автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Роль морфологии цементита в обеспечении конструктивной прочности углеродистых заэвтектоидных сталей

На правах рукописи

Плотникова Наталья Владимировна

РОЛЬ МОРФОЛОГИИ ЦЕМЕНТИТА В ОБЕСПЕЧЕНИИ КОНСТРУКТИВНОЙ ПРОЧНОСТИ УГЛЕРОДИСТЫХ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ СТАЛЕЙ

05.02.01 -«Материаловедение (в машиностроении)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2004

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Батаев Анатолий Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технический наук, профессор

Гурьев Алексей Михайлович

Защита диссертации состоится 16 декабря 2004 г. в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.07 в Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан

кандидат технических наук, профессор Тихомирова Людмила Борисовна

Ведущая организация:

Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации.

Важнейшей фазой, определяющей свойства абсолютного большинства железоуглеродистых сплавов, является цементит. Из всех известных видов цементита на сегодняшний день наименее изученным является цементит видманштеттова типа, образующийся в углеродистых сталях заэв-тектоидного состава. Несмотря на широкое промышленное применение этих сталей, можно отметить лишь отрывочные сведения о структуре видманштеттова цементита, что явно не соответствует роли этой фазы в объяснении механических свойств важнейшего на сегодняшний день класса металлических материалов - сталей.

Объясняется этот факт, вероятно, тем, что образуется данная фаза при повышенных температурах. Оптимальные температуры нагрева при термической и термопластической обработке применяемых сталей заэвтек-тоидного состава, как правило, ниже температур образования цементита видманштеттова типа. Однако следует отметить, что в последние десятилетия в промышленном производстве активно используются технологии, основанные на высокотемпературном воздействии на металлические материалы. Речь идет, в первую очередь, об электронно-лучевой, лазерной и плазменной обработке сталей. При использовании этих методов локального воздействия температура поверхностного слоя в некоторых случаях достигает температуры плавления сталей. В таких условиях возможно образование цементита видманштеттова типа. Это свидетельствует о целесообразности изучения видманштеттова цементита не только с фундаментальной, но также и с практической точки зрения.

В то же время актуальность темы данной работы обусловлена и тем, что цементит указанного типа с нашей точки зрения является чрезвычайно удобным модельным объектом для объяснения поведения цементита в сталях различного типа в условиях внешнего нагружения. В отличие от цементита, присутствующего в пластинчатом и глобулярном перлите, при анализе видманштеттова цементита важнейшие сведения о его строении могут быть получены при использовании метода металлографических исследований.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с федеральной целевой научно-технической программой «Интеграция» (Проект «Новосибирский объединенный исследовательский университет высоких технологий»); программой Министерства образования РФ по фундаментальным проблемам в области металлургии (раздел № 5 - «Металловедение»).

Цель работы заключалась в выявлении закономерностей образования избыточного цементита и влияния его морфологии на параметры прочности, надежности и долговечности

I БИБЛИОТЕКА |

В работе решались следующие задачи:

1. Исследование методами структурного анализа тонкого строения цементита видманштеттова типа.

2. Выявление особенностей образования цементита видманштеттова типа в зависимости от технологических параметров термической и химико-термической обработки сталей.

3. Исследование особенностей выделения кристаллов цементита из ау-стенита; количественное определение пространственной формы кристаллов.

4. Исследование особенностей пластической деформации и разрушения пластин цементита в процессе холодной и горячей пластической деформации.

5. Выявление влияния морфологии избыточного цементита на показатели конструктивной прочности заэвтектоидных сталей.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследования тонкого строения избыточного цементита видманштеттова типа.

2. Закономерности пластической деформации и разрушения сталей со структурой избыточного цементита.

3. Технические предложения по получению и устранению избыточного цементита видманштеттова типа в углеродистых сталях.

Научная новизна:

1. Методами металлографии и электронной микроскопии выявлено дефектное строение кристаллов видманштеттова цементита в виде сплошных и прерывистых границ между составляющими их микрообъемами, щелей, прерывистых слоев. Показано, что наличие слоев характерно для цементитных пластин толщиной более 1... 1,5 мкм. Особенности пластической деформации и разрушения стали со структурой видманштеттова типа объясняется наличием дефектов тонкого строения пластин цементита, в первую очередь слоистным строением.

2. Выявлены закономерности пластической деформации и разрушения сталей со структурой избыточного цементита. На основании целенаправленных структурных исследований, выполненных с помощью оптической и электронной микроскопии показана способность пластин избыточного цементита видманштеттова типа к пластической деформации. Показано, что хрупкий излом стали с образованием плоских широких террас обусловлен разрушением пластин видманштеттова цементита по границам слоев.

3. Установлено, что формирование цементита видманштеттова типа характерно не только для условий медленного печного нагрева, но также и для процессов высокоэнергетического воздействия на материал, в том числе для электронно-лучевой и лазерной обработок. Показано, что при

вневакуумной электронно-лучевой обработке сталей эвтектоидного состава на месте кристаллов видманштеттова цементита возможно образование колоний ледебурита.

Научная и практическая ценность работы:

1. Выявленные закономерности пластической деформации и разрушения сталей со структурой цементита видманштеттова типа расширяют представления о поведении сталей и сплавов с гетерофазной структурой в условиях статического, усталостного и динамического разрушения и будут полезны при обосновании выбора морфологии и размеров цементит-ных кристаллов, а также технологических параметров процессов термической и химико-термической обработки сталей.

2. Выявленные в работе особенности образования цементита видманштеттова типа позволяют выбирать наиболее эффективные режимы термической обработки заэвтектоидных сталей, обеспечивающие наилучшее сочетание прочностных свойств и трещиностойкости.

3. По результатам проведенных исследований разработаны рекомендации по устранению в сталях цементита видманштеттова типа и по использованию явления локального охрупчивания сталей в практических целях. По заказам промышленных предприятий г. Новосибирска выполнены исследования по оптимизации формы и характера выделения карбидной фазы в сталях. Сделаны технические предложения по повышению показателей конструктивной прочности сетки неподвижных ножей электробритвы и стальных сердечников, эксплуатирующихся в условиях динамического нагружения. Результаты работы используются в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете и Иркутском государственном университет путей сообщения.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 1, 3 и 5 российско-корейских международных симпозиумах «KORUS'97» (Ulsan, republic of Korea), «KORUS'99» (Новосибирск), «KORUS'2001» (Томск); на 4-й международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» («АПЭП-98») (Новосибирск); на международной конференции «Строительство, материаловедение, машиностроение» (Днепропетровск, 2000 г.); на второй уральской школе-семинаре металловедов - молодых ученых (Екатеринбург, 2000 г.); на 15-й уральской школе металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (Екатеринбург, 2000 г.); на 4-й Всероссийской конференции молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов» (Томск, 2001 г.); на научных семинарах кафедры «Материаловедение в машиностроении» Новосибирского государственного технического университета.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 15 научных работ, в которых отражены основные положения диссертации.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы из 126 наименований и приложений. Работа содержит 75 рисунков и 5 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и изложены основные вопросы, рассмотренные в диссертации.

В первой (обзорной) главе «Структура и свойства цементита в углеродистых сталях» рассмотрена морфология кристаллов цементита в железоуглеродистых сплавах, его свойства и методы управления этой структурной составляющей.

На основании анализа литературных данных представлена классификация типов цементита. Описаны структура и свойства первичного, вторичного и третичного цементита в железоуглеродистых сплавах. Отмечается, что наиболее подробно в литературе изучен цементит, входящий в состав перлита.

