Перекристаллизация, фазовые и структурные превращения в сталях в неравновесных условиях

Установлено, что предварительный отпуск и пластическая деформация закаленной стали способствует развитию рекристаллизации аустенита при последующем лазерном нагреве. С повышением температуры отпуска начало рекристаллизации аустенита постепенно снижается до интервала -превращения. С повышением степени пластической деформации температура начала рекристаллизации аустенита снижается к интервалу -превращения; рекристаллизованное зерно резко измельчается.

2. Обнаружено, что при сверхбыстром лазерном нагреве зародыши аустенита имеют вид пластинчатых кристаллов, возникающих на границах реек -фазы, а не на межфазных границах феррит/цементит. Они ориентационно связаны с соседними мартенситными кристаллами и имеют единую ориентацию в пределах первоначального зерна аустенита, что объясняет восстановление зерна аустенита при последующем росте зародышей.

3. В сталях с перлитной структурой при сверхскоростном лазерном нагреве зарождение аустенита может происходить мартенситоподобным сдвиговым бездиффузионным механизмом с соблюдением ориентационных соотношений, близких к О.С. Курдюмова - Закса, между исходным ферритом (ферритной составляющей перлита) и вновь образовавшимся аустенитом.

4. Установлено, что причиной повышенной твердости среднелегированных конструкционных сталей, подвергнутых лазерной закалке, является резкое ограничение процесса самоотпуска мартенсита при сверхбыстром охлаждении.

Предложен способ поверхностной лазерной закалки, обеспечивающий получение равномерной твердости поверхности, защищенный авторским свидетельством № 995518.

Предложена обработка, позволяющая при неизменных свойствах металла сердцевины изделия из мартенситно-стареющей стали, обработанной по оптимальным режимам, получить более высокую твердость поверхностного слоя.

5. Показано, что при скоростях нагрева, свойственных лазерной сварке или электродуговой сварке, перекристаллизация металла околошовной зоны происходит в два этапа: сначала упорядоченная перестройка , затем рекристаллизация в ходе последующего -превращения. Двухдуговая сварка среднелегированных сталей повышает стойкость сварных соединений против образования холодных трещин за счет двукратной перекристаллизации зоны термического влияния.

Разработаны режимы термообработки сварных соединений легированных сталей, позволяющие исключить проявление структурной наследственности и интеркристаллитную хрупкость.

6. Показано, что повышение прочности и хладостойкости сталей, подвергнутых термомеханической обработке связано не только с перекристаллизацией (существенным измельчением ферритного зерна), но и с частичным наследованием дефектов от деформированного и нерекристаллизованного аустенита образующейся из него конечной мартенситно-бейнитной или феррито-бейнитной структурой.

7. Показано, что перлит, полученный при наименьшей возможной температуре перлитного распада и наименьшей выдержке, находится в неравновесном состоянии. Представлены экспериментальные доказательства, свидетельствующие, что в процессе длительного отжига в -состоянии изменяется ближайшее окружение атомов железа в цементите, связанное с перестройкой углеродной подрешетки цементита.

8. Экспериментально показано, что феррит тонкопластинчатого перлита имеет повышенное содержание углерода в виде примесных атмосфер на дислокациях, что объясняет повышенную прочность стали в патентированном состоянии.

Показано, что повышенная износостойкость стали со структурой "свежего" тонкопластинчатого перлита связана не только с его дисперсным строением, но и с избыточным содержанием углерода в ферритной составляющей перлита и более интенсивной диссоциацией дефектного цементита при пластической деформацией трением. Показано, что тонкопластинчатый перлит имеет более высокую износостойкость, чем мелкодисперсный глобулярный или грубопластинчатый перлит, а также отпущенный мартенсит с такой же твердостью.

9. Установлено, что пластическая деформация патентированной стали в интервале истинных деформаций е от 0,035 до 0,47 приводит к более интенсивной диссоциации цементита, чем цементита в отожженной стали. Показано, что при степенях деформации е0,5 в перлите происходит растворение цементитных пластин с преимущественным выносом углерода вблизи планарных дефектов в цементите и дислокационных субграниц в феррите и выделение внутри ферритных ламелей мелкодисперсных карбидных частиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Садовский В.Д., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л. Лазерный нагрев и структура стали: Атлас микроструктур. - Свердловск: УрО АН СССР, 1989. - 100 с.

2. Соколов, Б.К., Терегулов Н.Г., Счастливцев В.М., Владимиров Л.Р., Губернаторов В.В., Зимин Н.В., Коршунов Л.Г., Макаров А.В., Сбитнев А.К., Скуднов С.И., Соломатин В.В., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л. Актуальные вопросы лазерной обработки сталей и сплавов. - Уфа: Изд-во научно-производственной фирмы «Технология», 1994. - 137 с.

3. Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л., Окишев К.Ю., Табатчикова Т.И., Хлебникова Ю.В. Перлит в углеродистых сталях. - Екатеринбург: УрО РАН, 2006. - 311 с.

4. Садовский В.Д., Табатчикова Т.И., Умова В.М., Осинцева А.Л. Фазовые и структурные превращения при лазерном нагреве стали. I Влияние исходной структуры // ФММ. - 1982. - Т. 53.- № 1. - С. 88-94.

5. Садовский В.Д., Табатчикова Т.И., Умова В.М., Осинцева А.Л. Фазовые и структурные превращения при лазерном нагреве стали. II. Влияние отпуска закаленной стали на процесс перекристаллизации при лазерном нагреве // ФММ. - 1984. - Т.58. - № 4. - С. 812-817.

6. Садовский В.Д., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л. Образование аустенита при сверхбыстром лазерном нагреве сталей со структурой пакетного мартенсита // ФММ. - 1987. - Т. 63. - № 3. - С. 555-562.

7. Садовский В.Д., Табатчикова Т.И., Счастливцев В.М., Яковлева И.Л. Фазовые и структурные превращения при лазерном нагреве стали. III. Влияние пластической деформации закаленной стали на перекристаллизацию при лазерном нагреве // ФММ. - 1987. - Т.63. - № 6. - С. 1165-1173.

8. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Осинцева А.Л. Особенности упрочнения мартенситностареющих сталей после лазерной обработки// ФММ - 1993. - Т. 75. - № 3. - С. 138-146.

9. А.с. 995518 СССР, МПК С21D 1/06. Способ поверхностной закалки сталей/ В.Д. Садовский, Т.И. Табатчикова, А.В. Салохин, М.М. Малыш (СССР). -2979620/22-02; Заявлено 25.07.80; Не подлежит опубликованию в открытой печати.

10. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Гончаров С.Н., Стеренбоген Ю.А. Исследования структуры зоны термического влияния соединений в высокопрочной стали при одно- и двухдуговой механизированной сварке // Автоматическая сварка. - 1984. - № 10. - С. 2-4, 11.

11. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л. Структурная наследственность и интеркристаллитная хрупкость в высокопрочной низкоуглеродистой легированной стали // ФММ. - 1995. - Т. 80. - № 6. - С. 96-107.

12. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Егорова Л.Ю., Ватутин К.А., Голосиенко С.А., Круглова А.А., Хлусова Е.И. Влияние режимов термомеханической обработки на структуру и свойства судостроительной стали типа 09ХН2МДФ // - Вопросы материаловедения. - 2008. - № 1(53). - С. 20-32.

13. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Умова В.М., Виноградова Н.И., Егорова Л.Ю., Семичева Т.Г., Круглова А.А., Хлусова Е.И., Высоцкий В.М. Влияние режимов термомеханической обработки на структуру и свойства листового проката из низкоуглеродистых низколегированных сталей // Вопросы материаловедения. - 2005. - № 3(43). - С 13-23.

14. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Егорова Л.Ю., Ватутин К.А., Круглова А.А., Орлов В.В., Хлусова Е.И. Исследование структуры и свойств низколегированной хладостойкой стали 10ГНБ, произведенной по различным технологическим схемам производства // Вопросы материаловедения. - 2008. - № 1(53). - С. 7-20.

15. Счастливцев В. М., Табатчикова Т. И., Яковлева И. Л., Умова В.М., Виноградова Н.И., Егорова Л.Ю., Семичева Т.Г., Круглова А.А., Хлусова Е.И., Высоцкий В.М. Структура и механические свойства листового проката из низкоуглеродистых низколегированных сталей после термомеханической обработки// Деформация и разрушение материалов. - 2006. - № 10. - С. 5-12.

16. Яковлева И. Л., Счастливцев В. М., Табатчикова Т. И. Экспериментальное наблюдение бездиффузионного образования аустенита в стали с перлитной структурой при лазерном нагреве// ФММ. - 1993. - Т. 76. - № 2. - С. 86-98.

17. Яковлева И.Л., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Мирзаев Д.А., Осинцева А.Л. Мартенситоподобный бездиффузион-ный сдвиговый механизм образования аустенита при лазерном нагреве стали с перлитной структурой// ФММ. - 1995. - Т.79. - Вып. 5. - С. 152-159.

18. Яковлева И.Л., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Мирзаев Д.А. Структурные превращения в перлите при нагреве. IV. Сдвиговый механизм растворения цементита при быстром нагреве стали с перлитной структурой // ФММ. - 1995. - Т. 79.-Вып. 6.- С. 143-149.

19. Schastlivtsev V.M., Yakovleva I.L., Tabatcikova T.I., Mirsaev D.A. The Observation the Martensite-Like Shear Diffusionless Transformation in Carbon Steels with Pearlitic Structure //Journal de Physique IV. - Vol. 5. - decembre. - 1995. - P. 531-536.

20. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Клейнерман Н.М., Сериков В.В., Мирзаев Д.А. Изучение особенностей кристаллической структуры цементита в перлите углеродистых сталей методом ЯГР спектроскопии // ФММ. - 1996. - Т 82. - № 6. - С. 102-115.

21. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Клейнерман Н.М., Сериков В.В., Мирзаев Д.А. Исследование структуры цементита в углеродистой стали методом ЯГР спектроскопии // ДАН. - 1997. - Т.354. - № 4. - С. 472-474.

22. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Мирзаев Д.А., Клейнерман Н.М., Сериков В.В. Эволюция структуры цементита углеродистой стали. I. Дифракционные данные // ФММ. - 1997. - Т.84. - № 4. -С. 61-70.

23. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Клейнерман Н.М., Сериков В.В., Мирзаев Д.А. Эволюция структуры цементита в углеродистой стали. 2. Данные ЯГР спектроскопии // ФММ - 1997. - Т.84. - № 5. - С. 150-156.

24. Табатчикова Т.И., Михайлов С.Б., Счастливцев В.М., Грачев С.В., Рыковская А.Ю. Исследование внутреннего трения стали У8 после дополнительного отжига // ФММ. - 1997. - Т. 84. - № 2. - С. 318-327.

25. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Макаров А.В., Егорова Л.Ю., Яковлева И.Л. Влияние твердорастворного упрочнения феррита и сфероидизации цементита на износостойкость эвтектоидной углеродистой стали со структурой тонкопластинчатого перлита //ФММ. - 1999. - T. 88. - № 1. - C. 94-103.

26. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Макаров А.В., Егорова Л.Ю., Яковлева И.Л. Износостойкость углеродистой стали со структурой тонкопластинчатого перлита // МиТОМ. - 2001. - № 1. - С. 27-31.

27. Макаров А.В., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Хлебникова Ю.В., Егорова Л.Ю. Износостойкость заэвтектоидных углеродистых сталей со структурами изотермического распада аустенита // ФММ. - 2004. - Т. 97. - № 5. - С. 94-105.

28. Михайлов С.Б., Табатчикова Т.И., Счастливцев В.М., Грачев С.В., Попова И.С. Исследование поведения перлита при деформации патентированной стали У8 // ФММ. - 2001. - Т. 91. - № 6. - С. 86-94.

29. Яковлева И.Л., Карькина Л.Е., Хлебникова Ю.В., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И. Электронно-микроскопическое изучение структуры грубопластинчатого перлита углеродистой стали после холодной пластической деформации // ФММ. - 2003. - Т. 96. - № 4. - С. 44-56.

30. Хлебникова Ю.В., Яковлева И.Л., Карькина Л.Е., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И. Кристаллографический анализ дефектов в структуре пластинчатого перлита углеродистой стали после холодной пластической деформации // Известия РАН. Сер. Физическая. - 2004. - Т. 68. - № 5. - С. 664-667.

31. Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Карькина Л.Е., Хлебникова Ю.В., Табатчикова Т.И., Урцев В.Н. Дислокационная структура грубопластинчатого перлита углеродистой стали после холодной и высокотемпературной деформации. // Изв. ВУЗов. Физика. - 2004. - Т. 47. - № 8. - С. 18-27.

32. Маратканова А.Н., Рац Ю.В., Сурнин Д.В., Деев А.Н., Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Табатчикова Т.И., Гусев С.А., Салащенко Н.Н. Влияние термической обработки на локальную атомную структуру цементита Fe₃C в стали // ФММ. - 2000. - Т. 89. - №. 6. - С. 76-81.

33. Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Карькина Л.Е., Хлебникова Ю.В., Табатчикова Т.И. Кристаллографический анализ дефектов в цементите и эволюция структуры пластинчатого перлита углеродистой стали при отжиге // Докл. РАН. - 2002. - T. 384. - вып.6. - С. 764-767.

34. Яковлева И.Л., Карькина Л.Е., Хлебникова Ю.В. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И. Эволюция структуры пластинчатого перлита углеродистой стали при отжиге. I. Кристаллография сфероидизации цементита // ФММ. - 2001. - Т. 92. - № 6. - С.81-88.

35. Табатчикова Т.И. Перекристаллизация и возможность реализации бездиффузионного -превращения при сверхбыстром лазерном нагреве сталей // ФММ. - 2008.- Т.105. - № 3. - С. 294 - 318.

36. Табатчикова Т.И. Фазовые и структурные превращения при лазерном нагреве стали // Развитие идей академика В.Д. Садовского / Под ред. М.А. Филиппова, Ю.В. Калетиной. - Екатеринбург, 2008. - С. 123-143.

Размещено на Allbest.ru