Формирование ультрамелкокристаллической структуры термическим воздействием на низкоуглеродистые мартенситные стали и магнитные материалы системы железо-хром-кобальт

• Автор: Ряпосов, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ стр.

Введение
1 Структурные и технологические особенности получения нано и субмикронных материалов на основе железа термическим воздействием
1.1 Границы существования наноматериалов и технологии объемного наноструктурирования сплавов железа
1.2 Сопоставление сталей с традиционными типами структур и сталей с низкоуглеродистым мартенситом

1.3 Диспергирование структуры низкоуглеродистого мартенсита

1.4 Особенности структурообразования сплавов на основе системы железохромкобальт

1.5 Постановка задачи 3

2 Материалы и методики исследований

2.1 Изготовление опытных образцов

2.2 Термическая обработка низкоуглеродистых мартенситных сталей НМС

2.3 Выявление структуры методом оптической микроскопии
2.4 Дифференциальная сканирующая калориметрия
2.5 Определение законов распределения элементов структуры
2.6 Рентгеноструктуриый анализ
2.7 Выявление тонкой структуры и морфологии фаз методами электронной микроскопии
2.8 Магнитометрические исследования
2.9 Определение критических точек дилатометрическим методом
2. Испытания на одноосное растяжение
2. Измерения ударной вязкости и трещиностойкости
2. Измерения твердости
2. Определение пористости концентрационнонеоднородных материалов
2. Статистический микрорентгеноспектральный анализ
2. Определение магнитных характеристик порошковых концентрационнонеоднородных материалов
2. Определение характеристик работоспособности датчиков моментов
3 Зеренная и реечная структура НМС с нано и субмикронным размером характерных элементов
3.1 Определение критических температур НМС, склонных к структурной наследственности
3.2 Роль легирования и технологических параметров в формировании зеренной структуры НМС
3.3 Формирование зеренной и реечной структуры при многоцикловой термической обработке НМС
3.4 Строение мартенсита и механические свойства НМС Х2Г2НМФБ после многоцикловой термической обработки и высокотемпературного наноструктурирования
4 Консолидация и наноструктурирование концентрационнонеоднородных сплавов на основе системы РеСгСо
4.1 Особенности получения и гомогенизация концентрационнонеоднородных сплавов на основе системы РеСгСо
4.2 Наноструктурирование концентрационнонеоднородных сплавов на основе системы РеСгСоМо на стадиях гермомагнитной и изотермической обработок
4.3 Структура и работоспособность концентрационнонеоднородных наносплавов системы БеСгСоМо
5 Практическая реализация исследований и проведение натурных испытаний деталей из низкоуглеродистой мартенситной стали с субмикронным и нанометрическим размером реек и ианоструктурированных магнитных материалов на основе системы РеСгСо
5.1 Основные этапы производства и характеристики материалов винтовых забойных двигателей
5.2 Разработка технического задания на состав и режимы термической обработки заготовок деталей винтовых забойных двигателей из стали X 2НМФБ
5.3 Результаты натурных испытаний деталей винтовых забойных двигателей из НМС Х2Г2НМФБ
5.4 Результаты натурных испытаний ответственных деталей приборов из концен грационнонеоднородных магнитных материалов на основе системы
Заключение
Список использованных источников


Эти же этапы субструктурных изменений наблюдают при ИПД сталей , . Немонотонное изменение прочности в зависимости от температуры отпуска объяснено С. Г. Боллом, который установил, что если в процессе отпуска формируется ячеистая структура, то предел текучести связан зависимостью петчевского вида с размером ячейки, а размер зерна не играет при этом никакой роли. В экспериментах С. Г. Болла был достигнут субмикронный размер субзерен и показано, что их границы являются полупроницаемыми для дислокаций 2. Если в сплавах возможен спинодальный распад, то измельчение характерных элементов структуры возможно на этапе отпуска старения по другому механизму. В этом случае альфафаза в процессе изотермической НТО иили предшествующей ее термомагнитной ТМО обработки распадается на две фазы с одинаковым типом решетки, но с различными ее параметрами и составом фаз. МО и ИТО магнитных материалов на основе системы железохромкобальт. Для получения высоких магнитных свойств сплавов на основе железа размер домена должен быть более нм, диаметр сферических выделений сильномагнитной альфа 1фазы в материалах на основе системы железохромкобальт после ТМО составляет примерно нм . Поэтому для укрупнения выделений данной системы необходима ИТО. Благодаря дисперсности характерного элемента структуры многие магнитные сплавы данной группы после старения имеют высокие характеристики механических свойств. Сплавы системы железохромкобальт также по обоим критериям размер характерного элемента и значительное изменение свойств при появлении наносоставляющей относятся к наноматериалам. Таким образом, наилучшее сочетание свойств низкоуглеродистых мартенситных сталей со структурой пакетного мартенсита и магнитных сплавов системы железохромкобальт можно достигнуть в случае получения характерных элементов структуры на уровне 0 нм и более. В обоих случаях нанометрический размер характерного элемента структуры можно сформировать за счет термического воздействия, включающего закалку или закалку с последующим отпуском старением без высокоэнергетического воздействия. Большой вклад в изучение превращений в сталях и сплавах внесли Г. В. Курдюмов, I Утевский, Р. И. Энтин, В. Д. Садовский, В. М. Счастливцев, В. В. Сагарадзе, В. И. Изотов, М. Е. Блантер, А. М. Глейзер, О. Я. Мешков, Ю. Ф. Иванов, Э. В Козлов, . I. Бернштейн, М. А. Штремель, Л. М. Капуткина С. Д. Прокошкин, В. Питч, Дж. Томас, Э. Бейн, Р. Мейл, Ц. Нишияма и др. Традиционные конструкционные стали с содержанием углерода 0,0, обладают рядом недостатков при реализации конструкционной прочности и пониженной технологичностью при изготовлении термоупрочненных деталей. Дислокации в закаленной стали полностью закрепляются при содержании углерода более 0,2 , а в процессе отпуска выделившиеся карбиды ограничивают их подвижность, т. Кроме того, в мартенсите таких сталей присутствует большое количество двойниковых границ, непреодолимых для дислокаций. Наибольшую скорость релаксации в конструкционных сталях обеспечивает однородная структура с максимальной плотностью дислокаций, сохраняющих подвижность. В такой структуре при малом содержании легирующих элементов реализуется преимущественно два механизма упрочнения дислокационный и зернограничный. НМС обладают повышенной конструкционной прочностью и технологичностью относительно традиционных конструкционных сталей с прочностью 0 МПа. Структура низкоуглеродистого мартенсита позволяет осуществлять совмещенный процесс горячего формообразования с закалкой на воздухе, обеспечивает хорошую свариваемость в термоупрочненном и отожженном состояниях всеми способами сварки без предварительного подогрева . Стали со структурой низкоуглеродистого мартенсита не склонны к образованию холодных и горячих трещин, закаливаются охлаждением на спокойном воздухе, не склонны к деформации при закалке и сварке , хорошо деформируются в закаленном состоянии, подвергаются поверхностному упрочнению всеми видами химикотермической . НМС характеризуются глубокой прокаливаемостыо, высокой ударной вязкостью и низкой критической температурой хрупкости Ткр.