Ряд авторов отмечает фрагментарное строение цементита, приводя различные механизмы роста его пластин. Это относится как ко вторичному цементиту сталей, так и к первичному цементиту в чугунах. Рассмотрены механические и физические свойства цементита. Отмечается, что уровень механических свойств сталей зависит, главным образом, от морфологии и объемной доли цементита.

На основании изложенного материала сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе «Методики исследования структуры и свойств материалов» обоснован выбор материалов, методов исследований и типов испытательных установок, использованных при проведении экспериментов. Работа выполнялась с привлечением современных методов исследования.

С учетом цели и задач, поставленных в диссертационной работе, в качестве объектов исследования были выбраны распространенные углеродистые и легированные стали 20, 45, 65X13, 7ХНМ, У8, У10, У12. Для выявления влияния легирующих элементов на образование видманштет-това цементита использовались порошки систем «никель - алюминий» (ПН85Ю15), «никель - титан» (ПН55Т45) и порошок самофлюсующегося покрытия - ПН70Х17С4Р4.

Структурные исследования проводили с использованием методов металлографического анализа (микроскоп N"0 2Е), просвечивающей электронной микроскопии (Те81а Б8-500) и растровой электронной микроско-

пии (Tesla BS-350), рентгеноструктурного анализа. Определение механических свойств при растяжении осуществляли в соответствии с ГОСТ 1497-73 на испытательной машине растяжения-сжатия 2167Р-50. Испытания на ударный изгиб выполняли на образцах с ^образными надрезами в соответствии с ГОСТ 9454-78 на маятниковой копре КМ-5Т.

При оценке статической трещиностойкости металлических сплавов использовали энергетический критерий, основанный на определении величины J-интеграла. Трещиностойкость определяли на плоских образцах при нагружении по схеме трехточечного изгиба. Исследование процессов ударно-усталостного разрушения материалов осуществляли с применением спроектированного и изготовленного на кафедре материаловедения в машиностроении НГТУ испытательного комплекса. Основным критерием, по которому сравнивались различные материалы, являлась их долговечность - количество циклов нагружения до полного разрушения. Параметры циклической трещиностойкости определяли по результатам экспериментальных исследований, проведенных на установке, реализующей мягкий цикл нагружения.

Испытания на износостойкость осуществляли по двум схемам нагру-жения: о закрепленные и незакрепленные частицы абразива, в соответствии с ГОСТ 17367-71 и 23.208-79 соответственно. Взрывное нагружение стальных трубчатых образцов проводили в Институте гидродинамики СО РАН и на Новосибирском заводе искусственного волокна (г. Искитим).

Электронно-лучевую наплавку осуществляли по вневакуумной технологии в Институте ядерной физики СО РАН на ускорителе электронов типа ЭЛВ-6. Расстояние от выпускного отверстия до поверхности образца составляло 100 мм, сила тока - 7 mА, скорость перемещения электронного луча - 1 см/с. Лазерную обработку осуществляли с использованием непрерывного СО2-лазера в ЗАО «Оптикон».

В третьей главе проанализированы особенности строения и образования избыточного цементита видманштеттова типа в сталях заэвтектоид-

ного состава.

Одной из основных задач, поставленных в работе, являлось установление формы кристаллов вид-манштеттова типа. Результаты анализа формы, размеров и особенностей расположения кристаллов избыточного цементита важны для понимания механизма его образования,

Рис. 1. Зависимость видимой плошади кристаллов цементита от степени их вытянутости

пластической деформации и разрушения. В данной работе форму кристаллов избыточного цементита определяли путем построения зависимости площади их сечения от степени вытянутости. Полученная зависимость представлена на рис. 1. Характер распределения значений позволяет определить кристаллы цементита, как пластины, поскольку с увеличением вытянутости наблюдаемых сечений их площадь уменьшается. Этот вывод подкрепляется микроскопическими исследованиями стали и проявлением ряда признаков. Во-первых, при металлографических исследованиях практически не наблюдаются выделения вторичного цементита в форме окружностей и эллипсов, что характерно для поперечных сечений игольчатых образований.

Во-вторых, иногда в плоскости шлифа встречаются широкие цемен-

титные образования (рис. 2). Именно то обстоятельство, что избыточный цементит имеет форму пластин объясняет поведение стали со структурой видманштеттова цементита в условиях внешнего нагружения, в частности повышенную хрупкость сталей.

При выполнении работы было установлено, что основным технологическим параметром, определяющим форму избыточного цементита в заэвтектоидных сталях, является температура нагрева (рис. 3).

Рис. 2. Структура высокоуглеродистой стали (1,63% С)

Рис. 3. Влияние температуры нагрева стали на образование цементита видманштеттова типа: а - нагрев до 900 С; б - нагрев до 1050 С Для углеродистых сталей критической температурой, приводящей к образованию заметной доли видманштеттова цементита, является 1000

°С. При нагреве до 1050... 1100 °С в структуре доминирует цементит вид-манштеттова типа. В то же время следует отметить, что видманштеттов цементит образуется даже при температуре 950 °С, которая является вполне реальной температурой нагрева сталей.

Вторым технологическим параметром, определяющим тонкое строение видманштеттова цементита, является скорость охлаждения стали от температуры аустенитизации (рис. 4). С увеличением скорости охлаждения образуется более мелкодисперсная структура избыточного цементита.

а б

Рис. 4. Влияние скорости охлаждения на тонкое строение избыточного цементита-а - охлаждение в печи; б • охлаждение на воздухе

Обычно, обсуждая влияние цементита на поведение сталей в разных условиях нагружения, полагают, что цементит является монолитным образованием, как например, отдельная шаровидная частица цементита, или сплошная карбидная сетка. С этих позиций цементит можно считать как исключительно охрупчивающий объект структуры. Еще в большей степени это относится к цементиту пластинчатой формы. Однако такой подход является слишком упрощенным. При детальном исследовании кристаллов избыточного цементита было выявлено их фрагментарное строение. Установлено, что пластины толщиной более 1... 1,5 мкм состоят из отдельных слоев (рис. 5, а, б). Толщина слоев составляет 0,2...0,6 мкм. Количество слоев в пластинах колеблется от одного до нескольких десятков. С увеличением температуры нагрева стали толщина образующихся цементитных пластин возрастает. Наиболее толстые и многослойные пластины наблюдались в образцах, температура аустенитизации которых составляла 1100 °С. Особый интерес вызывают обнаруженные нами характерные цементитные образования перистой формы или, по другому, формы типа «елочка». Эти образования представляют собой совокупность двух систем цементитных пластин, расположенных под определенным углом друг к другу (рис. 5, в). Место сопряжения цементитных пластин двух систем в плоскости шлифа представляет собой прямую линию.

в г

Рис 5 Структура избыточного цементита высокоуглеродистой стали (1,63% С) а, б - слоистое строение пластин избыточного цементита, в, г - перистые образования избыточного цементита

Было показано, что образование цементита такой морфологии имеет место на границах двойников в аустените. Узор типа «елочка» может быть сформирован не только на границе двойника, но и на границе зерна в ау-стените Отличительной особенностью цементитных выделений последнего типа является то, что ствол «елочки» не является прямолинейным, хотя параллельность цементитных пластин в пределах данной системы соблюдается (рис. 5, г).

