Закономерности формирования гетерофазных субмикрокристаллических состояний и физико-механических свойств при интенсивной пластической деформации сталей с различным фазовым составом

• Автор: Захарова, Галина Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Методы получения наноструктурных материалов и особенности структуры и свойств нанокристаллических и субмикрокристаллических сталей и сплавов на основе железа

1.1 Методы получения объемных наноструктурных металлических материалов

1.2 Особенности микроструктуры и механические свойства сплавов на основе железа после интенсивной пластической деформации
1.3 Модельные представления о фрагментации структуры при больших пластических деформациях
1.4 Дисперсионное упрочнение стали и его вклад в создание высокопрочных состояний при ИПД сталей

2 Постановка задач, материалы и методика исследования

2.1 Постановка задач

2.2 Материалы и методика эксперимента

3 Влияние равноканального углового прессования на структуру и механические свойства низкоуглеродистых сталей
3.1 Исследование структуры и фазового состава низкоуглеродистых сталей 10Г2ФТ и 06МБФ до и после равноканального углового прессования
3.2 Влияние равноканального углового прессования на механические свойства и характер разрушения низкоуглеродистых сталей 10Г2ФТ и 06МБФ
3.3 Анализ параметров структуры и оценка прочности сталей 10Г2ФТ и 06МБФ, полученных методом равноканального углового прессования

4 Влияния высокотемпературных отжигов на эволюцию структуры и механические свойства субмикрокристаллических сталей 10Г2ФТ и 06МБФ

4.1 Эволюция субмикрокристаллической структуры низкоуглеродистых сталей при высокотемпературных отжигах
4.2 Закономерности пластического течения, характера излома и эволюция значений микротвердости сталей 10Г2ФТ и 06МБФ

после равноканального углового прессования и последующих высокотемпературных отжигов
4.3 Анализ механизмов упрочнения сталей 10Г2ФТ и 06МБФ
после равноканального углового прессования и отжигов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время важным направлением физики конденсированного состояния и материаловедения является исследование субмикрокристаллических (СМК) (с размером зерна 100 нм < d < 1 мкм) и нанокристаллических (НК) (Ihm < d < ЮОнм) материалов [1-5]. Их физикомеханические характеристики в значительной степени отличаются от свойств обычных поликристаллических систем. В частности, при высокой прочности они обладают способностью к сверпластическому течению при относительно низких температурах (0.3-0.4 Тил) [1-5]. При наноструктурировании могут изменяться также и те фундаментальные характеристики материалов, которые считаются независимыми от структуры: магнитные свойства, упругость и внутреннее трение, электросопротивление и др. [6].
Эффективными методами получения объемных СМК и РЖ материалов являются различные методы интенсивной пластической деформации (ИПД), с использованием которых можно добиться значительного уменьшения размера зерна и получить высокопрочное состояние без изменения химического и фазового состава заготовки. Известно большое количество схем ИПД для получения СМК и НК металлических материалов - это равноканальное угловое прессование (РКУП) [7], кручение под давлением (КГД) [8], мультиосевая деформация [9], винтовая экструзия [10], аккумулируемая прокатка с соединением [11], всесторонняя изотермическая ковка [6] и др. [1, 12].
К настоящему времени в работах отечественных и зарубежных авторов [1-6] показана возможность повышения механических свойств пластичных металлов (Cu, Ni, Al, Ti и др.) за счет формирования в них НК и СМК структур, и достигнут существенный прогресс в понимании физических процессов, протекающих при ИПД металлов и сплавов на их основе. Однако, механизмы, обуславливающие изменения структуры и свойств в таком технологически важном классе материалов, как стали, остаются недостаточно изученными. Это связано со сложностями сохранения оснастки

Рисунок 1.10-Схема эволюции микроструктуры в ходе ИПД, предложенная
Валиевым Р.З. [1]
смещений из узлов кристаллической решетки. Скользящие дислокации с вектором Бюргерса, лежащим в плоскости границы, при своем движении приводят к зернограничному проскальзованию и относительному смещению зерен друг относительно друга.
Экспериментальные исследования упомянутого выше процесса формирования НК структур при ИПД кручением проведены Валиевым Р.З. на примере чистой Си [1]. А на примере армко-Fe, показано, что процесс формирования НК структуры при КГД носит выраженный стадийный характер [1]. Для первой стадии деформации при ИПД кручением (от !4 до 1 оборота наковален) характерна ячеистая структура со средним размером ячеек 400 нм и углами разориентации между соседними элементами 2-3°. На второй стадии (13 оборота) обнаружено формирование переходной структуры с признаками как ячеистой, так и зеренной структуры. Третья стадия характеризуется формированием однородной наноразмерной структуры со средним размером зерен около 100 нм.
Механизм измельчения зерен в ходе пластической деформации, в зависимости от степени деформации представлен также Хамфрейем (F.G. Humphreys) с коллегами [106] (Рисунок 1.11). Согласно этому механизму, при малых степенях деформации (ем < 2, рассчитана по критерию Мизеса), исходная структура дробится полосами деформации на области с различными разориентациями. С увеличением степени деформации (ем >3,5),