Упрочнение стали наноразмерными выделениями карбонитридов титана и ниобия
![Диссертация: Упрочнение стали наноразмерными выделениями карбонитридов титана и ниобия](https://westud.ru/work/2987710/cover.png)
Диссертация
Исследования влияния горячей деформации на формирование структуры и свойств в основном проводятся на специальных легированных сталях, подвергаемых контролируемой прокатке. Поэтому вопрос повышения конструктивной прочности проката из углеродистых сталей является актуальным, а задача увеличения долговечности и надежности конструкций из стали, подвергнутой термопластическому упрочнению на макро… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ УПРОЧНЕНИЯ 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
- 1. 1. Теория упрочнения дисперсными частицами
- 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. Оптическо-эмиссионный анализ
- 2. 5. Определение механических свойств материалов
- 2. 5. 1. Метод измерения твёрдости
- 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
- 3. 1. Применение микролегирования для активизации дислокационного механизма упрочнения стали дисперсными фазами (Стф)
- 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
- 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
- 5. 1. Влияние генезиса наноструктурированных материалов на их свойства
- 5. 2. Пластическая деформация в материалах с микро- и наноразмерными зёрнами
- 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
Список литературы
- Тушинский JL И. Механические свойства наноструктурных материалов / JI. И. Тушинский // Технология металлов. 2009. — № 2. -С. 26−32.
- Шахпазов Е. X. Современные проблемы металлургии и материаловедения стали / Е. Х. Шахпазов, А. И. Зайцев, И. Г. Родионова // Металлург. 2009. — № 4. — С. 25−31.
- Лякишев Н. П. Нанокристаллические структуры — новое направление развития конструкционных материалов // Вестник российской академии наук. 2003. — Т. 73, № 5. — С. 422−425.
- Пушин В. Г. Новые перспективные нанокристаллические материалы: технологии, структура, свойства / В. Г. Пушин // Фазовые и структурные превращения в сталях: сб. научных трудов, выпуск 2. 2002. -С.291−299.
- Гусев. А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А. И. Гусев. 2-е изд., испр. — М.: Физматлит, 2009. — 416 с.
- Браун М. П. Микролегирование стали / М. П. Браун. Киев: Наукова думка, 1982. — 303 с.
- Лякишев Н. П. Микролегирование и модифицирование -эффективный путь повышения качества стали / Н. П. Лякишев, Д. А. Литвиненко // Вестник российской академии наук. 1982. — № 8. — С.59−69.
- Современные направления развития ковшовой металлургии и проблема неметаллических включений в стали / Е. X. Шахпазов, А. И. Зайцев, А. А. Немтинов и др. // Металлы. 2007. — № 1. — С. 3−13.
- Келли А. Высокопрочные материалы : пер. с англ. / А. Келли. -М.: Мир, 1976.-261 с.
- Стадии пластической деформации, эволюция субструктуры и короткие скольжения в сплавах с дисперсным упрочнением / Э. В. Козлов, Н.
- A. Попова, Н. А. Григорьева и др. // Известия высших учебных заведений. Физика. 1991.-№ 3.-С. 112−128.
- Упрочнение конструкционных сталей нитридами / М. И. Гольдштейн, А. В. Гринь, Э. Э. Блюм и др. М.: Металлургия, 1970. -223 с.
- Гольдштейн М. И. Металлофизика высокопрочных сплавов / М. И. Гольдштейн, В. С. Литвинов, Б. М. Бронфин. — М.: Металлургия, 1986. 312 с.
- Тушинский JI. И. Структурная теория конструктивной прочности материалов : монография / JI. И. Тушинский. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. 400 с. — (Монографии НГТУ).
- Новиков И. И. Дефекты кристаллического строения металлов / И. И. Новиков. М.: Металлургия, 1983. — 232 с.
- Келли А. Дисперсионное твердение : пер. с англ. / А. Келли, Р. Николсон. М.: Металлургия, 1966. — 300 с.
