Упрочнение стали наноразмерными выделениями карбонитридов титана и ниобия

• Автор: Мочалина, Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 188 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ УРОЧНЕНИЯ

СПЛАВОВ ДИСПЕРСНЫМИ ЧАСТИЦАМИ.

1.1.Теория упрочнения дисперсными частицами

1.1.1. Выгибание дислокаций между дисперсными частицами.

1.1.2. Локальное поперечное скольжение

1.1.3. Перерезание дислокациями дисперсных частиц.

1.2. Механические свойства материалов с дисперсными частицами

1.2.1. Влияние дисперсных частиц на механизмы распространения трещины в материале и величину вязкости разрушения.

1.2.2. Повышение прочности материалов с дисперсными фазами

1.2.3. Влияние частиц на пластичность.
1.2.4. Влияние частиц на длительную прочность и ползучесть
1.2.5. Основные аспекты влияния частиц на
механические свойства сплавов
1.3. Выводы.
1.4. Цель и задачи исследования.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Исследуемый материал.
2.2. Оборудование для термической и термопластической обработок
2.3. Структурные исследования.
2.3.1. Световая микроскопия.
2.3.2. Растровая электронная микроскопия
2.3.3. Просвечивающая электронная микроскопия.
2.4. Методы исследования фазового и химического состава.
2.4.1. Рентгеноструктурный анализ.
2.4.2. Микрорентгеноспектральный анализ.
2.4.3. Оптическоэмиссионный анализ
2.5. Определение механических свойств материалов.
2.5.1. Метод измерения тврдости.
2.5.2. Измерение микротвердости
2.5.3. Прочностные свойства и показатели пластичности
при статическом нагружении.
2.5.4. Испытание материалов на ударную вязкость
2.5.5. Усталостная трещиностойкость материалов
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ РАЗВИТОЙ НАНОСТРУКТУРЫ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ И ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКАХ УГЛЕРОДИСТЫХ МИКРОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
3.1. Применение микролегирования для активизации дислокационного механизма упрочнения стали дисперсными фазами Оф
3.2. Влияние параметров аустенитизации на формирование
наноразмерных карбонитридов титана и ниобия.
3.3 Особенности взаимодействия дислокационной структуры с дисперсными частицами.
3.4. Возможность формирования наноразмерных избыточных фаз в процессе закалки и отпуска микролегированных сталей.
3.5. Формирование развитой наноструктуры в
процессе термопластической обработки.
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
МИКРОЛЕ1 ИРОВАННОЙ СТАЛИ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ СТРУКТУРНЫМИ СОСТАВЛЯЮЩИМИ
4.1. Влияние нанодисперсных частиц на ударную вязкость.
4.2. Прочностные свойства исследуемых материалов при деформации растяжением. Вклад эффективных механизмов в упрочнение.
4.3. Усталостная трещиностойкость
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. РАЗВИТИЕ СТРУКТУРНОЙ ТЕОРИИ КОНСТРУКТИВНОЙ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ С НАНОРАЗМЕРНОЙ СТРУКТУРОЙ.
5.1. Влияние генезиса наноструктурированных материалов
на их свойства.
5.2. Пластическая деформация в материалах с микро и наноразмерными зрнами
5.3. Главная научная идея наноструктурирования.
5.4. Модель рациональной структуры с эффективными механизмами упрочнения
5.5. Анализ эффективности использования технологии термопластического воздействия для получения наноструктурных материалов с высокой конструктивной прочностью
5.6. Конструктивная прочность наноразмерной структуры, сформированной методом
термопластического наноструктурирования
5.7. Практическая значимость новой технологии
термопластического наноструктурирования
5.8. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


