Градиентные структуры в перлитной стали при различных способах деформации тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ЖУЛЕЙКИН Сергей Георгиевич

ГРАДИЕНТНЫЕ СТРУКТУРЫ В ПЕРЛИТНОЙ СТАЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ДЕФОРМАЦИИ

Специальность 01.04.07 — физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк - 2004

Работа выполнена в Государственных образовательных учреждениях высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» и «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор, академик МАН ВШ Козлов Эдуард Викторович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Батаев Анатолий Андреевич

доктор физико-математических наук, доцент Иванов Юрий Федорович

Ведущее предприятие: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (г.Барнаул)

Защита состоится «01» июля 2004 года в 100 часов на заседании диссертационного совета К212.252.01 в Сибирском государственном индустриальном университете по адресу: 654007, г. Новокузнецк, Кемеровской области, ул. Кирова,42

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного индустриального университета Автореферат разослан «11» мая 2004г.

Ученый секретарь диссертационного Г А.

совета к.т.н., доцент ('/¡Ял I Куценко А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Стали различного класса интенсивно подвергаются пластической деформации. В этих условиях в них накапливаются дислокации, разрушаются карбиды, изменяется структура твердого раствора, часть элементов внедрения оказывается на дислокациях. Процессы эти интенсивно исследуются для различных типов сталей, но полная картина отсутствует. Ряд сведений изменения структуры перлитных эв-тектоидных сталей, описывающих структурно-фазовые превращения в них при деформации, остается дискуссионным. Поэтому исследование этих процессов в стали 9ХФ, обработанной на пластинчатый перлит, оказывается актуальным.

Особенно важным становится такое исследование, если учесть, что в условиях промышленного передела или эксплуатации объектов из стали в качестве изделия на-гружение их носит асимметричный характер. Известно, что в этих условиях возникают, так называемые, градиентные структуры. Исследование градиентных структур в пластически деформируемых материалах началось сравнительно недавно, в последнее десятилетие. Первая конференция по такого рода градиентным структурам состоялась совсем недавно — в 2003 году в г. Новокузнецке. В этой связи актуальность исследования градиентных перлитных структур несомненна.

Целью работы является:

1. Изучение эволюции пластинчатого перлита при пластической деформации и фрагментации.

2. Измерение количественных параметров перлитной структуры.

3. Измерение внутренних полей напряжений, идентификация их источников.

4. Определение количественных параметров градиентной структуры на разных масштабных уровнях.

Отметим, что все эти исследования проводятся как при деформации прокаткой, так и при ударном нагружении.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые количественно методом просвечивающей электронной дифракционной микроскопии исследована градиентная структура, возникающая при деформации в квазиэвтектоидных перлитных сталях. Впервые для таких сталей выполнены измерения локальных внутренних напряжений, механизм их зарождения с последующим раскрытием микротрещин. Построена детальная картина многостадийной эволюции и разрушения перлитной структуры.

Практическая значимость результатов настоящего исследования заключается в строгом установлении того факта, что для перлитных сталей микротрещины начинают зарождаться при локальных внутренних напряжениях, составляющих 1,3 - 1,8 от с?в. Классифицированы источники дальнодействующих полей, предложены методы их релаксации, позволяющие повысить живучесть стали в условиях различных видов нагру-жений.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается комплексным подходом к решению поставленных задач с использованием современных методов и методик исследования, широким применением статистических методов обработки результатов, критическим сопоставлением установленных закономерностей фактам, полученным другими авторами.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Схема и закономерности деформационного разрушения перлита.

2. Классификация структурных уровней и подуровней при пластической деформации фрагментированного перлита.

3. Анализ различия дефектной структуры и внутренних полей напряжений, возникающих при различных видах нагружения: ударе и прокатке.

