Деформаційне зміцнення криці з бейнітною структурою

В. Є. Громов$^{1}$, О. М. Нікітіна$^{1}$, Ю. Ф. Іванов$^{2,3}$, Х. В. Аксьонова$^{1}$, Є. В. Корнет$^{1}$

$^1$Сибірський державний індустріальний університет, вул. Кірова, 42, 654007 Новокузнецьк, РФ
$^2$Інститут сильноточної електроніки СВ РАН, просп. Академічний, 2/3, 634055, Томськ, РФ
$^3$Національний дослідницький Томський політехнічний університет, просп. Академічний, 2/3, 634055, Томськ, РФ

Отримана: 17.04.2015. Завантажити: PDF

Методами просвітлювальної електронної дифракційної мікроскопії виконано кількісну аналізу еволюції дефектної та карбідної підсистем середньовуглецевої криці з бейнітною структурою при деформації стисненням до 36%. Виконано кількісну аналізу перерозподілу Карбону і встановлено залежності концентрації атомів Карбону, розташованих у кристалічній ґратниці $\alpha$- і $\gamma$-заліза, на дефектах структури, у цементитних частинках, що лежать в об’ємі платівок бейніту та на внутрішньофазових межах, від ступеня деформації. Визначено залежності поздовжніх і поперечних розмірів частинок цементиту в об’ємі кристалів бейніту, об’ємних часток частинок цементиту і залишкового аустеніту, скалярної густини дислокацій, об’єму матеріялу з мікродвійниками, розмірів фраґментів, кількости концентраторів напруг і ширини контурів екстинкції від ступеня деформації. Показано, що з ростом ступеня деформації скалярна густина дислокацій, об’єм матеріялу з деформаційними двійниками, кількість концентраторів напруг, амплітуда кривини–скручування кристалічної ґратниці, ступінь дезорієнтації фраґментів збільшуються, а середні поздовжні розміри фраґментів — зменшуються. Виконано оцінку далекосяжних полів напружень. Обговорено можливі причини стадійности зміни параметрів карбідної фази і дислокаційної субструктури з деформацією. Проведено оцінювання механізму зміцнення межами платівок і фраґментів, скалярною густиною дислокацій, далекосяжними полями напружень, частинками цементиту, атомами втілення. Показано, що найбільший внесок у величину деформаційного зміцнення досліджуваної криці дає субструктурне зміцнення (зміцнення, зумовлене далекосяжними внутрішніми полями напруг і фраґментацією структури) та твердорозчинне зміцнення, зумовлене втіленням атомів Карбону в кристалічну ґратницю фериту. Висловлено припущення, що причиною знеміцнення криці з бейнітною структурою за великих (більших за 15%) ступенів деформації є активація процесу деформаційного мікродвійникування.

Ключові слова: сталь, бейніт, деформація, цементит, дислокаційна субструктура, механізми зміцнення.

PACS: 61.72.Lk, 62.20.M-, 68.37.Lp, 81.40.Ef, 81.40.Np, 81.65.Lp, 83.50.Uv

Citation: V. E. Gromov, E. N. Nikitina, Yu. F. Ivanov, K. V. Aksyonova, and E. V. Kornet, Work Hardening of Steel with a Bainite Structure, Usp. Fiz. Met., 16, No. 4: 299—328 (2015) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.16.04.299


