру металлов и сплавов
1.4 Закономерности влияния электронно-пучковой обработки на усталостную выносливость сталей разных структурных классов
1.4.1 Закономерности влияния электронно-пучковой обработки на сталь 08Х18Н10Т
1.4.2 Закономерности влияния электронно-пучковой обработки па сталь 20X
1.4.3 Закономерности влияния электронно-пучковой обработки на рельсовую сталь Э76Ф
1.5 Выводы
2 МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Материал исследования и методика усталостных испытаний
2.2 Методика электронно-пучковой обработки
2.3 Методики структурных исследований
2.4 Методика количественной обработки результатов исследований
3 СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ И ДЕФЕКТНАЯ СУБСТРУКТУРА СТАЛИ 20Х23Н18, ОБРАБОТАННОЙ ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ
3.1 Структурно-фазовое состояние стали перед облучением электронным
пучком
3.2 Модификация структуры поверхности стали 20Х23Н18 при облучении
высокоинтенсивным электронным пучком
3.2.1 Облучение электронным пучком при плотности энергии пучка
электронов 20 Дж/см
3.2.2 Облучение электронным пучком при плотности энергии пучка
электронов 30 Дж/см
3.2.3 Облучение электронным пучком при плотности энергии пучка
электронов 40 Дж/см
3.3 Градиент структуры и фазового состава поверхностного слоя аустенитной стали 20Х23Н18, обработанной электронным пучком в режиме минимальной усталостной долговечности
3.4 Градиент структуры и фазового состава поверхностного слоя аустенитной стали 20Х23Н18, обработанной высокоинтенсивным электронным пучком в режиме максимально высокой усталостной долговечности
Заключение по главе
4 СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И ДЕФЕКТНАЯ СУБСТРУКТУРА И ПОВЕРХНОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ СТАЛИ ПОСЛЕ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ
4.1. Структурно-фазовый анализ механизмов усталостного разрушения стали 20Х23Н18, не обработанной электронным пучком
4.2 Структурно-фазовое состояние стали 20Х23Н18, подвергнутой обработке электронным пучком (плотность мощности пучка 0,27 МВт/см2) и разрушенной в результате усталостных испытаний
4.3 Структурно-фазовое состояние стали 20Х23Н18, подвергнутой обработке электронным пучком (плотность мощности пучка 0,4 МВт/см2) и разрушенной в результате усталостных испытаний
4.4 Структурно-фазовое состояние стали 20X231118, подвергнутой обработке электронным пучком (плотность мощности пучка 0,6 МВт/см2) и разрушенной
в результате усталостных испытаний
4.5 Предложения по практическому использованию результатов
диссертационной работы
Заключение по главе 4
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2

После ЭПО выявлено повышенное содержание микропор в переходном слое, расположенном на глубине от 30 до 40 мкм. Показано, что усталостные испытания стали (число циклов до разрушения 1,84-105) сопровождаются отслаиванием тонкого (300...600 нм) поверхностного слоя (слоя, непосредственно подвергавшегося воздействию пучка электронов при облучении), свидетельствующим о формировании в нем высокого уровня внутренних напряжений. Усталостные испытания стали не приводят к разрушению мартенситной структуры на глубине 40 мкм и сопровождаются значимым преобразованием структуры пластинчатого перлита: выявлено растворение, разрезание и механическое разрушение пластин цементита; деформационное преобразование зерен «псевдоперлита» сопровождается формированием многофазного субмикро- и наноразмерного зеренно-субзеренного состояния на основе а-фазы [63, 64].
1.5 Выводы
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
1. Большое количество научных работ посвящено исследованию влияния концентрированных потоков энергии на механические свойства металлов и сплавов.
2. Выполнены исследования по установлению влияния концентрированных потоков энергии на структуру, фазовый состав, дислокационную субструктуру металлических материалов.
3. Выполнены исследования влияния электронно-пучковой обработки на стали 08Х18Н10Т, 20X13, Э76Ф, подвергаемые многоцикловым усталостным испытаниям до разрушения.
4. Установлено увеличение усталостной долговечности до 3,5 раз при электронно-пучковой обработке сталей.
Однако диапазон марок сталей, исследуемых на усталостную долговечность при электронно-пучковой обработке, ограничен всего тремя. До конца не ясны факторы, ответственные за повышение усталостной долговечности материала.