- Попов В. В. Термодинамическое и кинетическое моделирование поведения выделений карбонитридов при термической обработке стали / В.
- B. Попов, И. И. Горбачев // Материаловедение. 2005. — Т. 97, № 4. — С. 2−6.
- Рабинович М. X. Прочность. Температура. Время / Рабинович М. X. -М.: Наука, 1968.- 160 с.
- Превращение аустенита в сплаве Fe-Cu. Ill Особенности выделения меди при охлаждении и выдержке сталей, легированных медью / В. Н. Урцев, Д. А. Мирзаев, И. JL Яковлева и др. // Физика металлов и металловедение. -2008.-Т. 105, № 5.-С. 509−515.
- Зеренная структура, геометрически необходимые дислокации и частицы вторых фаз в поликристаллах микро- и мезоуровня / Э. В. Козлов, Н.
- А. Конева, Н. А. Попова // Физическая мезомеханика. 2009. — Т. 12, № 4. -С. 93−106.
- Стабилизация ультрамелкозернистой структуры частицами вторых фаз / Н. А. Конева, А. Н. Жданов, Н. А. Попова и др.: под ред. В. В. Устинова, Н. И. Носковой // Проблемы нанокристаллических материалов — Екатеринбург: УрО РАН, 2002. С. 57−71.
- Мартин Дж. У. Микромеханизмы дисперсионного твердения сплавов : пер. с англ. / Дж. У. Мартин. — М.: Металлургия, 1983. — 168 с.
- Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов / Р. Хоникомб. — М.: Мир, 1972.-408 с.
- Финкель В. М. Физика разрушения / В. М. Финкель. — М.: Металлургия, 1970. — 376с.
- Тушинский Л.И. Теория и технология упрочнения металлических сплавов. Новосибирск: Наука, 1990. — 306 с.
- Гольдштейн М. И. Дисперсионное упрочнение стали / М. И. Гольдштейн, В. М. Фарбер. М.: Металлургия, 1979. — 208 с.
- Попов В. В. Моделирование превращений карбонитридов при термической обработке сталей / В. В. Попов. Екатеринбург: УрО РАН, 2003.-378 с.
- Masuda С. Effect of grain size and nano-particle on fatigue properties for a-iron / C. Masuda // Annu. Rept Kagami Mem. Lab. Mater. Sci. Waseda Univ. 2005. — № 13. — P. 44.
- Klimiankou M. ТЕМ characterization of structure and composition of nanosized ODS particles in reduced activation ferritic-martensitic steels // M. Klimiankou, R. Lindau, A. Moslang // J. Nucl. Mater. 2004. — Vol. 329−333, Parti.-P. 347−351.
- Ghosh A. Structure and properties of a low carbon Си bearing high strength steel / A. Ghosh, R. Shukla, S. Das ets. // Materials Science and Engineering A. 2005. — Vol. — 396, Iss. 1−2. — P. 320−332.
- Wang Во. Влияние микролегирования N-V на прочность и вязкость низкоуглеродистой атмосферной стали : пер. с кит. / Wang Во, Wang Deyong, Liu Chengjiun, Jiang Maofa //Iron Steel 2007. — Vol 28, № 4. — P. 12−16.
- Cheng S. Optimizing the strength and ductility of fine structured 2024 Al alloy by nano-precipitation /S. Cheng, Y. T. Zhao, E. Ma //Acta. Mater. — 2007. — Vol 55, № 17. -P. 5822−5832.
- Onizawa Takashi. Effect of V and Nb on precipitation behavior and mechanical properties of high Cr steel / Onizawa Takashi, Wakai Takashi, Ando Masanori etc. //Nucl. Eng. andDes. 2008. — Vol. — 238, № 2. — P. 408−416.
- Luo Haiwen. Effect of strain rate on the subsequent softening and precipitation kinetics in a Nb-microalloyed steel / Luo Haiwen, Qin Yueling, Sietsma Jilt etc. //Steel Res. Int. 2005. — Vol 76, № 9. — P. 650−655.