4. Характеристики градиентных структур, возникающих при асимметричной пластической деформации.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих научных конференциях, совещаниях и семинарах: научно-технической конференции «Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок» (Томск, 2002); III Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (MPFP) на базе XLI Международного семинара «Актуальные проблемы прочности» (Тамбов, 2003); XV Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (Тольятти, 2003); VI Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении - 2003» (Пенза, 2003); VII Международной школе-семинаре, посвященном году науки и культуры Казахстана в России (Барнаул, 2003); научной конференции «Градиентные структурно-фазовые состояния в сталях» (Новокузнецк, 2003); научной конференции «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (MHT-VII)» (Обнинск, 2003); VI Международном симпозиуме «Современные проблемы прочности» им. В.А. Лихачева (Великий Новгород, 2003); XLII Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (Калуга, 2004).

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 19 работ, в которых отражены основные положения диссертации, из них 9 статьи в центральных Российских журналах и 4 статьи в сборнике трудов Международного симпозиума. -

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из четырех глав, введе-

1

ния, заключения и основных выводов и списка цитируемой литературы, включающего 134 наименования. Диссертация содержит 153 страницы, в том числе 62 рисунка и 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении кратко формулируются основные проблемы, объекты исследования. Описаны актуальность проблемы, научная новизна, практическая ценность и положения, выносимые на защиту.

Первая глава «Структура и свойства стали 9ХФ» является обзорной и состоит из семи параграфов. Она посвящена описанию основных сведений о стали 9ХФ.

Сталь 9ХФ эвтектоидного состава и в зависимости от условий термической обработки может быть сталью перлитного класса, бейнитного или мартенситного.» Вначале рассмотрены состав стали и структурно-кинетические диаграммы. Согласно литературным источникам, в условиях оптимальной термообработки сталь 9ХФ имеет следующие механические характеристики:

Известно, что с увеличением прочности в сталях подобного класса быстро уменьшаются пластические характеристики.

Поскольку сталь 9ХФ в рамках настоящей работы рассматривается в перлитном состоянии, основное внимание уделено структуре перлита, по большей части пластинчатого. Подробно рассмотрена структура цементита, в том числе легированного. Описан перлит разных масштабных уровней, его основные ориентационные соотношения. Дано представление о перлитных колониях. После этого следует изложение дефектов в строении колоний. Описаны «ферритные» и «цементитные мостики», «елочное» строение перлита, искривление пластин цементита и различная геометрия разветвлений це-ментитиых пластин. Дефекты классифицированы по происхождению — дефекты формирования и дефекты деформации. Описана фрагментация перлита и подробно рассмотрены литературные сведения эволюции перлитной структуры. Специальное внимание уделено проблеме распада цементита при пластической деформации.

В основу рассмотрения процессов эволюции перлитной структуры положено представление о структурных уровнях деформации, в котором классифицируются элементы структуры в зависимости от их масштаба.

В заключении обзора уделено внимание представлению о градиентных структурах. Приведен типичный пример из известных градиентных структур - структуры цементации. В основу положены результаты, полученные в наших работах, посвященных исследованию градиентных структур, возникающих при цементации стали 9ХФ. Показано, что слои градиентной структуры отличаются по концентрации химических элементов, фазовому составу, дисперсности фаз, их распределению, структуре границ и плотности дефектов, внутренним напряжениям и др. параметрам. Наряду с этим, слои градиентной структуры отличаются по механизмам диффузии и фазообразования. Доказано, что изучение градиентных структур является актуальной задачей, судящей практические и теоретические перспективы.

Вторая глава «Материал и методика исследования» содержит описание материала и методики его исследования.

Исходное состояние стали 9ХФ - это материал, отожженный при 450-490°С, 6-Ючасов (скорость охлаждения - 0,5°С/с до 150°С, затем на воздухе). Режим термической обработки стали соответствует переходу от превращения аустенит -> перлит к переходу аустенит - бейнит. В данном случае это не отразилось на типе возникающей структуре (она типично перлитная), а привела лишь к утоныпению пластин цементита и уменьшению межпластинчатого расстояния, заполненного а-фазой. Структура стали представляет собой пластинчатый перлит - конгломерат чередующихся прямолинейных пластин (ломелей) цементита (карбида железа Ре3С) и феррита (а-фазы).

