Градиентные структурно-фазовые состояния в сталях : способы формирования, масштабы реализации, закономерности

• Автор: Коваленко, Виктор Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 470 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Градиентные структурно-фазовые состояния

в твердых телах и градиентные материалы

1.1 .Понятие о градиентных структурах

1.2. Функциональные градиентные материалы

1.3.Формирование градиентных структурно-фазовых состояний при обработке поверхности концентрированными потоками энергии

1.4. Градиентные структуры в сплавах, закаленных из расплава

1.5.Формирование и эволюция ГСФС при термомеханической обработке

1.6.Особенности градиентных структурно-фазовых состояний поверхностных слоев металлов после легирования с использованием концентрированных потоков энергии 3
1.7. Градиентные слои, сформированные на поверхности железа и никеля при электровзрывном легировании
2. Материалы и методы исследований
2.1 .Обоснование выбора и способы получения градиентных структурно-фазовых состояний материалов исследований
2.2.Метод измерения скорости ультразвука
2.3. Метод применения генератора токовых импульсов
2.4. Методы металлографических структурных исследований
2.5.Методика количественной обработки результатов исследований 62 2.5.1.Определение средних размеров зерен и структурных составляющих
2.5.2.Определение объемных долей типов зерен и структурных составляющих
2.5.3.Определение объемной доли дислокационной субструктуры

2.5.4.Определение скалярной плотности дислокаций, плотности
микродвойников, пластин е-мартенсита, трещин и
ЭКСТИНКЦИОННЫХ контуров
2.5.5.Определение избыточной плотности дислокаций и кривизны -
кручения кристаллической решетки
2.5.6.Оценки дальнодействующих полей напряжений
2.5.7.Определение угла азимутальной разориентировки зерен,
субзерен, фрагментов

2.5.8.0пределение характеристик ДСС
2.5.9.Определение средних размеров частиц карбидных фаз, расстояний между ними и их объемной доли
3. Градиентные структурно-фазовые состояния, формирующиеся в стали при деформации прокатом
Введение
3.1. Эволюция структуры перлита при пластической деформации
и фрагментация
3.2. Количественные характеристики градиентной структуры
3.3. Внутренние поля напряжений и фрагментация
3.4. Процессы и механизмы разрушения цементита
Заключение
4. Градиент структуры и фазового состава, формирующийся в стали при ударных нагрузках
Введение
4.1. Перлитная структура после ударного нагружения.
Качественная картина
4.2. Количественные характеристики дефектной структуры
4.3. Источники дальнодействующих полей напряжений
4.4. Количественные характеристики полей напряжений
в градиентной структуре
4.5. Схемы разрушения перлита и растворения цементита
4.6. Градиентные структуры и масштабные уровни
Заключение
5. Усталостно-индуцированный структурно-фазовый градиент аустенитной стали 08Х18Н10Т и стали 60ГС2
Введение
5.1. Метод препарирования образцов
5.2. Структура и фазовый состав стали 08Х18Н10Т в исходном состоянии
5.2.1. Зеренная структура стали
5.2.2. Внутризеренная структура стали
5.3. Усталостно-индуцированный градиент структуры и фазового состава стали в зоне усталостного разрушения (непрерывная схема многоцикловых усталостных испытаний)
5.3.1. Зеренная структура стали
5.3.2. Градиент внутризеренной структуры стали

5.4. Закономерности и корреляции, реализующиеся при формировании градиента структуры в условиях непрерывной схемы усталостных многоцикловых испытаний стали 08X18Н1 ОТ
5.5. Эволюция тонкой дефектной субструктуры при малоцикловой усталости стали 08X18Н1 ОТ
5.6. Структура исходного состояния стали 60ГС2
5.7. Структура стали 60ГС2 на промежуточной стадии усталостного нагружения
5.8. Разрушенное состояние
6. Градиентные структуры в сплавах железо-никель, закаленных из расплава
Введение
6.1 .Макроградиентные структуры
6.2.Микроградиентные структуры
Заключение
7. Градиент структуры и фазового состава, формирующийся в стали при химико-термической обработке
Введение
7.1. Градиентные структуры, возникающие в стали 9ХФ при цементации
7.2. Оптическая картина - карбиды и зерна
7.3. Фазовый состав зон и слоев градиентной структуры стали
7.4. Морфология упрочняющих фаз и тонкая структура образовавшихся слоев
7.5. Характеристики тонкой структуры матрицы. Дефекты строения основного металла
7.6. Дислокационная структура и дальнодействующие поля напряжений, их источники и локализация
7.7. Качественная и количественная картина градиентной структуры.
Зоны и градиентные характеристики
Заключение
8. Градиент структуры и фазового состава сварного шва
Введение
8.1 .Структурно-фазовое состояние стали перед сваркой
8.2.Структура, формирующаяся при кристаллизации зоны расплава
8.2.1. Структура центральной области сварного шва
8.2.2. Структура промежуточной области сварного шва

Исследования, проведенные на промышленных сталях, также показали, что вдоль междендритных границ образуется сетка карбидных выделений, а внутри аустенитной матрицы - ультрадисперсные выделения карбида МС. В работе [46] наблюдалось декорирование границ ячеек, возникших при закалке различных сплавов с ГЦК решеткой, хаотически ориентированными карбидными частицами и порами.
В работе [48] исследовали степень проницаемости междендритного пространства в зависимости от объемной доли жидкой фазы и от расстояния между первичными ветвями дендритов. Полученные результаты находятся в хорошем соответствии с моделью, согласно которой междендритное пространство представляет собой набор пустот с узкими прямоугольными сечениями.
Для изучения процессов кристаллизации на быстовращающемся диске-холодильнике представляют несомненный интерес результаты, полученные в работах [49-51 ]. В них было показано, что в условиях роста столбчатых зерен и дендритов при кристаллизации направление их роста обусловлено направлением течения жидкой фазы: оси дендритов и зерен сориентированы навстречу потоку расплава. В работе [51], кроме того, отмечается, что угол разориентировки может существенным образом зависеть от химического состава материала.
Формирующиеся в процессе закалки в твердом состоянии дефекты кристаллического строения можно условно разделить на две группы [52]:
• дефекты, обусловленные избыточной вакансионной плотностью;
• дефекты, связанные с напряжениями, возникающими в процессе закалки.
К первому типу дефектов относятся неравновесные вакансии, вакансионные кластеры, призматические дислокационные петли, возникающие при захлопывании вакансионных кластеров, субмикропоры и микропоры. Возникающие при закалке напряжения стимулируют процессы локального пластического течения, что приводит к возникновению заметной плотности дислокаций. В случае закалки из жидкого состояния дефекты вакансионного происхождения располагаются, как правило, неравномерно по телу зерна. В работе А.М.Глезера и др. детально описаны общие закономерности формирования дефектной, ячеистой и зеренной структур, а также физикомеханических свойств в быстрозакаленных микрокристаллических сплавах [53].