Вывоз мусора: musor.com.ru
Главная | Контакты: Факс: 8 (495) 911-69-65 |

Когерентно связанные



Экспериментальные исследования также подтверждают рассмотренный механизм упрочнения и дают представление о количественных значениях микродеформаций, дефектов структуры, напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя стальных материалов, подвергнутых ионно-лучевой обработке [20, 13]. Исследовали влияние ионной имплантации на структуру закаленной углеродистой (сталь 45) и низколегированных (сталь 40Х, 18ХГТ) сталей. Образцы подвергали имплантации ионами меди с энергией 40-60 кэВ и исследовали методами рентгеноструктурного анализа. В связи с малым содержанием легирующих элементов рентгенограммы содержали только один сильный рефлекс a-Fe. Параметр и объем элементарной ячейки решетки (ОЦК) определяли по смещению центра тяжести рефлекса a-Fe. Размер блоков мозаики D (величина областей когерентного рассеяния) и микродеформацию кристаллической решетки е определяли по уширению дифракционного пика методом гармонического анализа. Результаты расчетов названных параметров приведены в табл. 6.1.

1) образование при высокотемпературной пластической деформации особого структурного состояния, заключающегося в уменьшении размеров областей когерентного рассеяния (блоков), возникновении микродеформаций кристаллической

При ТМО происходит также измельчение блоков [97, 100, 105]. По данным Г. В. Курдюмова [19], блоки когерентного рассеяния (упруго деформированные блоки, в той или иной степени разориентированные) в пластически деформированной стали примерно на два порядка меньше субзерен, образующихся в результате обычной полигонизации. Обнаружена также и анизотропия получаемой в результате НТМО субструктуры: блоки когерентного рассеяния мартенсита приобретают форму тонких пластинок, расположенных параллельно плоскости прокатки листа [111].

В направлении, перпендикулярном к плоскости листа, блоки когерентного рассеяния в 2,5—3 раза меньше, чем у мартенсита обычной закалки. Наличие кристаллографической текстуры мартенсита, безусловно, предопределяет отмеченную выше анизотропию механических свойств упрочненной стали [111, 112, 121].

Высокая мощность лазерного излучения позволяет использовать в ОНК нелинейные оптические явления, в том числе параметрическую перестройку частоты излучения, самофокусировку света, активную спектроскопию когерентного рассеяния и др. Становится возможным активный оптический контроль, когда дефектные места объекта (дефекты топологии ИС и т. п.) могут локально удаляться испарением под действием луча ОКГ.

В чистых металлах и ряде сплавов интенсивные деформации обеспечивают часто формирование ультрамелкозернистых структур с размером зерен 100-200 нм, а иногда и более [3]. Однако сформировавшиеся зерна (фрагменты) имеют специфическую субструктуру, связанную с присутствием решеточных и зерногранич-ных дислокаций и дисклинаций, наличием больших упругих искажений кристаллической решетки, вследствие чего области когерентного рассеяния, измеренные рентгеновскими методами обычно составляют значительно менее 100 нм [12, 3], что и определяет формирование наноструктурных состояний в ИПД материалах.

Весьма важная информация об эволюции структуры в процессе интенсивной деформации может быть получена методом РСА. Этот метод позволяет получать статистически надежную информацию о параметре решетки, фазовом составе, размере зерен-кристаллитов (областей когерентного рассеяния — ОКР), микроискажениях решетки, статических и динамических атомных смещениях, кристаллографической текатуре и т. д. [79-82].

При анализе формы профиля рентгеновских пиков следует иметь в виду, что логнормальный закон распределения зерен или кристаллитов малого размера (областей когерентного рассеяния) по размеру приводит к лоренцевой форме профиля рентгеновских пиков [83-86]. Дислокации, хаотично распределенные в теле зерен, приводят к гауссовой форме профиля.

Выделим возможные причины, приводящие к обнаруженной разнице в размере зерен, определенном рентгеновским и электронно-микроскопическим методами. Во-первых, каждое зерно в зависимости от его размера может состоять из одного или нескольких кристаллитов (ОКР). Во-вторых, метод РСА, основанный на измерении интегрального уширения профилей рентгеновских пиков, позволяет определять размер областей когерентного рассеяния, соответствующих внутренней области зерен, не включающей в себя приграничные сильно искаженные районы, существующие в нано-структурных материалах, полученных ИПД. Ширина таких районов составляет 6-10 нм (см. §2.2). Их наличие приводит к уменьшению размера ОКР и, следовательно, к уменьшению измеряемого размера зерен.

Тонкую структуру пластически деформированного металла обычно оценивают по увеличению ширины рентгеновских интерференционных линий, определяя таким. образом относительную величину микроискажений кристаллической решетки (Да/а) и размеры блоков мозаики (областей когерентного рассеяния).