При напряжении т ткр линия дислокации выгибается между частицами, ее участки смыкаются за каждой частицей и, оставив вокруг частиц петли, дислокация продолжает скользить в прежнем направлении. Зона сдвига расположена вне петли, которая сужается, образуя кольцо вокруг частицы. Каждая новая дислокация, проходя между частицами, оставляет вокруг каждой из них кольцо, и суммарная длина дислокаций, а соответственно и энергия, возрастает. Ожерелья из взаимоотталкивающихоя дислокационных колец вокруг дисперсных частиц создают поля упругих напряжений, затрудняющие проталкивание новых дислокаций между частицами. Этим в значительной мере обусловлено деформационное упрочнение стареющих сплавов. Рассмотренный механизм обхода частиц второй фазы называется, по имени его автора, механизмом Орована. В трудах Э. Орована впервые было дано физическое представление об упрочняющем действии дисперсных фаз. Т линейное напряжение матрицы Ъ вектор Бюргерса X среднее расстояние между частицами. Принимая
Т СтЬ 2, где С модуль сдвига матрицы, получаем
О сгп
Впоследствии в уравнение Орована были внесены уточнения, учитывающие неодинаковость поведения краевой и винтовой дислокаций при встрече с частицами, неодинаковость распределения частиц в матрице вообще и в плоскости скольжения в частности, различие в размерах и форме самих наночастиц. Здесь ак напряжение течения при движении взаимодействии с частицами краевой дислокации а то же в случае винтовой дислокации а0 напряжение течения матрицы, упрочненной другими механизмами, но без частиц 7 модуль сдвига матрицы Ъ вектор Бюргерса V коэффициент Пуссона X среднее расстояние между частицами, х размер частиц г0 внутренний радиус ядра дислокации. С модуль сдвига сплава Ъ вектор Бюргерса дислокации в сплаве X среднее расстояние между частицами а геометрическая константа, определяемая формой и распределением частиц, а также способом усреднения при переводе их объмной доли в межчастичное расстояние . Фф. СУЬХ,
1. В своих исследованиях П. Хирш и Ф. Хэмфри отмечали несовпадения в экспериментальном и расчетном значениях Оф. Эти несовпадения можно объяснить влиянием многих факторов, участвующих в сложном механизме упрочнения дисперсными фазами. В числе вероятных факторов влияние поперечного скольжения в случае разрушения частиц и изменения в напряжении Орована за счет несоответствия упругих констант частиц и матрицы. По расчетам М. Ф. Эшби, эти факторы вклады в напряжение течения количественно гораздо ниже напряжения Орована. Но при точных расчетах они должны учитываться. П. Хирш и Ф. Хэмфри, изучая в своих работах развитие поперечного скольжения на частицах, отмечали, что в случае высокого уровня локальных напряжений возможен переход части дислокации из основной плоскости на плоскость поперечного скольжения с генерированием призматических петель. Локальное поперечное скольжение 1 стадия, рис. ВАСЭ, выгибаясь между частицами второй фазы, образует винтовые сегменты. Эти сегменты могут совершать двойное поперечное скольжение, переходя в новую плоскость скольжения для обхода частицы и затем возвращаясь в плоскость, параллельную исходной участки АВ, СО, 2 стадия, рис. Винтовые сегменты, имея разный знак, выгибаются навстречу один другом рис. АС и образуя двойную ступеньку на продолжающей скользить дислокации ВО рис. При развитии механизма поперечного скольжения, активизируемого присутствием частиц несферической формы например, пластинчатый цементит, возникают сложные дислокационные построения ряда петель и спиралей. КУ1ЬЩ. Здесь р плотность дислокаций К коэффициент у степень пластической деформации Ь вектор Бюргерса X геометрическая характеристика скольжения дислокаций, определяемая расстоянием между частицами где г размер частицы объемная доля частиц в сплаве. ОЬКгЬЯГ. КуОЬаКуЬ,п. Таким образом, упрочнение сплава прямо связано с межчастичным расстоянием Л, соотношением, аналогичным известному уравнению ХоллаПетча. Последнее обстоятельство позволяет учитывать влияние прочных недеформируемых наночастиц в таких технологических процессах, как эвтсктоидный распад аустенига прочность перлита, бейнитная реакция прочность бейнига и др. Условно этот вклад в упрочнение можно обозначить как Сф. Хирша.