Одним из методов эффективного управления конечной структурой сталей является их пластическая деформация в горячем состоянии В работе исследовали влияние горячей деформации на морфологию избыточного цементита в заэвтектоидных сталях. Материалом исследования служила сталь, имевшая структуру грубопластинчатого перлита с цементитом видманштеттова типа, образованным в условиях нагрева до 1100 °С. В результате проведенных испытаний было установлено, что оптимальная степень деформации стали составляет 40...50 %, а температура деформации - 900...950 °С. При реализации таких режимов термомеханической обработки структура видманштеттова цементита преобразуется в частицы преимущественно глобулярной формы (рис. 6, а)

Рис 6 Структура высокоуглеродистой стали (1,63 % С) после горячей пластической деформации

Однако даже в этих условиях сохраняется ориентированность глобулярных выделений (рис. 6, б). Эта ориентированность обусловлена тем, что глобули выделяются на месте исходных пластин или в непосредственной близости от них. Преобразование структуры видманштеттова цементита в глобули приводит к существенному снижению опасности хрупкого разрушения стали. Т.е. пластическая деформация в горячем состоянии позволяет в значительной степени избавиться от цементита видманштеттова цементита и существенно снизить его вредное влияние.

В работе были проведены структурные исследования процессов разрушения сталей с цементитом видманштеттова типа. Было четко установлено, что характер деформации и разрушения цементита определяется его расположением относительно действующей силы. В том случае если пластины были расположены перпендикулярно к плоскости прокатки, то хрупкого разрушения пластин, как правило, не происходило. Пластины вели себя как объект, потерявший устойчивость, т.е. принимали характерную волнообразную форму (рис. 7, б).

Рис 7 Формоизменение структуры избыточного цементита в процессе холодной пластической деформации

В тех случаях, когда пластины видманштеттова цементита располагаются параллельно плоскости прокатки, цементитные пластины ведут себя

как типичные хрупкие элементы структуры. Наглядной иллюстрацией этого факта является фотография, приведенная на рис. 7, а.

С внедрением в промышленное производство технологических процессов, основанных на высокоэнергетическом воздействии на поверхностные слои материалов, появилась реальная необходимость нагрева материала до температуры плавления или близких к ним. В этих условиях возможно образование цементита видманштеттова типа.

При выполнении данной работы использовали два технологических процесса, связанных с высокоэнергетическим воздействием на стали -лазерную и вневакуумную электронно-лучевую обработку. Проведенные нами исследования показали, что при нагреве сталей до температур, близких к температуре плавления и последующем охлаждении с получением структуры перлито-цементитного типа образующийся цементит имеет пластинчатую форму. В связи с кратковременностью пребывания металла при воздействии высокоэнергетическими источниками энергии в перегретом состоянии аустенитное зерно существенно вырасти не успевает. При лазерной обработке, исследуемой в данной работе, средний размер зерна составлял 45 мкм, при электронно-лучевой обработке - 60 мкм. По сравнению с печным нагревом это в ~ 8... 10 раз меньше.

Металлографические исследования показали, что цементит, формирующийся в таких условиях, отличается от печного нагрева морфологией и более высокой дисперсностью (рис. 8, а). При выполнении вневакуум-ной электронно-лучевой обработки был зафиксирован интересный факт, заключающийся в образовании в стали участков с характерной структурой ледебурита. Таким образом, можно полагать, что в поверхностных

а б

Рис. 8. Структура высокоуглеродистой стали (1,63 % С) после лазерной (а) и электронно-лучевой обработки (б)

слоях стали в результате электронно-лучевой обработки формируются микрообъемы характерные для белого чугуна (рис. 8, б).

В ходе проведенных нами исследований были сделаны предложения по устранению структуры видманштеттова цементита при электроннолучевой и лазерной обработке поверхностных слоев заэвтектоидных сталей. Они заключаются в целесообразности поверхностного легирования

стали такими элементами, как хром, титан, никель. В частности, для предотвращения выделения цементита пластинчатой формы рекомендуется легирование сталей с оплавлением на поверхности порошков типа ПН85Ю15, ПН55Т45 и ПГСР-4. Результаты проведенных нами исследований свидетельствуют о том, что для устранения в структуре стали цементита видманштеттова типа массовая доля таких легирующих элементов, как никель, хром, титан должна превышать 5 %.

В четвертой главе «Влияние морфологии избыточного цементита на конструктивную прочность и разрушение заэвтектоидных сталей» уделялось внимание оценке прочностных свойств сталей и показателей, определяющих надежность и долговечность материалов.

Результаты прочностных испытаний стали представлены на рис. 9, а. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что карбидная сетка, образующаяся при нагреве до 900 °С, отрицательно отражается на свойствах материала, но особо негативное влияние оказывают пластины

Рис. 9 Зависимость предела текучести (а) и статической трещиностойкости (б) от темперагуры нагрева стали

видманштеттова цементита. Резкое снижение прочностных свойств стали при нагреве до температур свыше 1000 °С обусловлено повышением объемной доли избыточного цементита видманштеттова типа.

Анализ формы и размеров кристаллов видманштеттова цементита, а также особенностей их пространственного расположения в объеме сталей позволяет предположить, что цементит указанного типа будет способствовать образованию и развитию трещин. Для того, чтобы оценить степень опасности анализируемой структуры при выполнении работы были проведены испытания на трещиностойкость.

На рис. 9, б приведен график, отражающий изменение уровня статической трещиностойкости в зависимости от температуры нагрева стали. Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы.

Цементит видманштеттова типа способствует резкому охрупчиванию стали. Минимальный уровень трещиностойкости (8 кДж/м2) соответствует нагреву стали до 1100 °С. При этой температуре избыточный цементит имеет преимущественно форму упорядоченных кристаллов пластинчатой формы. С понижением температуры нагрева, т.е. при изменении формы цементита от пластинчатой к форме сетки трещиностойкость возрастает до 37 кДж/м2.

Результаты усталостных испытаний приведены на рис. 10. Зафиксированной при проведении данных исследований закономерностью, является снижение усталостной трещиностойкости с увеличением температуры аустенитизации. Наилучшие результаты показала сталь, насыщенная углеродом при 900 °С. В координатах «скорость распространения трещины -размах коэффициента интенсивности напряжений , МШ/м ДК» это выражается в

Рис. 10. Кинетические диаЧ.ам1мыуЛсгалосп.ого том, что соответствующая разрушения сталей при нагреве стали с 1,63 % С '

до 900 С (кривая 1) и до 1100 С (кривая 2). данной температуре кинетическая диаграмма усталостного разрушения располагается ниже и правее остальных.

Учитывая особое строение цементита видманштеттова типа и характер его выделения в пределах бывшего аустенитного зерна, можно было ожидать, что в условиях динамического нагружения это каким-либо образом отразится. По этой причине в работе были проведены испытания на ударную вязкость и был реализован гораздо более жесткий вид динамического нагружения, а именно нагружение взрывом.

На рис. 11 представлены зависимости ударной вязкости высокоуглеродистой стали от температуры нагрева в интервале 900... 1100 °С (кривая 2). Кривая 1 соответствует стали аналогичного химического состава, избыточный цементит в которой преимущественно имел глобулярную форму. Из графика видно, что при переходе от пластинчатой формы цементита к преимущественно глобулярной уровень ударной вязкости повышается примерно в 2 раза.

Фрактографические исследования образцов после проведения испытаний на ударную вязкость показали, что при разрушении стали с кристаллами цементита видманштеттова типа формируется излом с явно выраженными признаками хрупкого типа (рис. 12, а). На поверхности динамически разрушенных образцов с глобулярными выделениями цементита, сформированными в результате горячей ковки стали при 900 °С, преимущественно наблюдаются признаки вязкого разрушения (рис. 12, б).

а б

Рис 12 Особенности разрушения сталей со структурой пластинчатого (а) и глобулярного (б) цементита

В работе изучали поведение заэвтектоидных сталей со структурой избыточного цементита в форме пластин и сетки в условиях взрывного на-гружения.