Плотность дислокаций в материале невелика: в а-фазе она составляет величину в пластинах цементита дислокации практически отсутствуют. Избыточной плотности дислокаций и дальне-действующих полей напряжений нет.

Исходное состояние стали 9Х2ФМ Как показали проведенные исследования, 98% материала составляет перлит и лишь 2% феррит. Уже в исходном состоянии перлитные колонии содержат дефекты: "рваный" цементит, изогнутые пластины цементита, участки, в которых пластины цементита расположены в двух направлениях. В небольших количествах присутствуют колонии разрушенного перлита, т.е. колонии, в которых образовалось много дефектных мест, в том числе и разрушенных цементитных пластин. Таким образом, в материале в исходном состоянии присутствуют два типа.

перлита. К первому типу относятся совершенные перлитные колонии - это колонии, не имеющие дефектов, либо число дефектов в них составляет небольшое количество. Ко второму типу перлитной структуры относятся колонии разрушенного перлита.

Средний размер совершенных перлитных колоний составляет величину -25 х 11 мкм, расстояние между пластинами цементита равно ~60 нм, ширина цементитных пластин - 25 нм. Этот перлит иногда частично фрагментирован по первичному механизму, т.е. субграницы располагаются примерно перпендикулярно пластинам цементита. Перлит с разрушенными колониями состоит из коротких отрезков пластин цементита, изогнутых и искривленных. Средний размер таких колоний почти в 2 раза меньше по сравнению с колониями не разрушенного перлита. Это означает, что большее число дефектов скапливается в более мелких колониях.

Ферритныс зерна в основном располагаются по границам и в стыках перлитных колоний и имеют анизотропную форму, их средний размер -10 * 5 мкм. Наличие фер-ритных зерен указывает на то, что состав по углероду в стали 9Х2ФМ — доэвтектоид-ный. Это подтверждается отсутствием крупных первичных карбидов в структуре стали.

Скалярная плотность дислокаций оказалась самой высокой в колониях с разрушенным цементитом в совершенных колония она в 2 раза меньше (~1,5-1010сч'2) и самая низкая (~0,8-Ю10 см'2) — в ферритных тернах. Для структуры характерны дальнодействующие поля напряжений. Источниками полей являются стыки и границы перлитных колоний и зерен, а также межфазные границы «перлит - феррит».

Исследование структуры сталей проводили после деформации прокаткой (умеренно-скоростная деформация стали) и при ударном нагружении (ударные деформации стали). Способы деформирования исследованных в работе сталей указаны в табл.1. Здесь же приведены форма, размеры рабочей части образцов и места их исследования.

Таблица 1

Способы деформирования исследованных сталей и форма образцов

Марка Стали Способ воздействия Скорость деформации Размер рабочей части образца (мм) Форма образца и место исследования Направление градиента в формируемой структуре

9ХФ Холодная прокатка 4 м/с 70*20x20

9Х2ФМ Ударное Нагружение 1 уд/мин О = 9,5 1.-23

Деформация прокаткой проводилась на образцах стали 9ХФ в промышленных условиях на Новолипецком металлургическом комбинате.

Ударные деформации осуществлялись на лабораторной установке на ста-ли9Х2ФМ. Именно в условиях ударного нагружения работает штамповое оборудование, а бойки, выполненные из стали 9Х2ФМ, обработанной на феррито-перлитную структуру, испытывают при работе максимальную деформацию на одном конце и минимальную на противоположном.

Исследование структуры проводилось в трех слоях. Первый слой - рабочая поверхность, подвергавшаяся наибольшей деформации в ходе эксплуатации (зона ударного нагружения). Второй слой - центр образца. Третий слой - обратная сторона изделия, где деформация была минимальной. Полученные количественные данные по всем трем слоям позволяли охарактеризовать возникшие градиентные структуры.