- Shaoqiang Y. Over-relaxation effect of deformed austenite on ageing behavior of an Nb-bearing microalloyed steel / Y Shaoqiang, Y. Shanwu, W. Xuemin etc. //J. Univ. Sci. and Technol. Beijing. 2005. — Vol. 12, № 3. — P. 248 251.
- Гуревич Ю. Г. Термодинамические свойства карбонитрида титана и условия его выделения из жидкой стали / Ю. Г. Гуревич, Н. Р. Фраге // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 1975. — № 2. — С. 12−18.
- Мохир Е. Д. Сульфиты титана в нержавеющей титаносодержащей стали / Е. Д. Мохир, Ю. Г. Гуревич // Сталь. 1963. — № 8. — 738−740.
- Байков А. А. Избранные труды / А. А. Байков. М.: Металлургиздат, 1961. — 328 с.
- Коваленко B.C. Металлографические реактивы. Справочник / B.C. Коваленко. М.: Металлургия, 1981.-121 с.
- Беккерт М. Способы металлографического травления / М. Беккерт. -М.: Металлургия, 1988. 400 с.
- Металловедение и термическая обработка стали. Справочник. Методы испытаний и исследования / под ред. M.JI. Бернштейна, Г. М. Рахштадта. М.: Металлургия, 1991. — Т.1. — Кн. 1. — 304 с.
- Металлография железа. Т. 1. Основы металлографии: пер. с англ. / под. ред.Ф. Н. Тавадзе. М.: Металлургия, 1972. — 240 с.
- Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна: ГОСТ 5639–82.-Введ. 1983−01−01.-М.: Госстандарт СССР, 1983.-21 с.
- Батаев А.А. Физические методы контроля структуры и качества материалов / А. А. Батаев, В. А. Батаев, Л. И. Тушинский. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000.-154 с.
- Гордеева Т. А. Анализ изломов при оценке надёжности материалов / Т. А. Гордеева, И. П. Жегина. М.: Машиностроение, 1978. — 200 с.
- Дефекты стали: справочное издание / под. ред. Новокщеновой С. М. -М.: Металлургия, 1984. 199 с.
- Новиков И.И. Металловедение, термическая обработка и рентгенография : Учебник для ВУЗов / И. И. Новиков, Г. Б. Строганов, А. И. Новиков. М.: Изд-во МИСиС, 1994. — 480 с.
- Пилянкевич А. Н. Просвечивающая электронная микроскопия / А. Н. Пилянкевич. Киев: Наукова думка, 1975. — 220 с.
- Электронная микроскопия в металловедении: справочник / под ред. А. В. Смирновой. -М.: Металлургия, 1985. 192 с.
- Грилихес С. Я. Электрохимическое и химическое полирование / С. Я. Грилихес. Л.: Машиностроение, 1987. — 232 с.
- Миркин Л. И. Рентгеноструктурный анализ. Получение и измерение рентгенограмм: справочное руководство / Л. И. Миркин. — М.: Наука, 1976. -328 с.
- Горелик О. С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / О. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков. М.: Металлургия, 1970.-368 с.
- Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу: ГОСТ 9013–59. -Введ. 1960−01−01. М.: Изд-во стандартов, 2001. — 7 с.
- Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников: ГОСТ 9450–76. Введ. 1977−01−01. -М.: Изд-во стандартов, 1993. — 34 с.
- Золоторевский В. С. Механические свойства металлов / В. С. Золоторевский. -М.: МИСИС, 1998.-400 с.
- Металлы. Методы испытаний на растяжение: ГОСТ 1497–84. -Введ. 1986−01−01. -М.: Изд-во стандартов, 1985. 39 с.
- Тушинский JI.И. Методы исследования материалов и процессов / Л. И. Тушинский, А. В. Плохов, А. О. Токарев и др. М.: Мир, 2004. — 386 с.
