Закономерности и механизмы структурно-фазовых превращений в монокристаллах высокомарганцевых аустенитных сталей при кручении под давлением и последующих отжигах

• Автор: Тукеева, Марина Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 208 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Упрочнение высокомарганцевых сплавов при пластической деформации, структура и свойства ультрамелкозернистых металлов и сплавов
1.1 Механизмы деформации и деформационное упрочнение высокомарганцевых аустенитных сталей при статической деформации
1.2 Метод кручения под гидростатическим давлением и его применение
для измельчения структуры металлов и сплавов
2 Постановка задач, материалы и методы исследования
2.1 Постановка задач исследования
2.2 Материалы и методика эксперимента
3 Влияние энергии дефекта упаковки и температуры деформации на эволюцию структурно-фазового состояния высокомарганцевых аустенитных сталей при кручении под квазигидростатическим давлением
3.1 Закономерности и механизмы измельчения структуры и механические свойства монокристаллов высокомарганцевых аустенитных сталей Ее-13Мп-1,ЗС, Ее-13Мп-2,7А1-1,ЗС и Ее-28Мп-2,7А1-1,ЗС с разной энергией дефекта упаковки при холодном кручении под давлением
3.2 Закономерности эволюции структуры и прочностные свойства монокристаллов высокомарганцевых аустенитных сталей Ее-13Мп-1,ЗС, Ее-13Мп-2,7А1-1,ЗС и Ее-28Мп-2,7А1-1,ЗС с разной энергией дефекта упаковки при теплом кручении под давлением
3.3 Анализ закономерностей и механизмов измельчения структуры высокомарганцевых аустенитных сталей с высокой концентрацией атомов углерода при кручении под давлением
4 Влияние отжигов на структуру, фазовый состав и микротвердость высокомарганцевых аустенитных сталей Ее-13Мп-1,ЗС, Ее-13Мп-2,7А1-1,ЗС, Ее-28Мп-2,7А1-1,ЗС после кручения под квазигидростатическим давлением
4.1 Закономерности изменения значений микротвердости при отжиге высокомарганцевых аустенитных сталей, полученных при холодном и теплом кручении под давлением
4.2 Эволюция фазового состава при отжиге высокомарганцевых аустенитных сталей, полученных при холодном и теплом кручении под давлением
4.3 Влияние отжигов на особенности структуры высокомарганцевых аустенитных сталей Ре-13Мп-1,ЗС, Ре-13Мп-2,7А1-1,ЗС, Ре-28Мп-2,7А1-1,ЗС, полученных при холодном и теплом кручении под давлением ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальным направлением физики конденсированных сред является создание новых материалов, обладающих оптимальным сочетанием физикомеханических свойств. Перспективным способом качественного улучшения свойств металлов и сплавов считается измельчение элементов их структуры до субмикро- или нанокристаллического масштаба. При этом могут значительно изменяться их прочность и пластичность, диффузионные характеристики, магнитные свойства, упругость и внутреннее трение и др. [1-5]. Это вызывает большой интерес к созданию и изучению ультрамелкозернистых (УМЗ) (размер зерен и фаз d < 1 мкм) материалов (субмикро- и нанокристаллических).
Одним из эффективных методов создания в материалах УМЗ-структурного состояния является интенсивная пластическая деформация (ИПД) [1-4]. На данный момент большие пластические деформации, обеспечивающие переход материала из крупнозернистого в УМЗ-состояние, реализуются в процессе использования различных схем деформирования: сдвига под высоким
квазигидростатическим давлением [4, 5], предложенного П.В. Бриджменом в середине прошлого столетия, равноканального углового прессования [6, 7], винтовой экструзии [8], аккумулируемой прокатки с соединением [9] и др. [1,2].
К настоящему времени накоплен большой объем экспериментальных данных по исследованию влияния ИПД на различные металлы, сплавы, интерметаллидные соединения, керамики [1-4, 10-83]. Лишь небольшое внимание исследователей направлено на изучение структуры и свойства УМЗ-сталей, полученных методами ИПД. Это связано с технологическими трудностями деформирования сталей, поскольку деформация высокопрочных материалов требует улучшения оснастки. Тем не менее, исследование свойств сталей открывает новые возможности для улучшения исходных характеристик и создания материалов с уникальным комплексом физико-механических свойств во многих областях промышленности. В частности, высокомарганцевые TWIP-стали (TWIP - twinning-induced plasticity - пластичность, обусловленная

Рисунок 1.12- Модель планарного скольжения (а), сдвиг октаэдрических кластеров при скольжении, переход атомов углерода в тетраэдрические
положения (б) [114]
ограничению плоскостей скольжения, микролокализации течения и формированию планарной структуры [114].
В работе [104] предложена модель, описывающая деформационное упрочнение стали Гадфилъда. Эта модель основана на оценке взаимодействия атомов углерода в межузельных позициях с ближайшими соседними атомами металла. Модель дает хорошее описание эффектов статического и динамического упрочнения стали Гадфильда. Оценки показали, что в закаленном состоянии каждая дислокация в плоскости скольжения разупорядочивает структуру. Процесс разупорядочения сопровождается уменьшением энтропии. После десяти дислокаций, успешно прошедших в плоскости скольжения, изменение энтропии становится близким к нулю и распределение Мп и С приблизительно такое же, как и в разупорядоченном сплаве Бе-Мп-С. Изменение свободной энергии и критических напряжений также уменьшается с каждой успешно прошедшей по плоскости скольжения дислокацией, приближаясь к нулю после прохождения более чем 10 дислокаций. То есть, напряжения для движения последующих дислокаций меньше, чем требуемое для инициации поперечного скольжения или скольжения в менее напряженных плоскостях скольжения. Таким образом, если атомы углерода неподвижны, например, в случае деформации при комнатной температуре модифицированной алюминием стали Гадфильда, существует тенденция к локализации движущихся дислокаций в одной плоскости и