Перераспределение легирующих элементов и изменение магнитных свойств при интенсивной холодной деформации Fe-Cr-Ni аустенитных сплавов

• Автор: Завалишин, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 168 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ

И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ФЕРРОМАГНИТНЫХ ГЦК СПЛАВОВ (ОБЗОР)

1.1 .Диспергизация структуры при холодной деформации

и изменение свойств ГЦК сплавов

1Л. 1. Структурные изменения при средних степенях пластической деформации ГЦК металлов

1.1.2. Двойникование

1.1.3. Роль энергии дефектов упаковки

1.1.4. Г раницы зерен

1.1.5. Деформационное упрочнение
1.1.6. Точечные дефекты
1.1.7. Особенность больших пластических деформаций
1.2. Магнитные свойства
1.2.1. Начальная восприимчивость, коэрцитивная сила
1.2.2. Приближение к насыщению
1.2.3. Мелкие ферромагнитные частицы и суперпарамагнетизм
1.3. Влияние структуры на намагниченность насыщения и температуру Кюри..
1.3.1. Упругая деформация
1.3.2. Пластическая деформация
1.3.3 .Двойникование
1.3.4. Состав сплава и его атомное упорядочение
1.3.5. Атомное расслоение
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор объекта исследования
2.2. Исследованные материалы и их обработка
2.3. Приготовление образцов и методика измерений
2.4. Методы исследования
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СИЛЬНОЙ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЧИСТОГО НИКЕЛЯ
3.1. Последовательность структурных изменений при холодной деформации N
3.2. Магнитные свойства № после сильной холодной деформации
3.3. Обсуждение результатов
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИЗМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ СТАБИЛЬНЫХ АУСТЕНИТНЫХ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СТАЛЕЙ ПРИ СРЕДНИХ СТЕПЕНЯХ
ДЕФОРМАЦИИ
4.1. Изменение магнитных свойств стали Х12Н30 при холодной прокатке; сравнение со сталями Х12Н15 и Х12НЗОТЗ
4.2. Влияние последеформационного отжига
4.3. О возможных причинах изменения магнитных свойств стали Х12Н30 при холодной деформации; структура после деформации и отжига
4.4. Анализ возможных вариантов деформационного расслоения сплавов по изменению температуры Кюри ферромагнитных образований
4.5. Выводы
ГЛАВА 5. ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В СТАЛЯХ ПРИ ВЫСОКИХ СТЕПЕНЯХ ДЕФОРМАЦИИ
5.1. Влияние сильной деформации на магнитные свойства стали Х12Н
5.2. Структура сильно деформированной стали Х12Н
5.3. Изменение магнитных свойств стали Х12Н40 при холодной деформации..
5.4. Обсуждение результатов
5.4.1. О влиянии внутренних напряжений
5.4.2. Об интенсивности роста температуры Кюри кластеров при деформации
5.4.3. Об интервале температур Кюри кластеров
5.4.4. Анализ характера расслоения сталей при деформации по магнитным измерениям
5.5. Выводы
ГЛАВА 6. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ПРИ ДЕФОРМАЦИОННОМ РАССЛОЕНИИ
6.1 Модель мелких одинаковых ферромагнитных частиц
6.2 Модель мелких ферромагнитных частиц с простейшим распределением по магнитному моменту
6.3 Обсуждение результатов
6.4 Оценки и обоснование использования модели
6.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Оценка роли некоторых побочных эффектов на измерение намагниченности
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Программы вычислений и результаты расчетов
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Качественные оценки температурной зависимости производной по температуре от логарифма намагниченности при наличии расслоения состава.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Влияние текстуры магнитной анизотропии (пространственной ориентации) частиц с суперпарамагнитным поведением на кривую намагничивания, когда время измерения больше времени релаксации магнитного момента, но кТ<КЭффУ..
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Качественное феноменологическое рассмотрение влияния неоднородности внутреннего состояния на намагниченность сплава
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Об определении степени деформации при деформации прокаткой с последующей деформацией сдвигом под давлением
ЛИТЕРАТУРА.

ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы и цель работы.
Внедрение новых металлических сплавов с уникальными физическими и механическими свойствами во многих случаях определяется их способностью противостоять действию разнообразных внешних факторов: низких температур, электрических и магнитных полей, радиационному облучению и др. Практические нужды в таких сплавах связаны прежде всего с созданием конструкций и аппаратов с новыми функциональными возможностями, освоением новых источников энергии, прежде всего ядерной и термоядерной, а также с созданием высокоэффективных преобразователей и накопителей электрической энергии. Поэтому представляется актуальным систематическое изучение явлений, протекающих в материалах под влиянием экстремальных энергетических воздействий.
Аустенитные стали достаточно широко используются в качестве материалов с низкой магнитной проницаемостью в ответственных конструкциях (материал оболочек сверхпроводящих устройств, корпуса маломагнитных кораблей и подводных лодок, бандажи турбогенераторов и др.). Для этих целей применяются аустенитные стали, стабильные по отношению к образованию мартенсита и феррита при деформации и отжиге. Однако в литературе имеются крайне скудные сведения о стабильности в магнитном отношении подобных аустенитных сталей при сильной пластической деформации и последеформационном отжиге. Сильная пластическая деформация может иметь место при существующей поверхностной обработке деталей (дробеструйная очистка и наклеп, поверхностная накатка и др.). Полученные при высоких степенях холодной деформации разориентированные фрагменты структуры могут служить готовыми зародышами рекристаллизации при нагреве и инициировать развитие процессов прерывистого распада аустенита, в частности, с образованием перлита, состоящего из двух ферромагнитных фаз - а феррита и цементита (Ре3С). Более того, сильная пластическая деформация является источником формирования не только линейных дефектов - дислокаций, но и точечных дефектов - вакансий и междоузлий. Миграция точечных дефектов, например, вакансий, на стоки (границы зерен, субзерен и др.), как это наблюдается при облучении [41-44,80], и встречная диффузия элементов замещения, может приводить к обогащению этих границ-стоков легирующими элементами (в частности никелем [44]), что также может изменить магнитные свойства аустенитных сталей. Заранее не ясно, пойдет ли такой процесс при деформации, т.к. движение
Явление расслоения, индуцированное сильной пластической деформацией при комнатной температуре [45, 46] наблюдалось впервые только нами на Ре-Сг-№ сплавах, что и рассмотрено в этой работе. Позднее расслоение при большой пластической деформации сплавов №-Си изучено магнитными методами в [47], однако поведение температуры Кюри и намагниченности с увеличением деформации сильно отличалось от описанного нами. Намагниченность и «средняя» температура Кюри сплавов уменьшались в результате расслоения. В послесловии настоящей работы указаны возможные причины такого различия.
В работе [74] теоретически описывается процесс расслоение при деформации из-за деформационно-индуцированной приграничной генерации неравновесных вакансий и самосогласованном взаимодействием их с компонентами сплава, имеющими разную диффузионную подвижность.
В приложении 5 на примере простой термодинамической теории ферромагнетизма феноменологически в первом приближении рассмотрено влияние неоднородности внутреннего состояния (расслоение по составу и внутренние напряжения - частные случаи неоднородности) на намагниченность ферромагнитного сплава вблизи как выше, так и ниже температуры Кюри и сделаны оценки такого влияния. Можно заключить, что влияние неоднородности по составу на намагниченность в первом приближении определяется знаком второй производной от намагниченности по составу. По этой причине легко понять, что с приближением к температуре Кюри такое влияние будет возрастать, и вблизи ниже Тс намагниченность должна понижаться, а выше Тс повышаться.