Полученные исходные данные использовались для получения средних количественных величин, характеризующих структуру стали. Определялись следующие характеристики: 1) средние размеры зерен; 2) размеры структурных составляющих перлита; 3) объемные доли а-фазы и цементита; 4) скалярная плотность дислокаций (р = + р., где скалярная плотность положительно, а р. - отрицательно заряженных дислокаций); 5) избыточная плотность дислокаций 6) амплитуда кривизны-кручения кристаллической решетки; 7) амплитуда дальнодействуюхцих полей напряжений и 8) угол азимутальной разориентации субзерен и фрагментов а-фазы.

Третья глава «Изменение структуры стали при деформации прокатом» посвящена исследованию градиентной структуры, возникающей в поверхностных слоях опорных валков прокатного стана, выполненных из стали 9ХФ с исходной структурой пластинчатого перлита. В ходе эксплуатации валков в поверхностных слоях происходит интенсивная пластическая деформация. Поскольку вблизи поверхности деформация максимальна, а в центре валка минимальна, то структура стали будет носить градиентный характер, т.е. изменения в структуре будут происходить по мере удаления от поверхности в глубь материала. Градиентные структуры тесно связаны с упрочнением и разрушением материала и поэтому сведения о них важны для повышения ресурса работы изделия или его восстановления.

Пластическая деформация валка, приведшая к отколу исследуемой части образца, привата к искривлению и частичному разрушению перлитных колоний. Причем, чем ближе к поверхности образца, тем сильнее искривление колоний. Значительно возросла

скалярная плотность дислокаций в а-фазе. Накопление дислокаций повлекло за собой их перераспределение и, как следствие, фрагментацию материала, т.е. образование ра-зориентированных объемов,- разделенных границами дислокационного типа. В исследуемой стати наблюдается два типа фрагментации - первичная и вторичная. При первичной фрагментации структура перлитных колоний в основном сохраняется. На фоне возросшей плотности дислокаций наблюдаются достаточно четкие субграницы, ориентированные в основном поперек ферритных пластин. Фрагменты имеют четко выраженную анизотропную форму. Они удлинены вдоль оси перлитной колонии. Ширина их равна поперечному размеру пластины СС-фазы. Длинными границами фрагментов являются межфазные границы «а-матрица - цементит», присутствовавшие еще в стали в исходном состоянии. Практически под прямым углом к ним располагаются короткие границы. Находятся они внутри прослоек и имеют дислокационную природу.

При вторичной фрагментации происходит образование дислокационных стенок как поперек, так и вдоль пластин Последовавшая после первичной фрагмента-

ции деформация и вторичная фрагментация разрушают перлитные колонии, создавая в структуре хаос. Образуются изотропные фрагменты границы которых частич-

но окаймлены цементитом. Такие участки представляют собой смесь зерен а- фазы и

цементита."

Вторичная фрагментация

развивается локально, в основном, в стыках зерен и перлитных колоний и вблизи частиц карбида МбС. Именно в таких местах в исходном состоянии стали присутствовали перлитные колонии с дефектным цементитом.

Внутри всех фрагментов а-фазы присутствуют дислокации при плотно-

стях, достигающих

Независимо от типа фрагментов

О 2 4 6 8 10 Ц мм

Рис.1. Изменение количественных характеристик по мере удаления от поверхности валка: а • параметров

фрагаеитиромшной структуры (1 - среднего размер. часпшы Цементита присутствуют в фрагментов 0,2- скалярной плотности дислокаций в трех характерных местах дефектной материале р); б - объемной доли цементита (3 - в целом

структуры материала. Во-первых, в

внутри фрагментов)

бывших колониях, подвергшихся частичному разрушению. Здесь частицы цементита имеют пластинчатую форму и располагаются вдоль границ фрагментов . а-фазы. В среднем поперечные размеры частиц составляют величину —(30 ±10) НМ, продольный размер частиц сответствует размеру длинной стороны фрагмента Во-вторых, частицы цементита присутствуют в субграницах фрагментации в виде относительно

мелких пластинок, средний размер которых составляет В-

третьих, частицы цементита присутствуют внутри фрагментов на дислокациях. Они имеют округлую форму, их размер не превышает 10 нм.