Тонкую структуру пластически деформированного металла обычно оценивают по увеличению ширины рентгеновских интерференционных линий, определяя таким образом относительную величину микроискажений кристаллической решетки (Да/а) и размеры блоков мозаики (областей когерентного рассеяния).

Высокоуглеродистой фазой, выделяющейся из раствора, являются чрезвычайно тонкие (толщиной в несколько атомных слоев) пластинки карбида, когерентно связанные с твердым раствором. Рентгенографически и магнитотермически установлено, что при низких температурах отпуска образуется мета-стабильный карбид, отличающийся от цементита. В литературе он обозначен как е-карбид, имеет гексагональную решетку и формулу, близкую к Fe2C. При высоких температурах отпуска (300—400°С) происходит карбидное превращение е-»-РезС (иногда через промежуточный карбид е->->«-><РезС)*.

При старении в мартенсите образуются сегрегации в узлах дислокационной сетки, области с упорядоченной структурой или выделяются дисперсные фазы NiTi; Ni3Ti; NiAl; (Ni, Fe) Al; Ni:i(AI, Ti); (Fe, Ni, Co)2Mo; Fe2Mo; Ni:)Nb и др., когерентно связанные с матрицей.

Поэтому в мартенсите отпуска образуются лишь высокодисперсные частички карбидов промежуточного состава (Ре,С), когерентно связанные с его решеткой (такая связь означает, что пограничные атомы этих карбидных образований одновременно входят в состав ячеек матричной решетки мартенсита). Часть из освободившихся атомов углерода вместе с имеющимися в стали атомами азота образуют вокруг дислокаций атмосферы Коттрелла.

Однако марганцевый аустенит характеризуется хладноломкостью (KCU « 0,3 МДж/м2) при низких температурах (ниже —100 °С), в то время как никелевый аустенит вплоть до -196 °С сохраняет достаточно высокую ударную вязкость (KCU * 3 МДж/м2). Такое различие свойств никелевого и марганцевого ау-стенитов обусловлено существенно меньшими значениями энергии дефектов упаковки в марганцевом аустените (ориентировочно 0,075—0,06 Дж/м2 в интервале от 0 до -196 °С) по сравнению с никелевым (~0,15 Дж/м2). Таким образом, можно регулировать способность аустенита к упрочнению при пластической деформации, изменяя энергию дефектов упаковки в нем посредством рационального легирования никелем и марганцем аустенитных сталей и сплавов. В сплавах с ГЦК решеткой (в том числе и в аустенитных сталях) энергия дефектов упаковки оказывает более существенное влияние на упрочнение, чем рассмотренные раньше виды взаимодействия дислокаций с легирующими элементами. Так, легирующие элементы в стали, снижающие энергию дефекта упаковки, повышают температуру начала рекристаллизации и сужают интервал кристаллизации. Скорость установившейся ползучести ГЦК металлов уменьшается с уменьшением энергии дефектов упаковки. Дефекты упаковки являются центрами выделения когерентных фаз (карбидов, интерметаллидов и др.) в аустенитных сталях и сплавах с ГЦК решеткой. Так, в закаленных аустенитных сталях с 1% ниобия (12Х18Н10Б) или с 1% титана (12Х18Н10Т) при высокотемпературной (~700 °С) выдержке на дефектах упаковки выделяются когерентно связанные с матрицей кубические карбиды NbC и TiC. Мелкодисперсные карбидные частицы (размером до 10 нм) препятствуют движению дислокаций, а также способствуют их размножению, что в конечном итоге приводит к повышению прочности стали (рис. 7.3). В то же время коагуляция кубических карбидов (TiC, NbC), выделяющихся на дефектах упаковки, протекает более медленно, чем карбидов (в том числе и

Включения второй фазы, нерастворимые в матрице или когерентно связанные с нею, препятствуют миграции границ и росту зерен. Эффект растворимых включений сложнее. Коа-лесценция включений облегчает рост зерен вследствие ослабления «барьерного» эффекта и появления дополнительной «движущей» силы. Однако миграция границ в этом случае сопряжена с диффузией растворенных атомов, и скорость роста зерен может быть небольшой. С нагревом до высоких температур включения растворяются и рост зерен интенсифицируется. Подобно включениям на кинетику роста зерен влияют и микропоры.

Высокоуглеродистой фазой, выделяющейся из раствора, являются чрезвычайно тонкие (толщиной в несколько атомных слоев) пластинки карбида, когерентно связанные с твердым раствором. Рентгенографически и магнитотермически установлено, что при низких температурах отпуска образуется мета-стабильный карбид, отличающийся от цементита. В литературе он обозначен как е-карбид, имеет гексагональную решетку и формулу, близкую к Fe2C. При высоких температурах отпуска (300—400°С) происходит карбидное превращение e-*Fe3C (иногда через промежуточный карбид е-»-х—^Ре3С) *.

