Особенности строения различно легированных азотсодержащих сплавов железа

• Автор: Базалеева, Ксения Олеговна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА! ВЛИЯНИЕ АЗОТА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ И КОРРОЗИОННЫЕ
СВОЙСТВА СТАЛЕЙ
1.1. Механические свойства азотсодержащих сталей
1.2. Влияние азота на коррозионные свойства сталей
ГЛАВА II. МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ АЗОТА НА СТРУКТУРУ И
СВОЙСТВА СТАЛЕЙ
2.1. Фазы и фазовые равновесия в сталях с азотом
2.2. Распределение атомов азота в твердых растворах на основе ГЦК
и О ЦК железа
2.3. Взаимодействие атомов азота с дислокациями
2.4. Влияние азота на энергию дефектов упаковки
2.5. Влияние азота на электронную подсистему сплавов на основе железа
2.6. Влияние азота на эффективность зернограничного упрочнения
2.7. Постановка задачи
ГЛАВА III. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Материалы исследования
3.2. Послойное исследование азотированных образцов
3.3. Определение склонности сплавов к образованию дефектов упаковки в аустенитных твердых растворах
3.4. Измерение термоэлектродвижущей силы
3.5. Измерение относительного электросопротивления и его связь со структурой металла
3.6. Измерение электродного потенциала
ГЛАВА IV. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
4.1. Распределение атомов азота в сплаве
4.1.1. Распределение азота между нитридами и твердыми растворами в поверхностно-азотированной стали мартенситного класса
4.1.2. Распределение азота в аустенитных сплавах
4.2. Влияние азота на склонность сплавов к образованию дефектов упаковки
4.3. Влияние азота на термоЭДС сплава
4.4. Влияние азота на электродный потенциал сплава
4.5. Влияние азота на микротвердость сплава
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Основной задачей материаловедения, в значительной мере определяющей будущее технического прогресса и направление научного поиска, является создание новых материалов, обладающих высоким уровнем свойств, позволяющим реализовать новые технические идеи.
Одним из эффективных способов модифицирования свойств сталей является легирование азотом.
Азот оказывает благоприятное влияние на целый ряд свойств сталей различных структурных классов. Легирование азотом значительно улучшает механические характеристики сплавов - существенно возрастает предел прочности и предел текучести при сохранении высоких показателей пластичности и вязкости, в том числе при пониженных температурах, увеличивается износостойкость стали, повышается длительная прочность, циклическая долговечность и сопротивление ползучести и некоторые другие механические характеристики стали.
В ряде случаев азот приводит к повышению коррозионных, а также других специальных свойств сплава.
Существуют различные пути введения азота в сплав: плавление и кристаллизация металла под давлением в азотсодержащей атмосфере, добавление в сплав богатого азотом состава или же поверхностное насыщение азотом в твердом состоянии и другие.
Наряду с продолжающимися исследованиями влияния азота на различные эксплутационные характеристики сталей дискутируется мало изученная природа поведения азота, в том числе, в присутствии различных легирующих элементов.
Среди возможных механизмов влияния азота на свойства сплава рассматриваются следующие:
-искажение металлической подрешетки твердого раствора при внедрении атомов азота;
-взаимодействие атомов азота с дислокациями;
Из рис. видно, что с увеличением концентрации азота величина Нсв монотонно возрастает как в а-, так и у-Бе, следовательно, взаимодействие между дислокациями и атомами азота усиливается. Этот же результат был получен на аустенитных Ре-20%Сг-16%№-6%Мп-Н (0.13-0.52 вес%И) и Бе-20Сг-6№-10Мп-ЗМо-И (0.12 и 0.45 вес%И) сплавах [36,104]. Например, рост концентрации азота в Ре-20%Сг-6%№-10%Мп-3%Мо-Ы сплаве от 0.12 до 0.45% приводит к усилению блокировки дислокаций: значение эффективной энтальпии меняется от 1.20 до 1.32 эВ.
Из рис. 6(а) видно, что в ОЦК ре величины энергии связи дислокаций с атомами азота и атомами углерода в пределах ошибки эксперимента совпадают. Данный результат позволяет утверждать, что во взаимодействии атомов азота и углерода с дислокациями в а-твердом растворе преобладает упругий характер.
В отличие от а-Ре, в аустенитном твердом растворе азот гораздо эффективнее блокирует дислокации, чем углерод (рис.б(б)). Кроме того, было замечено, что значения эффективной энтальпии связи атомов азота с дислокациями в аустените сравнимы с аналогичными значениями для ОЦК железа, хотя, как говорилось ранее, считается, что взаимодействие между примесными атомами и дислокациями в ГЦК материалах гораздо слабее, чем в ОЦК. Таким образом, можно полагать, что взаимодействие атомов азота с дислокациями в у-твердом растворе имеет не только упругий характер.
Высказывается предположение, что, кроме упругого котгрелловского, здесь возникает взаимодействие, имеющее химическую природу и связанное с формированием атмосфер Сузуки на дефектах упаковки. Известно, что относительно низкая энергия дефектов упаковки в ГЦК материалах приводит к тому, что в них, в отличие от металлов с ОЦК структурой, дислокации расщеплены. Увеличение ширины расщепления дислокаций, по-видимому, приводит к более сильному химическому взаимодействию атомов азота с дислокациями.
Таким образом, отличие во влиянии азота и углерода на энергию дефектов упаковки может обусловливать разницу во взаимодействии этих элементов с дислокациями. Сильная взаимосвязь атомов азота с дислокациями