Введение к работе
Актуальность темы исследования. Холодная пластическая деформация закаленных конструкционных сталей привлекает внимание возможностью получения сверхвысокой прочности материалов. В структуре закаленной стали всегда присутствуют кристаллы мартенсита различных ориентировок, что затрудняет кристаллографический анализ процесса деформации. В среднеуглеродистых сталях существуют устойчивые ансамбли самосогласующихся мартенситных кристаллов —пакеты, строение которых подчиняется ряду закономерностей.
Варьируя химический состав стальных монокристаллов можно также создать двухфазные структуры с примерно равным количественным соотношением у- и сс-фаз и наблюдать в них развитие деформационных процессов. Так как в сплавах железа в общем случае исходный монокристалл может иметь не только аустенитную, но и ферритную структуру, то существует возможность получения стальных псевдомонокристаллов различного фазового состава и с разным типом матричной фазы. Стальные псевдомонокристаллы являются уникальными объектами, сочетающими в себе свойства монокристалла и поликристалла. Использование для изучения механизма пластической деформации стальных псевдомонокристаллов различного фазового состава позволяет рассматривать особенности пластической деформации на объектах с ограниченым числом элементов, которые к тому же обладают кристаллографической связью с исходной монокристальной матрицей. Однако, анализа начальных стадий пластической
деформации псевдомонокристаллов конструкционных сталей с пакетным мартенситом до сих пор не было проведено, а возможность получения стальных псевдомонокристаллов других типов вообще не обсуждалась. В связи с этим исследование, проведенное в настоящей диссертационной работе представляется актуальным.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является изучение кристаллографии скольжения в псевдомонокристаллах конструкционных сталей с пакетным мартенситом (а-исевдо-монокристаллов), исследование начальных стадий пластической деформации в двухфазных псевдомонокристаллах с разным типом матричной фазы, а также проведение сравнительного анализа кристаллографических особенностей скольжения ос-псевдомонокристаллов с малым количеством матричной фазы (уост.^/о) и двухфазных псевдомонокристаллов с примерно равным соотношением структурных составляющих. Для достижения этой цели требуется решить следующие задачи:
получить а-псевдомонокристаллы конструкционных сталей с пакетным мартенситом, а также двухфазные (а+у) и (у+а) псевдомонокристаллы легированных сталей с примерно равным соотношением матричной (исходной) и выделившейся фаз и с разным типом матричной фазы. Аттестовать полученные псевдомонокристаллы, определив их ориентацию, фазовый состав и ориентационные соотношения между фазами;
изучить кристаллографические особенности формирования структуры двухфазных псевдомонокристаллов;
определить кристаллографический тип плоскостей, по которым
будет инициироваться сдвиг на начальных стадиях пластической деформации в псевдомонокристаллах конструкционной стали с пакетным мартенситом (в пределах одного пакета);
исследовать кристаллографические закономерности развития деформации в псевдомонокристаллах конструкционных сталей с пакетным мартенситом при переходе от одиночного скольжения к множественному;
изучить методами просвечивающей электронной и оптической микроскопии последовательность структурных изменений в пакетном мартенсите псевдомонокристаллов конструкционной стали при большой пластической деформации;
исследовать "кристаллографические особенности начальных стадий пластической деформации двухфазных (ос+у) и (у+ос) псевдомонокристаллов с разной природой матричной фазы;
провести сравнительный анализ кристаллографических особенностей скольжения а-псевдомонокристаллов конструкционных сталей с малым количеством матричной фазы (у0ст.<5%) и двухфазных псевдомонокристаллов с примерно равным соотношением у- и ос-структурных составляющих.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Возможность существования, кроме псевдомонокристаллов конструкционных сталей с пакетным мартенситом, двухфазных стальных псевдомонокристаллов с примерно равным соотношением исходной (матричной) и выделившейся фаз.
-
Кристаллографические особенности формирования структуры двухфазных псевдомонокристаллов азотсодержащей высоколеги-
рованной стали Х18АГ20.
3. Кристаллографические закономерности холодной пластической
деформации псевдомонокристаллов конструкционных сталей с пакетным мартенситом.
-
Последовательность структурных изменений при пластическом деформировании пакетного мартенсита в псевдомонокристаллах конструкционной стали.
-
Закономерности кристаллографии скольжения в двухфазных стальных лсевдомонокристаллах с разным типом матричной фазы.
-
Результаты сравнительного анализа кристаллографических особенностей скольжения а-псевдомонокристаллов конструкционных сталей с малым количеством исходной фазы (уост.<5%) и двухфазных стальных псевдомонокристаллов с примерно равным соотношением фаз.
Научная новизна. 1. Показана возможность получения двухфазных стальных псевдомонокристаллов с примерно равным соотношением матричной (исходной) и выделившейся фаз и с разным типом матричной фазы.
2. Впервые изучены кристаллографические особенности структуры
двухфазных псевдомонокристаллов стали Х18АГ20.
-
Впервые показаны особенности развития деформационных процессов в пакетном мартенсите закаленной, а также закаленной и отпущенной стали: локальность, дискретность, ранний переход псевдомонокристаллов к множественному скольжению.
-
Впервые исследованы кристаллографические особенности начальных стадий пластической деформации двухфазных (ос+у)
псевдомонокристаллов с примерно равным соотношением структурных составляющих и разным типом матричной фазы. Проведен сравнительный анализ кристаллографических особенностей скольжения при деформировании с малыми степенями стальных псевдомонокристаллов разного типа.
Практическая ценность. Пакетный мартенсит является основой большинства конструкционных сталей, холодная пластическая деформация которых позволяет получить сверхвысокий уровень прочности. Прямыми методами, использование которых невозможно на поликристаллических образцах, на псевдомонокристаллах установлены кристаллографические закономерности скольжения в пакетном мартенсите конструкционных сталей.
Апробация работы. Основные результаты, изложенные в диссертации, представлены в виде докладов на следующих конференциях и совещаниях: II Конференция по высокоазотистым сталям, Киев, 1992; XIV Международная конференция "Физика прочности и пластичности материалов", Самара, 1995; Международная конференция "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений", Тамбов, 1996; Научно-технический семинар "Бернштейновские чтения по термической обработке металлических материалов", Москва, МИСИС, 1996; IX Международная конференция "Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах", Тула, 1997; I Международный семинар "Актуальные проблемы прочности" им.В.А.Лихачева, Новгород, 1997.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 136 страниц, в том числе 99 страниц машинописного текста, 50 рисунков, 6 таблиц и список цитируемой литературы из 86 наименований.