Цитована література (60)  
  1. Y. Ohmori, Y.-C. Jung, K. Nakai, and H. Shiori, Acta Mater., 49, No. 6: 3149 (2001). Crossref
  2. D. Quidort and Y. J. M. Brechet, Acta Mater., 49, No. 20: 4161 (2001). Crossref
  3. T. Sourmail and V. Smanio, Acta Mater., 61, No. 7: 2639 (2013). Crossref
  4. A. J. Clarke, J. G. Speer, M. K. Miller, R. E. Hackenberg, D. V. Edmonds, D. K. Matlock, F. C. Rizzo, K. D. Clarke, and E. De Moor, Acta Mater., 56, No. 1: 16 (2008). Crossref
  5. A. Borgenstam, M. Hillert, and J. Agren, Acta Mater., 57, No. 11: 3242 (2009). Crossref
  6. Э. Гудремон, Специальные стали (Москва: Металлургия: 1966).
  7. Ю. И. Матросов, Д. А. Литвиненко, С. А. Голованенко, Сталь для магистральных газопроводов (Москва: Металлургия: 1989).
  8. В. В. Павлов, Л. А. Годик, Л. В. Корнева, Н. А. Козырев, Е. П. Кузнецов, Металлург, № 4: 51 (2007).
  9. И. И. Новиков, Теория термической обработки металлов (Москва: Металлургия: 1978).
  10. Ф. Б. Пикеринг, Физическое металловедение и разработка сталей (Москва: Металлургия: 1982).
  11. Г. В. Курдюмов, Л. М. Утевский, Р. И. Энтин, Превращения в железе и стали (Москва: Наука: 1977).
  12. H. K. D. H. Bhadeshia, Bainite in Steels (2nd ed.) (London: The Institute of Materials: 2001).
  13. S.-J. Lee, J.-S. Park, and Y.-K. Lee, Scr. Mater., 59, No. 1: 87 (2008). Crossref
  14. H. I. Aaronson, W. T. Reynolds, G. J. Shiflet, and G. Spanos, Metal. Trans. A, 21, No. 6: 1343 (1990). Crossref
  15. Ч. Фучэнь, Ч. Луюй, Вопросы материаловедения, 53, № 1: 52 (2008).
  16. H.-S. Fang, J.-B. Yang, Z.-G. Yang, and B.-Z. Bai, Scr. Mater., 47, No. 3: 157 (2012). Crossref
  17. G. Speich and Р. R. Swann, J. Iron Steel Inst., 203, No. 4: 480 (1965).
  18. М. В. Белоус, В. Т. Черепин, М. А. Васильев, Превращения при отпуске стали (Москва: Металлургия: 1973).
  19. М. В. Белоус, В. Б. Новожилов, Л. С. Шаталова, Ю. П. Шейко, Физ. мет. металловед., 79, № 4: 128 (1995).
  20. В. И. Изотов, А. Г. Козлова, Физ. мет. металловед., 80, № 1: 97 (1995).
  21. G. R. Speich, Trans. Met. Soc. AIME, 245, No. 10: 2553 (1969).
  22. D. Kalich and E. M. Roberts, Met. Trans., 2, No. 10: 2783 (1971). Crossref
  23. E. J. Fasiska and H. Wagenblat, Trans. Met. Soc. AIME, 239, No. 11: 1818 (1967).
  24. N. Ridley, H. Stuart, and L. Zwell, Trans. Met. Soc. AIME, 246, No. 8: 1834 (1969).
  25. С. И. Веселов, Е. З. Спектор, Физ. мет. металловед., 34, № 5: 895 (1972).
  26. Ю. М. Лахтин, Металловедение и термическая обработка металлов (Москва: Металлургия: 1977).
  27. М. В. Белоус, Металлофизика, № 32: 79 (1970).
  28. G. Thomas and M. Sarikaya, Proc. Int’l Conf. ‘Solid–Solid Phase Transformations’ (August 10–14, 1981, Pittsburgh, USA) (Warrendale: 1982), p. 999.
  29. M. Sarikaya, G. Thomas, and J. W. Steeds, Proc. Int’l Conf. ‘Solid–Solid Phase Transformations’ (August 10–14, 1981, Pittsburgh, USA) (Warrendale: 1982), p. 1421.
  30. Ю. Ф. Иванов, Н. А. Попова, С. А. Гладышев, Э. В. Козлов, Взаимодействие дефектов кристаллической решётки и свойства: Сб. трудов (Тула: ТулПИ: 1986), c. 100.
  31. Ю. Ф. Иванов, Е. В. Корнет, Э. В. Козлов, В. Е. Громов, Закалённая конструкционная сталь: Структура и механизмы упрочнения (Новокузнецк: Изд-во СибГИУ: 2010).
  32. Л. М. Утевский, Дифракционная электронная микроскопия в металловедении (Москва: Металлургия: 1973).