С этой целью были проведены металлографические исследования полученных при взрыве осколков. В пластинчатом перлите местами наиболее предпочтительного распространения трещины являются межфазные границы и границы между колониями (рис. 13, а). Образование грубых локальных цементитных участков в виде карбидной сетки по границам бывшего аустенита или пластин видманштеттова типа на поведении материала в условиях динамического нагружения отражается крайне негативно. Возникшая трещина часто распространяется даже по криволинейной поверхности вдоль карбидной сетки (рис. 13, б).

а б

Рис 13 Особенности распространения трещины в стали У8 (а) и в заэвтектоидной стали(б) в условиях взрывного нагружения

Среди множества схем нагружения стальных изделий особое место занимают схемы, основанные на ударно-усталостном воздействии. Поэтому информация о поведении материалов в условиях такого нагружения представляет практический интерес. Наименьшей живучестью из трех исследуемых материалов обладает сталь с цементитом видманштет-това типа (19500 циклов нагружения). Наибольший уровень трещино-стойкости зафиксирован при испытании стали с кристаллами цементита глобулярной формы (65000 циклов нагружения). Сталь с цементитными выделениями в форме карбидной зернограничной сетки занимает промежуточное положение между двумя отмеченными выше вариантами.

Пятая глава работы «Рекомендации по управлению структурой избыточного цементита с целью повышения конструктивной прочности заэв-тектоидных сталей» посвящена разработке предложений по устранению цементита видманштеттова типа. Здесь же показано, что явление охруп-чивания может быть эффективно использовано в практических целях при решении задач, связанных с управлением процессами разрушения стальных объектов. Описаны результаты научно-исследовательской работы, нашедшие практическое применение в акционерном обществе «Бердский электромеханический завод» (г. Бердск), в акционерном обществе «Новосибирский завод низковольтной аппаратуры» (г. Новосибирск) и переданные в ОАО «Институт прикладной физики» (г. Новосибирск). Результаты научно-исследовательской работы используются при проведении лекций и лабораторных работ в Новосибирском государственном техническом университете и в Иркутском государственном университете путей сообщения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Формированию в заэвтектоидных сталях цементита видманштеттова типа способствует уменьшение количества дефектов кристаллического

строения аустенита, в первую очередь уменьшение протяженности границ зерен. Увеличение пути диффузии углерода, связанное с ростом размеров зерна аустенита, приводит к выделению цементита не только на границах зерен в виде карбидной сетки, но также и в виде слоистых пластин на внутризеренных дефектах, например на границах двойников.

2. Методами металлографии и электронной микроскопии выявлено дефектное строение кристаллов видманштеттова цементита в виде сплошных и прерывистых границ между составляющими их слоями, щелей, прерывистых слоев. Пластины видманштеттова цементита толщиной более 1... 1,5 мкм имеют слоистое строение. Образование слоев объясняется ростом кристалла в торцовом направлении и потерей когерентности в пределах увеличивающийся по толщине пластины.

3. Формирование цементита видманштеттова типа характерно не только для условий медленного печного нагрева, но также и для процессов высокоэнергетического воздействия на материал, в том числе для электронно-лучевой и лазерной обработок. Показано, что при вневакуум-ной электронно-лучевой обработке стали заэвтектоидного состава на месте кристаллов видманштеттова цементита возможно образование колоний ледебурита.

4. Особенности деформации и разрушения цементита видманштеттова типа связаны с его тонким строением и характером внешнего нагружения. При деформации стали по схеме холодной прокатки хрупко разрушаются пластины цементита, ориентированные вдоль направления прокатки. Це-ментитные пластины толщиной до 15...20 мкм, ориентированные перпендикулярно плоскости прокатки, сохраняют сплошность вплоть до деформации со степенью 40...50 %. Основной причиной сохранения сплошности грубых цементитных пластин является их слоистое строение, допускающее сдвиг отдельных слоев друг относительно друга. Минимальный радиус кривизны в слоях цементитных пластин составляет 2... 5 мкм.

5. Изменение в сталях заэвтектоидного состава морфологии цементита от карбидной сетки к пластинам видманштеттова типа снижает уровень циклической трещиностойкости материала (скорость распространения трещины на прямолинейных участках кинетических диаграмм усталостного разрушения возрастает, усталостная долговечность снижается). Разрушение стали при усталостном нагружении происходит преимущественно по плоскостям сопряжения цементитных прослоек, составляющих пластину, или по границам между пластинами цементита и окружающей их перлитной матрицей.

6. Эффективными процессами, позволяющими устранить цементит видманштеттова типа или предотвратить его образование, является горячая пластическая деформация сталей и легирование хромом, титаном и

никелем. Преобразование видманштеттова цементита в частицы глобулярной формы происходит при обжатии стали со степенью более 50 % в условиях нагрева до 900...950 °С. Для предотвращения образования цементита видманштеттова типа при лазерной и электронно-лучевой обработке эффективно поверхностное легирование сталей с использованием порошков ПН55Т45, ПН85Ю15 и ПН70Х17С4Р4. Массовая доля хрома, никеля и титана в поверхностном слое должна превышать 5 %.

7. По результатам проведенных исследований разработаны рекомендации по устранению в сталях цементита видманштеттова типа и по использованию явления локального охрупчивания сталей в практических целях. По заказам промышленных предприятий г. Новосибирска выполнены исследования по оптимизации формы и характера выделения карбидной фазы в сталях. Сделаны технические предложения по повышению показателей конструктивной прочности сетки неподвижных ножей электробритвы и стальных сердечников, эксплуатирующихся в условиях динамического нагружения. Результаты работы используются в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете и Иркутском государственном университет путей сообщения.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Bataev A.A., Kotorov S.A., Kraschuk N.V. Exfolation lamellar cemen-tite in the cold forming carbon steel/ The first Korea-Russia international symposium on science and technology. - Ulsan, 1997. - P. 114.

2. Батаев В.А., Кращук Н.В. Особенности строения избыточного цементита в сталях/ Сборник научных трудов НГТУ. - 1998. - № 3. - С. 5967.

3. Батаева З.Б., Которое С А, Попелюх А.И., Кращук Н.В., Климен-ский Д.В. Деформация и разрушение избыточного цементита в заэвтекто-идных сталях/ Труды IV международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». - Новосибирск, 1998. - С. 64-67.

4. Bataev A.A., Kraschuk N.V., Kotorov S.A Features of structure superfluous cementite/ The third Russia-Korea international symposium on science and technology. - Novosibirsk, 1999. - P. 356-359.

5. Kraschuk N.V., Bataeva Z.B., Lobastova S.V. Deformation and destruction superfluous cementite in hypereutectoid steels/ The third Russia-Korea international symposium on science and technology. - Novosibirsk, 1999. - P. 406.

6. Кращук Н.В., Батаев А.А. Особенности деформации и разрушения грубопластинчатого цементита в заэвтектоидных сталях/ Сб. научных трудов «Проблемы современного материаловедения». - Днепропетровск, 1999. - Вып. 8, часть 1. - С. 56-57.

7. Кращук Н.В. Механические свойства высокоуглеродистых сталей, содержащих избыточный цементит пластинчатой формы/ Сб. трудов 2-й уральской школы-семинара металловедов - молодых ученых. - Екатери-бург, 2000. - С. 58.

8. Батаева З.Б., Кращук Н.В., Буров СВ., Буторин Д.Е. Устойчивость пластин цементита при воздействии сжимающих напряжений/ Вестник Тамбовского университета. - Тамбов, 2000. - Т. 5, вып. 2-3. - С. 287-289.

9. Кращук Н.В., Которое С.А., Буров СВ. Особенности строения избыточного цементита в углеродистых сталях/ Сб. трудов XV уральской школы металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов». - Екатеринбург, 2000. - С. 148.

10. Батаев В.А., Батаев А.А., Кращук Н.В. Особенности проявления поворотных мод пластического течения в поверхностных слоях стали У10А// Изв. вузов. Черная металлургия. - 2000. - № 12. - С. 40.