- Волченко В.Н. Вероятность и достоверность оценки качества металлопродукции / В. Н. Волченко. М.: Металлургия, 1979. — 88 с.
- Костин П.П. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических материалов: учебное пособие / П. П. Костин М.: Машиностроение, 1990. — 256 с.
- Металлы. Методы испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах: ГОСТ 9454–78. Введ. 1979—01— 01. — М.: Изд-во стандартов, 1978. — 12 с.
- Романив О. Н. Структурный анализ кинетических диаграмм усталостного разрушения конструкционных сталей / О. Н. Романив, А. Н. Ткач // Физико-химическая механика материалов. 1987. № 5. — С. 3−16.
- Нотт Дж. Основы механики разрушения / Дж. Нотт. — М.: Металлургия, 1978. 256 с.
- Романив О. Н. Структура и припороговая усталость сталей / О. Н. Романив, А. Н. Ткач // Физико-химическая механика материалов. 1983. — № 4.-С. 19−33.
- Ярема С. Я. Аналитическое описание диаграмм усталостного разрушения по участкам / С. Я. Ярема, Л. С. Мельничок, Б. А. Попов // Физико-химическая механика материалов. 1982. — Т. 18, № 6. — С. 56−58.
- Романив О. Н. Вязкость разрушения конструкционных сталей / О. Н. Романив. М.: Металлургия, 1979. — 176 с.
- Ярема С. Я. Исследование роста усталостных трещин и кинетические диаграммы усталостного разрушения / С. Я. Ярема // Физико-химическая механика материалов. 1977. — Т. 13, № 4. — С. 3−22.
- Ярема С. Я. Некоторые вопросы методики испытаний материалов на циклическую трещиностойкость / С. Я. Ярема // Физико-химическая механика материалов. 1978. — Т. 14, № 4. — С. 68−77.
- Махутов Н. А. Методы испытаний в механике разрушения / Н. А. Махутов, Е. М. Морозов // Заводская лаборатория. — 1982. № 2. — С. 105— 109.
- Школьник JI. М. Методика усталостных испытаний : справочник / JI. М. Школьник. -М.: Металлургия, 1978. 304 с.
- Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении: ГОСТ 25.506−85. -Введ. 1986−01−01. -М.: Издательство стандартов, 1985. 61 с.
- Mochalina N. S. Nanostructural Reinforcing Phases in Metal Alloys /N. S. Mochalina, A. A. Drobyaz, L. I. Tushinsky // Proceedings of IFOST-2008 3rd International Forum on Strategic Technologies. — 2008. — P. 67—69.
- Приходько E. А. Влияние режимов регулируемой термопластической обработки на размер карбидных включений / Е. А.
- Теоретическая и экспериментальная оценка упрочнения и охрупчивания низколегированных ферритно-перлитных сталей / В. М. Высоцкий, Г. Д. Мотовилина, Е. И. Хлусова // Вопросы материаловедения. — 2004.-№ 4.-С. 5−13.
- Белоус М. В. / Карбидообразование в условиях низкотемпературного изотермического отпуска сплавов железо-углерод // М.
- B. Белоус, В. Г. Пермяков, Е. Ф. Рыжкова // Металлофизика. 1971. — № 33.1. C. 123−126.
- Бокштейн С. 3. Структура и механические свойства легированной стали / С. 3. Бокштейн. М.: Металлургиздат. — 1954. — 278 с.
- Белоус М. В. Превращение при отпуске стали / М. В. Белоус, В. Т. Черепин, М. А. Васильев. М.: Металлургия. — 1973. — 232 с.
- Белоус М. В. О протекании третьего превращения при отпуске стали / Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия // М. В. Белоус, В. П. Кочешков. 1971. -№ 12. — С. 120−126.
- Белоус М. В. Некоторые особенности процессов карбидообразования в сталях // Легирование и хрупкость сталей: сборник. -Киев.-1971.-240 с.
