Влияние структурного состояния перлита на физико-механические и коррозионные свойства высокоуглеродистых сталей

• Автор: Егорова, Лада Юрьевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 ПЕРЛИТ. ПЕРЛИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ В УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЯХ
1.2 МЕХАНИЧЕСКИЕ И КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ СО СТРУКТУРОЙ ПЕРЛИТА
1.2.1 Дисперсность перлита и его прочностные свойства
1.2.2 Пластическая деформация перлита
1.2.3 Влияние структурных параметров на поведение при циклическом нагружении углеродистой стали
1.2.4 Взаимосвязь структурных параметров и стойкости к питтинговой коррозии углеродистой стали
1.3 ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПЕРЛИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ
И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
1.4 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Материал исследования
2.2 Термическая обработка материалов
2.3 Методы испытаний
2.4 Методы структурных исследований
ГЛАВА 3 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ РАСТЯЖЕНИИ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ У10 С
ПЕРЛИТНЫМИ СТРУКТУРАМИ РАЗЛИЧНОГО ТИПА
Выводы по главе
ГЛАВА 4 ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ ПЕРЛИТА РАЗЛИЧНОЙ
МОРФОЛОГИИ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ РАСТЯЖЕНИИ СТАЛИ У
4.1 Особенности поведения перлитной структуры высокоуглеродистой стали У
при циклическом нагружении
Выводы по главе
ГЛАВА 5 ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРУКТУРЫ И СТОЙКОСТИ К ПИТТИНГОВОЙ КОРРОЗИИ 3АЭВТЕКТОИД1 ГОЙ СТАЛИ У
Выводы по главе
ГЛАВА 6 ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ НА ТВЕРДОСТЬ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ СО СТРУКТУРОЙ ПЕРЛИТА
6.1 Влияние кремния на износостойкость при трении и абразивном воздействии высокоуглеродистой стали со структурами изотермического распада аустенита
6.2 Влияние легирования хромом на структуру и абразивную износостойкость
высокоуглеродистых сталей после изотермического превращения аустенита.
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Углеродистые стали со структурой перлита находят широкое применение в различных отраслях промышленности - машиностроении, строительстве, па железнодорожном транспорте, при производстве труб, в автомобилестроении. На конец XX столетия на их долга приходилось 90 % ог всех произведенных в России сталей. В работах М. Гензамера, В.Н. Гриднева, В.М. Счастливцева, В.И. Изотова, A.A. Батаева и др. подробно исследованы закономерности фазовых и структурных превращений, происходящих в этих сталях при термической обработке, деформации и внешних воздействиях.
При этом необходимо отметить, что существующие представления о перлите как о наиболее стабильной и термически устойчивой структурной составляющей, по сравнению с мартенситом или бейнитом, являются неполными и устаревшими. Важно отметить и то, что возможности повышения физико-механических свойств сталей с перлитной структурой не реализованы в полной мере, а количество работ, посвященных изучению механизмов деформационного упрочнения, в частности, явлений, сопровождающих фрикционное и усталостное нагружение, крайне незначительно. Кроме того, существует несколько важных проблем, связанных с возможностью протекания структурных превращений в тонкопластинчатом перлите, полученном при наименьших возможных температурах перлитного распада, которые так же требуют более детального исследования.
Как известно, образование перлита происходит как при непрерывном охлаждении углеродистой стали из аустенитного состояния, так и при изотермическом у->а-превращении в интервале температур, меньших Ась но превышающих 480-500 °С. Дисперсный перлит, образующийся в высокоуглеродистых сталях при температурах, близких к минимальной температуре перлитного превращения (480-500 °С), обладает повышенными уровнями прочности, твердости и износостойкости по сравнению с грубопластинчатым перлитом [1-6]. Это открывает новые пути улучшения эксплуатационно-важных свойств стальных изделий.
Уникальная способность сталей со структурой топкопластинчатого перлита к интенсивной пластической деформации и упрочнению широко используется при производстве высокопрочной проволоки, когда в результате волочения патентированных заготовок из высокоуглеродистых сталей могут достигаться

твердого раствора, так как в этом случае пет причин для образования местных гальванических микроэлементов [58].
С точки зрения электрохимического поведения, структура перлита в сталях представляет собой очень интересный объект. Перлит сочетает в себе две чередующиеся, абсолютно разные по своим электрохимическим свойствам, фазы: твердый раствор углерода в железе с ОЦК решеткой - а-железо, в котором концентрация углерода не превышает 0,002 мае. % в равновесном и 0,03-0,06 мае. % в неравновесном [6] состояниях, и карбид железа БезС с орторомбической решеткой -цементит, в котором концентрация углерода составляет 6,67 мае. %. Такое различие приводит к образованию микрогальваиических пар (ячеек) с сильно различающимися потенциалами, способствующих усилению коррозии [111]. Поскольку цементит в этой структуре оказывается наиболее устойчивой к коррозионному воздействию фазой [110], то анодное растворение а-железа приводит к тому, что карбидная фаза, оставаясь на поверхности раздела «металл-среда», при увеличении длительности испытаний еще больше увеличивает термодинамический потенциал коррозии, а значит и степень коррозии [112].
1.3 ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПЕРЛИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
Авторы [6], ссылаясь на более ранние источники указывают, что легирование стали большинством элементов замещения существенно замедляет образование перлита. Можно назвать следующие причины этого [48]:
1) увеличение энергии активации диффузии вследствие необходимости перераспределения легирующего элемента между фазами (на диффузию углерода элементы замещения влияют слабо [49, 113]);
2) затруднение перестройки решётки у—>а, то есть повышение энергии активации самодиффузии;
3) уменьшение разности свободных энергий фаз (движущей силы превращения).
При образовании перлита в трёхкомпонептпом сплаве следует различать две
ситуации: скорость реакции может определяться диффузией углерода, тогда как легирующий элемент не успевает перераспределяться, и его концентрация в обеих фазах