  33. П. Хирш, А. Хови, Р. Николсон, Д. Пэшли, М. Уэлан, Электронная микроскопия тонких кристаллов (Москва: Мир: 1968).
  34. М. В. Приданцев, Л. Н. Давыдова, А. М. Тамарина, Конструкционные стали: Справочник (Москва: Металлургия: 1980).
  35. Н. А. Конева, Э. В. Козлов, Изв. ВУЗов. Физика, № 8: 3 (1982).
  36. Н. А. Конева, Э. В. Козлов, Л. И. Тришкина, Д. В. Лычагин, Сб. трудов международной конференции «Новые методы в физике и механике деформируемого твёрдого тела» (Томск: ТГУ: 1990), c. 83.
  37. I. R. Naulor, Met. Trans., 10, No. 7: 873 (1979).
  38. Б. З. Беленький, Б. М. Фарбер, М. И. Гольдштейн, Физ. мет. металловед., 39, № 3: 403 (1975).
  39. В. И. Трефилов, В. И. Моисеев, Э. П. Печковский, Деформационное упрочение и разрушение поликристаллических металлов (Киев: Наукова думка: 1987).
  40. Д. Мак-Лин, Механические свойства металлов (Москва: Металлургия: 1965).
  41. М. И. Гольдштейн, В. М. Фарбер, Дисперсионное упрочнение стали (Москва: Металлургия: 1979).
  42. М. А. Штремель, Прочность сплавов. Ч. II: Деформация (Москва: МИСиС: 1997).
  43. А. А. Предводителев, Проблемы современной кристаллографии (Москва: Наука: 1975), c. 262.
  44. I. D. Embury, Strengthening Methods in Crystals (Eds. A. Kelly and R. B. Nicholson) (Barking, UK: Applied Science Publishers Ltd.: 1971), p. 331.
  45. Статическая прочность и механика разрушения сталей: Сб. науч. трудов (Ред. В. Даль, В. Антон) (Москва: Металлургия: 1986) (пер. с нем.).
  46. E. O. Hall, Proc. Phys. Soc., No. 64: 747 (1951). Crossref
  47. К. Люке, Г. Готтштейн, Статическая прочность и механика разрушения сталей: Сб. научных трудов (Ред. В. Даль, В. Антон) (Москва: Металлургия: 1986), c. 14 (пер. с нем.).
  48. В. Даль, Статическая прочность и механика разрушения сталей: Сб. научных трудов (Ред. В. Даль, В. Антон) (Москва: Металлургия: 1986), c. 133 (пер. с нем.).
  49. В. Е. Громов, Э. В. Козлов, В. И. Базайкин, В. Я. Целлермаер, Ю. Ф. Иванов, Физика и механика волочения и объёмной штамповки (Москва: Недра: 1997).
  50. Б. Н. Струнин, Физ. твёрдого тела, 9, № 3: 805 (1967).
  51. N. F. Mott and F. R. N. Nabarro, Proc. Phys. Soc., 52, No. 1: 86 (1940). Crossref
  52. M. F. Ashby, Physics of Strength and Plasticity (Cambridge: MIT Press: 1969), p. 113.
  53. E. Tekin and P. M. Kelly, Precipitation from Iron-Base Alloys (New York: Gordon and Breach: 1965).
  54. S. J. Barnard, G. D. W. Smith, M. Saricaya, and G. Thomas, Scripta Met., 15, No. 4: 387 (1981). Crossref
  55. R. L. Fleischer, Electron Microscopy and Strength of Crystals (New York: Wiley Interscience: 1963), p. 973.
  56. O. Vohringer und E. Macherauch, Härterei-Techn. Mitt., 32, H. 4: 153 (1977).
  57. L. A. Norstrom, Scandinavian J. of Met., 5, No. 4: 159 (1976).
  58. Т. Прнка, Металловед. и терм. обр. стали, № 7: 3 (1979).
  59. Н. А. Конева, С. Ф. Киселева, Н. А. Попова, Э. В. Козлов, Деформация и разрушение материалов, № 9: 38 (2013).
  60. С. Ф. Киселева, Н. А. Попова, Н. А. Конева, Э. В. Козлов, Изв. РАН. Сер. физическая, 76, № 13: 70 (2012).
Цитується (2)
  1. V. V. Kurylyak and G. I. Khimicheva, Usp. Fiz. Met. 18, 155 (2017).
  2. V. E. Kormyshev, V. E. Gromov, Yu. F. Ivanov and S. V. Konovalov, Usp. Fiz. Met. 18, 111 (2017).