Создание новых научных принципов упрочнения железоуглеродистых сплавов на основе развития теории кристаллизации и микроликвации

• Автор: Костылева, Людмила Венедиктовна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 340 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ НЕРАВНОВЕСНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ
ЕЕ Современные представления о затвердевании сталей и сплавов..
1.2. Анализ дендритной ликвации компонентов и влияние сегрегации на
структуру и свойства железоуглеродистых сплавов
ЕЗ. Обзор исследований о взаимосвязях между первичной структурой и свойствами чугуна и стали
1.4. Анализ массопереноса углерода в неоднородном аустените
1.5. Цель работы и задачи исследований
ГЛАВА 2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕНДРИТНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ И СИНТЕЗ НОВЫХ ИДЕЙ ПРАКТИЧЕСКОГО МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ
2.1. Исследование особенностей дендритного роста твердой фазы при затвердевании сталей и сплавов
2.2. Исследование затвердевания междендритной жидкости
2.3. Механизм кристаллизации междендритной жидкости в сплавах типа ограниченных твердых растворов
2.4. Особенности ликвационного размежевания компонентов при кристаллизации сплавов типа твердых растворов
• 2,5. Исследование термокинетических и термодинамических воздействий на дендритную структуру сталей и чугунов
2.6. Исследование сплавов, затвердевающих в режиме принудительного удаления междендритной жидкости
2.7. Новые представления о закономерностях кристаллизации
сплавов и их экспериментальное подтверждение
2.8. Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ ГОМОГЕНИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ЛИТЫХ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ
3.1. Анализ электронных взаимодействий, определяющих особенности микроликвации компонентов в железоуглеродистых сплавах
3.2. Экспериментальное исследование микроликвации компонентов в углеродистых сталях и чугунах
3.3. Влияние микроликвационной поляризации на структуру и свойства среднеуглеродистой нелегированной стали
3.4. Особенности видманштеттова феррита и гомогенизация структуры литой низкоуглеродистой стали
■ 3.5. Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПРИНЦИПОВ ПОВЫШЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ЧУГУННОГО ЛИТЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПЕРВИЧНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
4.1. Разработка новой комплексной характеристики качества серого чугуна....................•• 160 ■
4.2. Термокинетические особенности первичной кристаллизации серого чугуна
4.3. Термодинамические аспекты кристаллизации, лимитирующие, эффективность упрочняющего легирования серого чугуна
4.4. Особенности разрушения серого чугуна, связанные с микроликвационной неоднородностью его металлической основы

4.5. Перспективы управления первичной для реализации композитного упрочнения чугуна
4.6. Выводы
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ НЕЛИКВИРУЮЩИХ И МАЛОЛИКВИРУЮЩИХ СТАЛЕЙ
5.1. Изменение характера остаточной микроликвации третьего компонента в сплавах системы Бе-С-Х
5.2. Графическое определение концентраций твердой и жидкой равновесных фаз в трехкомпонентных системах
5.3. Геометрическая интерпретация изменения межфазного распределения кремния в сплавах системы Бе-С-Ы
5.4. Закономерности межфазного распределения кремния в чистых Бе-С-Б1 сплавах
5.5. Исследование качественного изменения микроликвации в многокомпонентных сплавах
5.6. Выводы
ГЛАВА 6. ЗОНАЛЬНОЕ И СВЕРХБЫСТРОЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА В СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЯХ ПО МЕХАНИЗМУ ВОСХОДЯЩЕЙ ДИФФУЗИИ
6.1. Исследование процесса восходящего массопереноса углерода в стальных изделиях при циклическом наложении температурного градиента
6.2. Расчет эффективного коэффициента и скорости диффузии углерода в цементованном слое при термоциклической обработке

1.3. Обзор исследований о взаимосвязях между первичной структурой и свойствами чугуна и стали
Установлению непосредственной связи между составом и свойствами посвящены многие исследования [59,86,107-109]. Однако обилие экспериментального материала не обеспечило получения прямых однозначных зависимостей состав - свойства без анализа структуры даже для сплавов одной какой-либо системы. Прочностные и специальные свойства железоуглеродистого сплава, как впрочем, и любого другого, определяются параметрами его макро- и микроструктуры, зависимыми как от химического состава, так и от термокинетических условий кристаллизации и последующих твердофазных превращений.
Давно замечено, что захолаживание отливки эффективно повышает прочность и пластичность сплава при растяжении, повышается предел выносливости, износостойкость, ударная вязкость, а вот предел текучести, по данным [110], не чувствителен к условиям охлаждения при кристаллизации и в большей степени определяется легированием.
Большинство исследователей одним из основных направлений улучшения механических свойств литых материалов считают уменьшение размеров зерна. Упрочнение без измельчения структуры сопровождается повышением порога хладноломкости и увеличением хрупкости, как, например, при деформационном старении [111]. Положительное влияние измельчения зерна на свойства отливок обычно связывают с более однородным распределением пористости, включений, микроликватов и образованием развитой дислокационной структуры по границам зерен, тормозящей развитие разрушения, [107,108,112]. Вместе с тем, в связи с развитием рекристатлизационных процессов пластическое деформирование и разрушение обычно происходит не по границам первичных кристаллов, образованных вокруг дендрита, а по границам рекристаллизованных зерен