11. Kraschuk N., Bataev V. Stability of lamellar cementite at effect of compressing pressure/ The 5th Russia-Korea international symposium on science and technology. - Tomsk, 2001. - P. 265-267.

12. Kraschuk N.V. Loss stability of cementite lamellars at cold plastic deformation of steel/ International workshop "Meso-2001". - Tomsk, 2001. - P. 94-95.

13. Плотникова Н.В. Особенности разрушения сталей со структурой видманштеттова цементита при воздействии усталостного и взрывного видов нагружения/ IV всероссийская конференция молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов». - Томск, 2001. - С. 60-61.

14. Батаев В.А., Батаев А.А., Кращук Н.В. Разрушение сталей с плоскими локализованными выделениями карбидов// Изв. Вузов. Церная металлургия. - 2002. - № 2. - С. 75-76.

15. Плотникова Н.В. Влияние морфологии цементита на износостойкость высокоуглеродистых сталей/ V всероссийская конференция (школы) молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов». - Томск, 2003.-С. 96-97.

Подписано в печать 11.11.2004 г. Формат 84x60x1/16 Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,25 Заказ №

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20

»23 Ö в 5

ВВЕДЕНИЕ.

1. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЦЕМЕНТИТА В УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЯХ (литературный обзор).

1.1. Особенности кристаллического строения цементита.

1.2. Морфология цементита в железоуглеродистых сплавах.

1.3. Физические и механические свойства цементита.

1.4. Технологические возможности управления структурой цементита в железоуглеродистых сплавах.

1.4.1. Сфероидизирующий отжиг.

1.4.2. Отпуск мартенсита.

1.4.3. Подкритический отжиг стали.

1.4.4. Холодная деформация пластинчатого перлита с последующим отжигом.

1.5. Выводы.

1.6. Цели и задачи исследования.

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СТАЛЕЙ.

2.1. Материалы для исследования.

2.2. Структурные исследования.

2.2.1. Оптическая микроскопия.

2.2.2. Просвечивающая и растровая электронная микроскопия.

2.2.3. Рентгеноструктурные исследования.

2.3. Режимы термической и химико-термической обработки.

2.4. Определение прочностных свойств материалов.

2.5. Испытания материалов на ударную вязкость.

2.6. Методики определения трещиностойкости.

2.6.1. Усталостная трещиностойкость материалов.

2.6.2. Статическая трещиностойкость стали.

2.6.3. Ударно-усталостная трещиностойкость стали.

2.7. Методы определения износостойкости.

2.7.1. Определение износостойкости материалов при трении о нежестко закрепленные частицы абразива.

2.7.2. Определение износостойкости материалов при трении о закрепленные частицы абразива.

2.8. Взрывное нагружение цилиндрических образцов.

2.9. Методы высокоэнергетического воздействия на стали.

2.9.1. Вневакуумная электронно-лучевая обработка.

2.9.2. Лазерная обработка стали.

3. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ОБРАЗОВАНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ЦЕМЕНТИТА ВИДМАНШТЕТТОВА ТИПА В СТАЛЯХ ЗАЭВТЕКТОИДНОГО СОСТАВА.

3.1. Исследование атомно-кристаллической структуры цементита.

3.2. Определение формы кристаллов избыточного цементита видманштеттова типа в заэвтектоидных сталях.

3.3. Особенности выделения кристаллов цементита видманштеттова типа.

3.4. Механизм образования избыточного цементита видманштеттова типа.

3.5. Влияние температуры нагрева стали и скорости ее охлаждения на особенности образования избыточного цементита.

3.6. Особенности строения кристаллов избыточного цементита видманштеттова типа.

3.7. Дефектное строение пластин видманштеттова цементита.

3.8. Влияние горячей пластической деформации на морфологию избыточного цементита в заэвтектоидных сталях.

3.9. Влияние холодной пластической деформации на устойчивость пластин избыточного цементита видманштеттова типа.

3.10. Лазерная и электронно-лучевая обработка заэвтектоидных сталей.

3.11. Выводы.

4. ВЛИЯНИЕ МОРФОЛОГИИ ИЗБЫТОЧНОГО ЦЕМЕНТИТА НА КОНСТРУКТИВНУЮ ПРОЧНОСТЬ И РАЗРУШЕНИЕ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ СТАЛЕЙ.

4.1. Прочностные свойства высокоуглеродистых сталей со структурой избыточного цементита.

4.2. Статическая трещиностойкость сталей.

4.3. Усталостная трещиностойкость сталей, содержащих избыточный цементит различной морфологии.

4.4. Ударно-усталостная трещиностойкость заэвтектоидных сталей.

4.5. Поведение заэвтектоидных сталей со структурой избыточного цементита в форме пластин и сетки в условиях динамического нагружения.

4.6. Влияние морфологии цементита на износостойкость высокоуглеродистых сталей.

4.7. Выводы.

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УПРАВЛЕНИЮ СТРУКТУРОЙ ИЗБЫТОЧНОГО ЦЕМЕНТИТА С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ КОНСТРУКТИВНОЙ ПРОЧНОСТИ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ СТАЛЕЙ.

5.1. Применение заэвтектоидных сталей со структурой избыточного цементита.

5.2. Выявление причины разрушения сетки неподвижных ножей электробритвы.

5.3. Выявление причин брака при изготовлении стального сердечника бронебойной пули.

5.4. Применение результатов исследований в учебном процессе.

Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию структуры сталей, содержащих цементитную фазу, следует отметить отсутствие единого общепринятого мнения о природе цементита, механизмах его образования и тонком строении. Экспериментальные данные о структуре цементита противоречивы. Они не дают убедительного объяснения дислокационной структуры цементита, особенностей изменения этой структуры в процессе холодной пластической деформации. Следует признать, что уровень современных представлений о структуре цементита явно не соответствует роли этой фазы в процессах пластической деформации и разрушения сталей с гетерогенной структурой.

Присутствие частиц второй фазы в исходном материале или их выделение при термической обработке может существенно повлиять на характер распространения трещины и разрушения при механических испытаниях. К основным факторам, определяющим влияние второй фазы на процесс разрушения металла, относятся природа, количество, форма и распределение частиц. Включения частиц второй фазы в сочетании со структурным состоянием металла приводят либо к явлению охрупчивания, либо к реализации вязкого разрушения путем зарождения и слияния микропустот.

Формирование свойств железоуглеродистых сплавов при термической обработке во многом определяется особенностями процессов растворения и выделения карбидов, которые в свою очередь зависят от термической стабильности карбидов.

Цементит является важнейшей структурной составляющей большинства применяемых железоуглеродистых сплавов. В зависимости от температуры его образования, различают первичный, вторичный и третичный цементит. В любом случае, это химическое соединение — карбид железа БезС. Его морфология и размеры существенно влияют на прочностные свойства и склонность сплавов к пластической деформации. К настоящему времени достаточно подробно изучены и проанализированы особенности деформации и разрушения цементита в наиболее распространенных доэвтектоидных сталях [1, 2]. Методами трансмиссионной электронной микроскопии показано, что пластинчатый цементит способен деформироваться без разрушения, утоняясь при этом на десятки процентов. Известно, что избыточный цементит заэвтек-тоидных сталей, образующийся в виде карбидной сетки по границам аусте-нитных зерен, является хрупкой фазой и поэтому на практике обычно стараются избегать образования цементита такой морфологии [3]. В то же время не изучено поведение сталей заэвтектоидного состава с пластинчатыми кристаллами избыточного цементита. Поэтому одной из основных целей данной работы является исследование структурных особенностей деформации и разрушения карбидов такой морфологии.

