Влияние модификации поверхности на статические и циклические характеристики мартенситно-стареющей стали

• Автор: Геров, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
Глава 1. Основные закономерности деформирования системы приповерхностных слоев материала под воздействием внешних факторов и их влияние на общую деформацию конструкционных материалов.
1.1. Взаимосвязь деформирования приповерхностных слоев с общей кинетикой деформации конструкционных материалов
1.2. Влияние внешних воздействий на изменение механических свойств конструкционных материалов.

1.3. Деформируемый материал с позиции фрактального материаловедения

1.4. Выводы и постановка задачи исследований.

Глава 2. Материалы и методики исследований.

2.1. Материалы.

2.2. Методики модификации поверхности

2.2.1. Изменение топографической структу ры поверхности

2.2.1.1. Изменение топографической структуры поверхности механической обработкой.
2.2.1.2. Изменение топофафической структуры поверхности
за счет обработай ионным пучком
2.2.2. Нанесение покрытий
2.2.2.1. Нанесение гальванических покрытий.
2.2.2.2. Нанесение покрытий магнетронным распылением
2.3. Термическая обработка.
2.4. Исследование механических свойств.
2.4.1. Статические испытания на растяжение.
2.4.2. Модернизированная установка для усталостных испытаний тонких проволок
2.4.3. Усталостные испытания.
2.5. Структурные и фрактографичсские исследования
2.6. Методология мультифрактальной параметризации структур материалов.
Глава 3. Исследование возможности управления механическими свойствами высокопрочной конструкционной стали путем воздействия па фрактальную структуру поверхности и приповерхностных слоев.
3.1. Введение
3.2. Исследование влияния механической обработки поверхности на свойства материала.
3.2.1. Введение, материалы и методики
3.2.2. Исследования для случая статического растяжения.
3.2.3. Исследования для случая усталостного нагружения.
3.3. Исследование влияния воздействия пучка ионов аргона на процессы изменения структуры поверхности материала и его механические свойства.
3.3.1. Введение, материалы и методики
3.3.2. Исследования для случая статического растяжения.
3.3. Исследование влияния на механические свойства модифицирования материала путем нанесения покрытий
3.3.1. Влияние модифицирования поверхности стали ПК4М4ТЖ с помощью гальванического никелевого покрытая на механические свойства.
3.3.2. Изучение влияния модифицирования поверхности гальваническим цинкованием на механические свойства стали
К4М4Т2Ю.
3.3.3. Изучение влияния модифицирования поверхности магнетрогшым напылением алюминия на механические свойства
стали ИК4М4Т2Ю
3.3.4. Изучение влияния модифицирования поверхности машетронным напылением нержавеющей стали ХНТ на механические свойства стали НК4М4Т2Ю
3.3.5. Общие закономерности влияния покрытия на механические свойства и изменение структуры приповерхностного слоя материала
3.4. Расчетное подтверждение связи механических характеристик с процессами структурной самоорганизации в приповерхностных слоях
материала
Общие выводы
Литература


Также было показано, что проявление эффектов ХаазенаКелли и Баушингера уменьшение напряжения течения при сжатии предварительно растянутых образцов по сравнению с напряжением течения при растяжении на связано с формированием приповерхностного упрочненного слоя глубиной порядка размеров зерна . Протеканию приповерхностных процессов и их связи с механическими свойствами материала при циклическом нагружении с учетом его стадийности посвящен следующий цикл исследовательских работ группы ученых, работающих под руководством Терентьева В. Ф. . Терентьев В. Ф. обнаружил общность природы физического предела текучести и физического предела выносливости и предложил модель физического предела выносливости, которая основывается на идее барьерного воздействия более прочного приповерхностного слоя глубиной порядка размеров зерна, формирующегося на ранних стадиях циклического нагружения. При напряжениях близких к пределу выносливости существуют два условия формирования упрочненного приповерхностного слоя преимущественное течение этого слоя на стадии циклической микротекучести и большая интенсивность пластической деформации приповерхностного слоя с сохранением барьерного эффекта даже при возникновении в нем микротрещин при общем пластическом течении металла вплоть до базового числа циклов нагружения. Было указано, что к моменту достижения базового числа циклов нагружения внутри металла организуется развитая ячеистая дислокационная структура, а в приповерхностном слое наряду с ячеистой и полосовой структурами имеются усталостные полосы скольжения с системой нераспространяющихся субмикротрещин, которые заторможены границами зерен и релаксационными процессами вблизи их вершин. При больших базах испытаний . Показано также, что на поведение ОЦК металлов на пределе выносливости оказывают влияние следующие факторы изменение механических свойств приповерхностного слоя за счет опережающего повышения плотности дислокаций в этом слое и процессов старения барьерный эффект этого слоя за счет препятствия выходу дислокаций на поверхность и формирование зон повреждений пластических зон у вершин нераспространяющихся трещин . В дальнейшем работы по изучению процессов разрушения материалов с учетом более ранней деформации приповерхностных слоев и связанных с ним эффектах были проведены, используя в качестве модельного материапа Мо и Мосплавы . Обнаружили, что деформация образцов носит неоднородный характер. Было экспериментально найдено приблизительное значение относительной глубины зоны интенсивного протекания процессов пластической деформации в приповерхностных слоях, которая составила порядка 1. В последние годы сформировалось новое научное направление, изучающее деформационные процессы, происходящие в нагруженном твердом теле, на нескольких разных масштабных уровнях это физическая мезомеханика . В основе данной концепции лежат следующие представления пластическое течение в деформируемом теле самосогласованно, как последовательная эволюция потери сдвиговой устойчивости основные закономерности пластического течения на мезоуровне связаны с образованием диссипативных мезосгруктур и фрагментацией разрушение есть завершающая стадия фрагментации твердого тела. Учитывая принятые положения, используя теоретические расчеты, показано, что на границе раздела двух сред с различными механическими свойствами материалсреда, материалпокрытие при нагружении возникает осцилляция локальных напряжений. В то же время упрочненный приповерхностный слой препятствует движению дислокаций и подавляет дальнейшее развитие деформации на микромасштабном уровне, развивается фрагментация. В работах описано протекание деформационных процессов в сформированных мезообъемах вблизи поверхности, которые происходят по схеме сдвигповоротс опережением по сравнению с внутренними объемами. Хотя некоторые частные положения теории мезомеханики могут считаться спорными роль местных конценграторов напряжений при нагружении, роль боковой поверхности, но общие идеи о нелинейности и самоорганизации деформационных процессов в деформируемом теле находят применение в области синергетики и синергетических подходов к описанию процессов структурной самоорганизации, о чем будет рассказано в последующих главах.