- Белоус М. В. Исследование взаимодействия дислокаций и примесей внедрения при отпуске закалённых железоуглеродистых сплавов / М. В. Белоус // Металлофизика. 1971. — № 34. — С. 29−35.
- Фридель Ж. Дислокации : пер с англ. / Ж. Фридель. М.: Мир. -1967.-643 с.
- Большаков В. И. Субструктурное упрочнение конструкционных сталей / В. И. Большаков. 2-е изд., доп. и перераб. — Канада, Торонто: Базилиан Пресс. — 1998. — 312 с.
- Бернштейн М. Л. Термомеханическая обработка стали / М. Л. Бернштейн, В. А. Займовский, Л. М. Капуткина. — М.: Металлургия. — 1983.- 480 с.
- Бернштейн М.Л. Изменение структуры термомеханически упрочнённого аустенита при воздействии температуры и деформации / М. Л. Бернштейн, Л. М. Капуткина, Е. В. Конюкова и др. // Металлы. — 1985. № 1. -С. 81−90.
- Яценко Ю. В. Влияние состояния аустенита на кинетику перлитного превращения и морфологию перлита / Ю. В. Яценко, Я. И. Спектор // Металлы. 1986. — № 2. — С. 106 — 108.
- Батаев А. А. Структура перлита и конструктивная прочность стали / А. А. Батаев, Л. Б. Тихомирова, Л. И. Тушинский. -ВО Наука,: Новосибирск, 1993. 280 с.
- Тушинский Л. И. Упрочнение и разупрочнение аустенита в процессе горячей деформации / Л. И. Тушинский, Л. Б. Тихомирова, А. О. Токарев // Металловедение и термическая обработка металлов. 1976. — № 6.- С. 6−9.
- Тушинский Л. И. Влияние схемы горячей деформации на деформационное упрочнение аустенита стали 20 / Л. И. Тушинский, Л. Б. Тихомирова, А. О. Токарев // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1977. — № 4. — С. 99−101.
- Тихомирова Л.Б. Субструктура и конструктивная прочность стали / Л. Б. Тихомирова, Г. И. Теребило, Ю. В. Маслов. Новосибирск. — 1976. — С. 55−62.
- Tushinsky L.I., Kovensky I., Plokhov A. Coated Metal, Structure and Properties of Metal — Coating Compositions. — Berlin — New York — Heidelberg: Springer, 2002. — 460 p.
- Тушинский Л. И. Макро-, мезо- и наноструктурные основы создания оптимальных структур углеродистых сталей при регулируемом термопластическом упрочнении / Л. И. Тушинский, А. В. Плохов, Н. С. Мочалина // Материаловедение. 2008. — № 5. — С. 31—35.
- Влияние субструктуры в мелком рекристаллизованном зерне аустенита на параметры и механические свойства мартенсита / Л. И. Тушинский, А. В. Плохов, Н. С. Мочалина и др. // Научный вестник НГТУ. -2005.-№ 2.-С. 167−174.
- Всероссийской научно-практической конференции, Новосибирск, 24 марта 2010 г. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010 г. — С. 194−195.
- Развитие методов интенсивной пластической деформации для получения объемных наноструктурных материалов с уникальными механическими свойствами / Р. З. Валиев, Г. И. Рааб, Д. В. Гундеров и др. // Нанотехника. 2006. — № 2. — С. 32−43.
- Валиев Р.З. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства / Р. 3. Валиев, И. В. Александров. М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. — 398 с.
- Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов / Ю. Р. Колобов, Р. 3. Валиев, Г. П. Грабовецкая и др. -Новосибирск: Наука. 2001. — 232 с.
- Гуткин М.Ю. Зернограничное скольжение и эмиссия решеточных дислокаций в нанокристаллических материалах при сверхпластической деформации / М. Ю. Гуткин, И. А. Овидько, Н. В. Скиба // Физика твердого тела. 2005. — Т. 47, № 9. — С. 1602−1613.