Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ РЕАКЦИИ
ПРЕРЫВИСТОГО ВЫДЕЛЕНИЯ В СПЛАВАХ И ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ
НА ЕЕ РАЗВИТИЕ.. 8
-
Общие положения.................................. 8
-
Теоретический анализ прерывистого распада пересыщенных твердых растворов......... ....16
-
Факторы, определяющие появление и интенсивность реакции прерывистого выделения. .24
-
Комплексные реакции рекристаллизации и распада в деформированных сплавах....................34
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
ШСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 41
-
Постановка задачи и обоснование выбора материала исследования..... ...........................41
-
Обзор литературных данных по хромоникелевым сплавам...........«............45
2.3. Методика исследований............................56
ИССЛВДВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ И МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕАКЦИИ ПРЕРЫВИСТОГО ВЫДЕЛЕНИЯ В
ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СПЛАВАХ....... 60
3.1. Общие особенности распада и природа выделяющихся
фаз в хромоникелевых сплавах. .60
«о***
Стр,
-
Влияние особенностей выделения фаз на магнитные свойства сплавов 72
-
Исследование природы образования трехслойной структуры в процессе прерывистого распада...... 84
4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПРИ ОТШГЕ
ДЕФОРМИРОВАННЫХ СПЛАВОВ.... . ., ЛОЗ
4.1* Кошлексные прерывистая и непрерывная реакции рекристаллизации и распада в хромоникелевых сплавах.«I03
4.2. Структурные превращения при отжиге сплава 40ХНЮ
с различной исходной структурой................114
4.3. Особенности формирования ультрадисперсных
гетерогенных структур в хромоникелевых
сплавах..»»123
5. ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЗМА РАСПАДА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
И СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ СПЛАВА 40ХНЮ 131
5.1. Влияние механизма распада на усталость
сплава 40ХНЮ 131
-
Прерывистый распад и высокопрочное состояние сплава 40ХНЮ. ..,...............,.,.140
-
Особенности разрушения сплава 40ХНЮ в процессе растяжения и характер изломов при усталостных испытаниях ...146
ЗАКЛЮЧЕНИЕ , 153
ЛИТЕРАТУРА ...158
Введение к работе
Современная техника предъявляет все более высокие требования к материалам, в частности, к металлическим сплавам. Подавляющее большинство последних относится к классу диеперсионно-твердеющих сплавов. Физические и механические свойства таких материалов определяются, в первую очередь, механизмом и температурно-временными условиями процесса распада пересыщенного твердого раствора, в ходе которого происходит выделение частиц новой фазы.
Существуют два механизма реализации процесса распада пересыщенного твердого раствора - реакция непрерывного и реакция преры-вистого выделения фазы. При непрерывном распаде частицы зарождают»* ся * гомогенно либо гетерогенно - в недрах решетки пересыщенного твердого раствора и затем растут с непрерывным снижением концентрации твердого раствора вплоть до равновесного его состояния. Приток атомов к частицам осуществляется посредством объемной диффузии. При прерывистом распаде на границах зерен возникают зародыши колоний частиц, которые растут посредством миграции границ зерен. Как правило, частицы перпендикулярны фронту реакции и растут в форме пластин, стержней либо эллипсоидов. Почти всегда процесс контролируется зернограничной диффузией. Реакция развивается автокаталити-чески.
В силу ряда причин реакцию прерывистого выделения считали относительно редким и вредным явлением, неизбежно приводящим к ухудшению механических свойств сплавов и снижению стойкости против коррозии. Такая точка зрения встречается и в настоящее время, в том числе в обзорных статьях иностранных авторов [і] Это мнение о безусловной вредности реакции прерывистого выделения фаз оказалось слишком категоричным и, в общем, неверным [2] . В [z] показано, что прерывистый распад имеет не менее общее значение, чем непрерывный распад с гетерогенным зарождением новой фазы, и при определенных условиях он весьма эффективен как упрочняющий процесс.
Такое изменение взгляда на прерывистую реакцию сделало актуальным проведение дальнейших исследований сплавов, в которых протекает эта реакция, К таким сплавам относятся промышленные сплавы 40ХНЮ, 47ХНМ и др., упрочняемые оС - фазой.
Известно [3] , что эффект дисперсионного твердения в сплаве 40ХНЮ весьма велик и значительно превосходит таковой в сплаве 47ХНМ. Представляло интерес выяснить причину, лежащую в основе этого различия. Решение этой задачи можно было успешно осуществить только при глубоком и всестороннем исследовании реакции прерывистого выделения в этих сплавах, чему и посвящена настоящая диссертация.
В диссертации показано, что в сплаве 40ХНЮ при старении развивается реакция прерывистого выделения одновременно оС» и ^-фаз. Изучены особенности реакции. Установлена роль % - фазы в формировании структуры высокой дисперсности. Полученные экспериментальные и оценочные данные позволили указать на новые легирующие добавки к системе Л/с -& , которые должны привести к получению перспективных сплавов. Вскрыта природа дисперсионного твердения сплава 40ХНЮ.
Обнаружены магнитные свойства сплава 40ХНЮ. Показано, что они обусловлены выделением в первичной оС - фазе частиц никеля ГПУ модификации. Дано физическое толкование явлению.
Изучено влияние предварительной пластической деформации на формирование структуры при последующем отжиге сплава 40ХНЮ. Об» наружено образование структуры микротриплекс* Установлены уело» вия образования структуры микродуплекс и режимы ее упрочнения. Полученные знания позволили разработать оригинальный способ тер~ мической обработки, применение которого позволяет использовать сплав 40ХНЮ как конструкционный материал.
На защиту выносятся следующие основные положения:
Установленные закономерности и особенности выделения оСт и У' » фаз в сплаве 40ХНЮ. Причина формирования трехслойной структуры с выявленной последовательностью слоев фаз ^ , j( и ^ в ячейках прерывистого рас» пада. Результаты исследования кинетики реакции прерывис» того выделения oL т и } * фаз в сплаве 40ХНЮ. Выяв« ленные увеличение химической движущей силы прерывистой реакции, понижение поверхностной межфазной энергии и энергии активации, контролирующей скорость прерывистой реакции, при легировании сплавов системы М- *» (л. алюминием. Физическое толкование этих фактов.
Обнаруженное ферромагнитное состояние хромо*««икелевых сплавов, причина появления и метод его устранения.
Природа высокого эффекта дисперсионного твердения сплава 40ХНЮ. Роль J* «* фазы.
Условия протекания комплексных прерывистой и непрерывной реакций рекристаллизации и распада, формирования струк» тур микротриплекс и микродуплекс.
Способ термообработки хромо^никелевых сплавов. Результа- ты испытаний, подтверждающих его преимущества по срав* нению с известными способами.