Известно, что сфероидизация карбидов, то есть получение структуры стали с глобулярными карбидами, приводит к улучшению обрабатываемости стали, а во многих случаях и к повышению конструктивной прочности сталей. Поэтому сфероидизация карбидов для многих сталей является необходимой технологической операцией. На практике существует большое количество способов сфероидизации карбидов [4]. Одной из задач настоящей работы является выяснение условий образования наиболее оптимальной с позиции повышения конструктивной прочности морфологии избыточного цементита в углеродистых сталях.

В настоящее время до конца не изучен вопрос образования цементита в сталях. На практике реализуются два варианта образования цементита в сталях: выделение карбидов из пересыщенного углеродом а-твердого раствора при отпуске закаленной стали и выделение цементита из аустенита в процессе эвтектоидного превращения [5,6]. Естественно, что образование цементита зависит от множества факторов (температуры термической обработки, химического состава стали и др.). Одной из задач данной работы являлось объяснение влияния размера аустенитного зерна на структуру образующегося цементита.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Формированию в заэвтектоидных сталях цементита видманштеттова типа способствует уменьшение количества дефектов кристаллического строения аустенита, в первую очередь уменьшение протяженности границ зерен. Увеличение пути диффузии углерода, связанное с ростом размеров зерна аустенита, приводит к выделению цементита не только на границах зерен в виде карбидной сетки, но также и в виде слоистых пластин на внутри-зеренных дефектах, например на границах двойников.

2. Методами металлографии и электронной микроскопии выявлено дефектное строение кристаллов видманштеттова цементита в виде сплошных и прерывистых границ между составляющими их слоями, щелей, прерывистых слоев. Пластины видманштеттова цементита толщиной более 11,5 мкм имеют слоистое строение. Образование слоев объясняется ростом кристалла в торцовом направлении и потерей когерентности в пределах увеличивающийся по толщине пластины.

3. Формирование цементита видманштеттова типа характерно не только для условий медленного печного нагрева, но также и для процессов высокоэнергетического воздействия на материал, в том числе для электроннолучевой и лазерной обработок. Показано, что при вневакуумной электроннолучевой обработке стали заэвтектоидного состава на месте кристаллов видманштеттова цементита возможно образование колоний ледебурита.

4. Особенности деформации и разрушения цементита видманштеттова типа связаны с его тонким строением и характером внешнего нагружения. При деформации стали по схеме холодной прокатки хрупко разрушаются пластины цементита, ориентированные вдоль направления прокатки. Цемен-титные пластины толщиной до 15.20 мкм, ориентированные перпендикулярно плоскости прокатки, сохраняют сплошность вплоть до деформации со степенью 40.50 %. Основной причиной сохранения сплошности грубых цементитных пластин является их слоистое строение, допускающее сдвиг от дельных слоев друг относительно друга. Минимальный радиус кривизны в слоях цементитных пластин составляет 2.5 мкм.

5. Изменение в сталях заэвтектоидного состава морфологии цементита от карбидной сетки к пластинам видманштеттова типа снижает уровень циклической трещиностойкости материала (скорость распространения трещины на прямолинейных участках кинетических диаграмм усталостного разрушения возрастает, усталостная долговечность снижается). Разрушение стали при усталостном нагружении происходит преимущественно по плоскостям сопряжения цементитных прослоек, составляющих пластину, или по границам между пластинами цементита и окружающей их перлитной матрицей.

6. Эффективными процессами, позволяющими устранить цементит видманштеттова типа или предотвратить его образование, является горячая пластическая деформация сталей и легирование хромом, титаном и никелем. Преобразование видманштеттова цементита в частицы глобулярной формы происходит при обжатии стали со степенью более 50 % в условиях нагрева до 900.950 °С. Для предотвращения образования цементита видманштеттова типа при лазерной и электронно-лучевой обработке эффективно поверхностное легирование сталей с использованием порошков ПН55Т45, ПН85Ю15 и ПН70Х17С4Р4. Массовая доля хрома, никеля и титана в поверхностном слое должна превышать 5 %.

7. По результатам проведенных исследований разработаны рекомендации по устранению в сталях цементита видманштеттова типа и по использованию явления локального охрупчивания сталей в практических целях. По заказам промышленных предприятий г. Новосибирска выполнены исследования по оптимизации формы и характера выделения карбидной фазы в сталях. Сделаны технические предложения по повышению показателей конструктивной прочности сетки неподвижных ножей электробритвы и стальных сердечников, эксплуатирующихся в условиях динамического нагружения. Результаты работы используются в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете и Иркутском государственном университет путей сообщения.

176

1. Тушинский Л.И., Батаев А.А., Тихомирова Л.Б. Структура перлита и конструктивная прочность стали. — Новосибирск: Наука, 1993. — 290 с.

2. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1986.-480 с.

3. Металлография железа/ Под ред. Ф.Н. Тавадзе в 3 т. М.: Металлургия, 1972. - Т. 2: Структура сталей. - 478 с.

4. Долженков И.Е., Долженков И.И. Сфероидизация карбидов в стали. — М.: Металлургия, 1984. 142 с.

5. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Металлургия, 1977. - 238 с.

6. Гуляев А.П. Металловедения. — М.: Металлургия, 1978. 647 с.

7. Могутнов Б.М., Томилин И.А., Шварцман Л.А. Термодинамика железоуглеродистых сплавов. М.: Металлургия, 1972. - 328 с.

8. Блантер М.Е. Металловедение и термическая обработка. М.: Машгиз, 1963.-416с.

9. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1963. - 442 с.

10. Григорович В.К. Электронное строение и термодинамика сплавов железа. -М.: Наука, 1970.-292 с.

11. Таран Ю.Н., Новик В.И. Строение цементита белого чугуна// Литейное производство. 1967. - № 1. - С. 34- 38.

12. Campbell E.D.//Am. Chem. J. 1896. -V. 18. - P. 8369.

13. Залкин B.M. О строении жидких чугунов// Литейное производство. -1984.-№8.-С. 5-7.

14. Кимстач Г.И. О природе цементита// МиТОМ 1992. - № 8. — С. 2-5.

15. Драпкин Б.М., Фокин Б.В. О модуле Юнга цементита// ФММ. 1980. - Т. 49, вып. З.-С. 649-651.

16. Байков А.А. Собрание трудов: Т. 2 1948., Т. 3 - 1950. М.: Изд-во АН СССР. - Т. 2, С. 70-97; Т. 3, С. 528-572.

17. Кимстач Г.М., Драпкин Б.М., Уртаев А.А., Борисов Е.С. Криогенная обработка отливок// Литейное производство. 1990. - № 2. — С. 3-4.

18. Счастливцев В.М., Табачников Т.И., Яковлева И.Л., Клейнерман Н.М., Сериков В.В., Мирзаев Д.А. Изучение особенностей кристаллической структуры цементита в перлите углеродистой стали методом ЯГР спектроскопии// ФММ. 1996. - Т. 82, вып. 6. - С. 102-115.

19. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1990. — 334 с.

20. Алмэшан М. Образование цементитной сетки и ее влияние на механические свойства заэвтектоидной стали: Автореф. дис. . канд. техн. наук. — Ленинград, 1953. 15 с.

21. Теплухин Г.Н. О пластическом характере некоторых фаз и структурных составляющих в сталях// МиТОМ. 2000. - № 1. - С. 3-5.

22. Теплухин Г.Н. Условия, механизмы образования и морфология пересыщенного углеродом феррита (черновита)// МиТОМ. 1997. - № 1. — С. 101107.

23. Шелягина Т.И. Исследование механизма и кинетики образования вид-манштеттовой структуры стали: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Москва, 1971.-23 с.