Хорошо известен эффект дисперсионного твердения, заключающийся в упрочнении сплава при старении, когда в многокомпонентной однофазной системе выделяется равновесная фаза, причем ее появлению может предшествовать выделение промежуточных нестабильных фаз. На начальных стадиях образуются дисперсные частицы, когерентно связанные с матрицей. По мере развития процесса старения количество частиц возрастает, а их размер увеличивается. Критическое состояние структуры связано с потерей когерентности частиц с матрицей, приводящей к укрупнению частиц.

мелкодисперсные упрочняющие частицы интерметаллидных фаз (Ni3Ti, NiAl, Fe2Mo, Ni3Mo и др.), когерентно связанные с матрицей. В результате такого механизма упрочнения сплавы обладают высокой прочностью и малой чувствительностью к надрезам, имеют высокое сопротивление хрупкому разрушению и сохраняют эти свойства в широком диапазоне температур — от криогенных до 450...500 °С. Они обладают высокой технологичностью, так как неограниченно прокаливаются, хорошо свариваются, до старения легко деформируются и обрабатываются резанием. Мартенситно-стареющие стали применяются для наиболее ответственных деталей в авиации, ракетной технике, судостроении и как пружинный материал в приборостроении.

В табл. 15 приведены данные о свойствах стали 60С2А после изотермической закалки и последующего отпуска, а также после закалки и отпуска, которые показывают преимущества первого процесса термической обработки. Свойства пружинных сталей могут быть существенно повышены ;(см. табл. 10—14) в результате применения процесса динамического старения (или отпуска под нагружением) ?3]. Эта обработка заключается в на-гружении. стали после предварительной закалки и низкого отпуска (при 170—180 РС) при среднетемпературном нагреве (отпуске) внешней нагрузкой, обеспечивающей напряжение в образце до значений 0,7—0,8 предела текучести при этих температурах. Под влиянием этих напряжений общие закономерности изменения свойств закаленных сталей от температуры обычного отпуска или динамического старения одинаковы. Улучшение свойств в результате динамического старения является следствием более полного распада остаточного аустени-та и формирования структурного состояния стали, отличающегося от наблюдаемого после обычного отпуска. Это связано с влиянием напряжений, возникших под воздействием нагрузки, на условия выделения карбидов, их структуру, распределение морфологии. Напряжения стабилизируют когерентно-связанные с матрицей частицы е-карбида, которые в итоге сохраняются до более высоких температур (250 °С), когда после обычного отпуска в структуре отмечаются лишь частицы цементита. Кроме того, при динамическом старении изменяются морфология и ориентировка частиц карбидов, дисперсность которых после всех температур процесса обработки выше, чем после обычного отпуска. Эти изменения структуры, а также субструктуры и определяют улучшение всего комплекса свойств пружинных сталей.

При старении в мартенсите образуются сегрегации в узлах дислокационной сетки, области с упорядоченной структурой или выделяются дисперсные фазы NiTi; Ni3Ti; NiAl; (Ni, Fe) Al; Ni3(Al, Ti); (Fe, Ni, Co)2Mo; Fe2Mo; Ni3Nb и др., когерентно связанные с матрицей.

Основное упрочнение достигается при старении (480 — 520 °С), когда из мартенсита выделяются мелкодисперсные частицы вторичных фаз (NisTi, NiAl, Fe2Mo, ШзМо и др.), когерентно связанные с матрицей. Наибольшее упрочнение при старении вызывают Ti и А1, меньшее — Си и Мо. Для мартенситно-стареющих сталей характерен высокий предел текучести (см. табл. 9.10) и более высокий, чем у лучших пружинных сплавов, предел упругости (<7о,оо2 = 1300 МПа), низкий порог хладноломкости.




Рекомендуем ознакомиться:
Коэффициент безопасности
Коэффициент динамического
Кажущийся коэффициент
Коэффициент физического
Коэффициент характеризует
Коэффициент изменения
Коэффициент жидкостного
Коэффициент конструктивной
Коэффициент коррекции
Коэффициент магнитной
Коэффициент массопередачи
Коэффициент модуляции
Коэффициент накопления
Калькулирования себестоимости
Коэффициент неоднородности
Меню:
Главная страница Термины
Популярное:
Где используются арматурные каркасы Суперпроект Sukhoi Superjet Что такое экология переработки нефти Особенности гидроабразивной резки твердых материалов Какие существуют горные машины Как появился КамАЗ Трактор Кировец К 700 Машиностроение - лидер промышленности Паровые котлы - рабочие лошадки тяжелой промышленности Редкоземельные металлы Какие стройматериалы производят из отходов промышленности Как осуществляется производство сварной сетки