24. Сухомлин Г.Д. Кристаллографические особенности перлита доэвтектоид-ной стали// ФММ. 1976. - Т. 42, вып. 5. - С. 965-970.

25. Электронная микроскопия в металловедении/ Под ред. А.В. Смирновой — М.: Металлургия, 1985. 192 с.

26. Бунин К.П., Бунина Ю.К., Мазур В.И. О зарождении и строении перлита// МиТОМ. 1971. - № 10. - С. 6-7.

27. Мазур В.И., Осетров С.А., Таран Ю.Н., Терентьева П.В. О нестационарной кристаллизации эвтектического сплава Al-Cu// МиТОМ. 1972. - № 7. -С. 2-5.

28. Бунин К.П., Малиночка Я.Н., Таран Ю.Н. Основы металлографии чугуна. — М.: Металлургия, 1969. -415 с.

29. Бунин К.П., Таран Ю.Н. Строение чугуна. — М.: Металл, 1972. — 315 с.

30. Таран Ю.Н., Мазур В.И. Структура эвтектических сплавов. М.: Металлургия, 1978.-311 с.

31. Таран Ю.Н., Новик В.И. О фигурах травления в кристаллах цементита// Кристаллография. 1965. - Т. 10, вып. 6. - С. 901-907.

32. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. — М.: Металлургия, 1974. — 407 с.

33. Лившиц Б.Г., Крапошин B.C., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980. — 320 с.

34. Гольдштейн М.И., Фабер В.М. Дисперсное упрочнение стали. — М.: Металлургия, 1979. 208 с.

35. Гликман Л.А., Карташов A.M., Рубашкина З.М., Лобов А.Ф. К вопросу о модуле нормальной упругости цементита// Проблемы прочности. -1975. -№4.-С. 123-124.

36. Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Мирзаев Д.А. Структурные превращения в перлите при нагреве. II. Источник фазового наклепа и рекристаллизация феррита// ФММ. 1994. - Т. 78, вып. 3. - С. 94-103.

37. Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Мирзаев Д.А. Структурные превращения в перлите при нагреве. III. Сфероидизация карбидов. Уравнение Гиб-бса-Томпсона и проблема коагуляции карбидов// ФММ. 1994. — Т. 78, вып. 3. — С. 104-115.

38. Баранов А.А., Евсюков М.Ф., Притоманова М.И. Механизм деления кристаллов цементита при сфероидизирующем отжиге// МиТОМ. 1969. - № 6.-С. 2-3.

39. Баранов А.А. О начальных стадиях сфероидизации цементита в стали// Металлы. 1969. - № 3. с. 104-107.

40. Белоус М.В., Черепин В.Т., Васильев М.А. Превращения при отпуске стали. М.: Металлургия, 1973. - 231 с.

41. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. -М.: Металлургия, 1983. 256 с.

42. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. М.: Машиностроение, 19925. - 480 с.

43. Марочник сталей и сплавов/ Под ред. В.Г. Сорокина М.: Машиностроение, 1989.-639 с.

44. Краткий справочник по химии/ Под ред. О.Д. Куриленко. — Киев: Наукова думка, 1974.-991 с.

45. Баранова Л.В., Демина Э.Л. Металлографическое травление металлов и сплавов. Справочник. М.: Металлургия, 1986. - 256 с.

46. Беккерт М. Клемм. Способы металлургического травления. М.: Металлургия, 1988.-400 с.

47. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электроннографический анализ металлов. Приложения. М.: Металлургия, 1963.-92 с.

48. ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. М.: Изд-во стандартов, 1983. - 23 с.

49. Богомолова Н.А. Практическая металлография. — М.: Высшая школа, 1982.-272 с.

50. ГОСТ 1497-73. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — М.: Изд-во стандартов, 1983. 10 с.

51. ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температуре. — М.: Изд-во стандартов, 1978.-15 с.

52. ГОСТ 23207-78. Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения. М.: Изд-во стандартов, 1978. — 48 с.

53. ГОСТ 23026-78. Металлы. Метод испытания на многоцикловую и малоцикловую усталость. М.: Изд-во стандартов, 1978. -40 с.

54. ГОСТ 2860-65. Металлы. Метод испытания на усталость. М.: Изд-во стандартов, 1978. - 38 с.

55. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний. Справочник. — М.: Металлургия, 1978. 302 с.

56. РД 50-260-81. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов.

57. Определение характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при статическом нагружении. — М.: Издательство стандартов, 1982. — 56 с.

58. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. — М.: Издательство стандартов, 1985.-61 с.

59. ГОСТ 23.208-79. Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытания металлов на износ при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы. — М.: Изд-во стандартов, 1979. 6 с.

60. ГОСТ 17367-71. Металлы. Метод испытания на абразивное изнашивание при трении о жестко закрепленные абразивные частицы. М.: Изд-во стандартов, 1971. - 6 с.

61. Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Основы электронно-лучевой обработки материалов. — М.: Машиностроение, 1978. 293 с.

62. Новокрещенов В.В. Технология обработки материалов концентрированными потоками энергии. — М.: Изд-во МЭИ, 1998. — 172 с.

63. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник/ Н.М. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев, А.Н. Кокора. — М.: Машиностроение, 1985.-496 с.

64. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.

65. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн 3. Методы поверхностной лазерной обработки: Учебн. пособие для вузов/ Под ред. А.Г. Григорьянца. — М.: Высшая школа, 1987. 191 с.

66. Бунин К.П., Малиночка Я.Н., Таран Ю.Н. Основы металлографии чугуна. М.: Металлургия, 1969. - 415 с.

67. Шуберт К. Кристаллические структуры двухкомпонентных фаз. М.: Металлургия, 1971.-531 с.

68. Жуков А.А., Шалашов В.А., Томас В.К. О строении цементита// Литейное производство. 1965. - № 7. — С. 46.

69. Арбузов М.Э, Курдюмов Г. Ориентировка кристаллов цементита в отпущенной стали//ЖТФ. 1941.-Т. 11, вып. 5.-С. 412-416.

70. Лысак Л.И., Тимофеева А.И. Ориентировка и механизм образования цементита при выделении из аустенита/ Сб. «Вопросы физики металлов и металловедения», 1964. № 18. — С. 152-154.

71. Ройтбурд А.Л., Хачатурян А.Г. О форме и ориентировке кристаллов, образующихся при фазовых превращениях в твердом состоянии/ Сб. «Проблемы металловедения и физики металлов», 1968. Т. 9, вып. 58. — С. 7887.

72. Андреев Ю.Г., Беляков Б.Г., Груздов А.П., Капырин К.О., Кидин И.Н., Хаюров С.С., Штремель М.А. Определение пространственной формы и размеров кристаллов мартенсита// ФММ. 1973. - Т. 35, вып. 2. — С. 375382.

73. Кутелия Э.Р. О кристаллогеометрических соотношений решеток аустенита и цементита// ФММ. 1969. - Т. 28, вып. 5. - С. 853-857.

74. Штремель М.А., Груздов А.П., Хаюров С.С. Определение плоскостей габитуса кристаллов по статистике наблюдений на одном шлифе// Заводская лаборатория. 1971. - № 8. - С. 941-945.

75. Штремель М.А., Карабасова Л.В., Жарикова О.Н. Преобладающие ориентировки плоскости габитуса кристаллов мартенсита// ФММ. 1974. — Т. 37, вып. 5.-С. 1037-1042.

76. Любов Б.Я. Кинетическая теория фазовых превращений. — М.: Металлургия, 1969.-264 с.

77. Гуляев А.П. Термическая обработка стали. М.: Машгиз, 1960. — 496 с.

78. Курдюмов Г.В. Явление закалки и отпуска стали. — М.: Металлургиздат, 1960.-64 с.

79. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Металловедение и термическая обработка стали. Справочник. М.: Металлургия, 1995. - Т. 2.1. — С. 172-293.

80. Смиренская Н.А., Коган Л.И., Энтин Р.И. Сходство и различие реакцийобразования видманштеттова феррита и бейнита// ФММ. 1976. — Т. 41, вып. 5.-С. 1019-1028.

81. Леонтьев Б.А. К теории превращения переохлажденного аустенита// ФММ. 1963.-Т. 16, вып. 4.-С. 516-520.

82. Леонтьев Б.А., Шелягина Т.И. Об условиях образования видманштетто-вой структуры стали/ Сб. трудов: «Металловедение и термическая обработка». М.: Высшая школа, 1969. - вып. 15. - С. 85-101.

83. Изотов В.И., Леонтьев Б.А. Тонкая структура видманштеттовых кристаллов феррита// ФММ. 1971. - Т. 32, вып. 1. - С. 96-102.ф 83. Леонтьев Б.А., Косенко А.П. Образование видманштеттовой структуры вуглеродистых сталях// МиТОМ. 1973. - № 6. - С. 59-60.

84. Смиренская Н.А., Козлова А.Г., Энтин Р.И. Мартенситоподобная реакция у->а в малоуглеродистых сталях// ФММ. 1979. - Т. 49, вып. 2. — С. 368379.

85. Коган Л.И., Файвилевич Г.А., Энтин Р.И. Исследование условий и механизма образования видманштеттова феррита в сталях// ФММ. 1969. — Т. 27, вып. 4. - С. 696-702.

86. Гуляев А.П., Гузовская М.А. Мартенситное превращение в железе// МиТОМ. 1977.-№ 6. - С. 2-5.

87. Голиков В.М., Коган Л.И., Новиков Б.А., Энтин Р.И. О связи кинетики у->а превращения с характеристиками самодиффузии// ФММ. 1978. — Т. 45, вып. 5.-С. 1060-1064.

88. Штейнберг С.С., Зубов В.Л. Видманштеттова структура в стали// Качественная сталь. 1935. - № 1. — С. 33-36.

89. Гольдштейн М.И., Елохина Г.Н. Тонкая структура избыточного феррита при диффузионном распаде аустенита// МиТОМ. 1973. - № 8. - С. 14-16.

90. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М.: Металлургия, 1978. - 248 с.

91. Орлов АН, Перевезенцев В.Н., Рыбин В.В. Границы зерен в металлах. -М.: Металлургия, 1980. 156 с.

92. Батышев А.И. Кристаллизация металлов и сплавов под давлением. — М.: Металлургия, 1990. 144 с.

93. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах. М.: Металлургия, 1972.-400 с.

94. Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах. — Изд-во «Мир», 1978.-Ч. 1.-806 с.

95. Батаев В.А., Кращук Н.В. Особенности строения избыточного цементита в сталях/ Сб. научных трудов НГТУ, 1998. №

96. Кращук Н.В., Которов С.А., Буров С.В. Особенности строения избыточного цементита в углеродистых сталях/ XV Уральская школа металловедов-термистов. Екатеринбург, 2000. - С. 148.

97. Bataev А.А., Kraschuk N.V., Kotorov S.A. Features of a structure superfluous cementite/ Proceeding of the Third Russian-Korean international symposium on science and technology. Novosibirsk, 1999. - Vol. 1. - P. 356-359.

98. Кутьин А.Б., Гроховский В.И. Особенности транскристаллитного разрушения при внутризеренном кристаллографически упорядоченном выделении второй фазы// ФММ. 1998. - Т. 85, вып. 2. - С. 153-162.

99. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. М.: Мир, 1972. — 408 с.

100. Долженков И.И. Исследование механизма и кинетики образования структуры зернистого перлита при термической обработке катанки и проволоки: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Днепропетровск, 1980. — 21 с.

101. Бернштейн M.JL, Займовский В.А., Капуткин JI.M. Термомеханическая обработка стали. М.: Металлургия, 1983. - 479 с.

102. Мешков Ю.Я., Пахаренко Г.А. Структура металла и хрупкость стальных изделий. Киев: Наукова думка, 1985. — 266 с.

103. Гуляев А.П. Изотермическое разложение аустенита вблизи Ai. — Изд-во «Металлург», 1938. № 1. - С. 81-83.

104. Стародубов К.Ф., Должнков И.Е., Лоцманова И.Н. О механизме динамической сфероидизации цементита// Изв. АН СССР. Металлы. 1971. -№ 6. С. 120-124.

105. Баранов А.А., Бунин К.П., Дорохин Л.М., Мовчан В.И. О формоизменении цементита при деформации стали// МиТОМ. 1973. - № 9. - С. 6465.

106. Любов Б.Я., Шмаков В.А. Теория диффузионного взаимодействия краевых дислокаций с выделениями новой фазы// ФММ. 1970. - Т. 29, вып. 5. - С. 968-979.

107. Батаева З.Б., Кращук Н.В., Буров С.В., Буторин Д.Е. Устойчивость пластин цементита при воздействии сжимающих напряжений/ Вестник Тамбовского Университета. Тамбов, 2000. - Т. 5, вып. 2-3. — С. 287-289.

108. Kraschuk N., Bataev V., Ribinskaya Y., Gerasimov D. Stability of lamellar cementite at effect of compressing pressure/ Proceedings of the 5th Russian-Korean International Symposium on Science and Technology. — Tomsk, 2001. -Vol. 2.-P. 265-267.

109. Кращук H.B., Батаев A.A. Особенности деформации и разрушения грубопластинчатого цементита в заэвтектоидных сталях/ Сборник научных трудов «Проблемы современного материаловедения». Днепропетровск, 1999. - Вып. 8, часть 1. - С. 56-57.

110. Embury J.D., Fisher R.M.// Acta Met. 1966. - Vol. 14, № 2. - P. 147-159.

111. Бернштейн М.Л. Структура деформированных металлов. М.: Металлургия, 1977.-431 с.

112. Окишев К.Ю., Мирзаев Д.А., Счастливцев В.М., Яковлева И.Л. Изучение структурных особенностей цементита в перлите по уширению дифракционных максимумов// ФММ. 1998. - Т. 85, вып. 2. - С. 145-152.

113. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М.: Металлургия, 1986. - 224 с.

114. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структур устойчивости и флуктуаций. М.: Мир, 1973. - 280 с.

115. Броек Д. Основы механики разрушения. М.: Высшая школа, 1980. — 368 с.

116. Разрушение/ Под ред. M.JI. Бернштейна М.: Металлургия, 1976. — Т. 6: Разрушение металлов. — 496 с.

117. Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению/ Под ред. Ю.Н. Работнова М.: Мир, 1972. - 439 с.

118. Нотт Дж. Ф. Основы механики разрушения. — М.: Металлургия, 1978. — 256 с.

119. Бернштейн М. JL Прочность стали. М.: Металлургия, 1974. - 200 с.

120. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия, 1984. - 280 с.

121. Тушинский Л.И. Теория и технология упрочнения металлических сплавов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990. - 306 с.

122. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. — М.: Металлургия, 1975. 455 с.

123. Циклические деформации и усталость металлов: В 2 т. Киев: Наукова думка, 1985. - Т. 2: Долговечность металлов с учетом эксплуатационных и технологических факторов. - 224 с.

124. Добровольская А.Г., Кошеленко П.И. Абразивная износостойкость материалов. — Киев: Техника, 1989. — 127 с.

125. Гольдштейн М.И., Литвинов B.C., Бронфин Б.М. Металлофизика высокопрочных сплавов. И.: Металлургия, 1986. - 312 с.