На рис. 1а приведены зависимости изменения среднего размера фрагментов и скалярной плотности дислокаций при удалении от поверхности. Здесь приведен пример количественных параметров градиентной структуры.-.

Данные рис.1б (в особенности кр.З) свидетельствуют о том, что по мере развития деформации в материале валка происходит два процесса: 1) разрушение цементитных пластин и растаскивание карбидных частиц по объему поверхностных слоев валка и 2) деформационное растворение углерода из цементита. В последнем случае атомы углерода остаются либо на дислокациях, либо в объеме а-фазы.

Из рис.1 видно что, деформация интенсивнее происходит на поверхности валка. Это полностью коррелирует с наблюдающейся структурой.

На рис.2 (кр.1) приведена зависимость внутреннего напряжения от локальных источников, измеренная по мере удаления от поверхности валка Если сравнить полученные значения напряжений с величиной то становится очевидно, что поверхность валка работает на износ и должна разрушаться. Чтобы сохранить работоспособность

валка, поверхностные слои необходимо либо удалять, либо отжигать для рассасывания источников напряжения и уменьшения ее амплитуды, по крайней мере, на порядок.

Амплитуда кривизны-кручения - кристаллической решетки почти всегда выше

во вторичных фрагментах. Очевидно, что

Рис.2. Изменение амплитуды внутреннего напря- вторичным фрагментам трудно испытывать жения от локальных источников т (I) и амплитуды кривизны-кручения кристаллической решетки дальнейшие фазово-структурные превра-X (2) в стали 9ХФ по мере удаления от поверхности валка щения, поэтому при довольно близких раз-

мерах и одинаковой плотности дислокаций (см. рис. 1а, кр.2) вторичные фрагменты накапливают более высокое значение кривизны-кручения решетки. Из рис.2 (кр.2) видно, что величина амплитуды кривизны-кручения кристаллической решетки возрастает по мере приближения к поверхности валка. Это также является доказательством того, что степень пластической деформации возрастает при приближении к поверхности, а процессы возврата и полигонизации отстают от накопления дислокаций и развития внутренних напряжений.

Рис.З. Структура материала по завершению пятого (а) и шестого (б) этапов эволюции перлитной структуры: а • стрелками отмечены траектории перемещения частиц Ре3С, выносимых дислокациями; б -стрелками отмечены карбидные-частицы внутри фрагментов (1), на образовавшихся в процессе деформации субграницах (2) и границах (3) фрагментов, на которых кое-где сохранились частицы Ие^С (А) в виде отдельных осколков

Б ходе пластической деформации перлитная структура стали разрушается. Процесс разрушения состоит из нескольких этапов. Первый этап - первоначально прямые, совершенные, параллельные друг другу пластины цементита и феррита искривляются. Это обусловлено не одинаковой деформацией а-фазы и цементита. Последний прочнее и деформируется меньше. В пластинах а-фазы появляются изгибные экстинкционные контуры. Плотность дислокаций в феррите возрастает, причем наиболее резко она возрастает на межфазных границах «феррит-цементит». Этот факт обусловлен неоднородностью деформации а-фазы и цементита. Начинается процесс фрагментации в а-фазе. Это связано с тем, что скольжение дислокаций интенсивнее идет в а-фазе и там быст-

рее накапливаются дислокации. Избыточная плотность дислокаций на границах раздела «феррит-цементит» - это геометрически необходимые дислокации. Появляются достаточно четкие границы, ориентированные в основном поперек ферритных пластин, что приводит к образованию первичных фрагментов. На этот первый этап эволюции перлита обычно не обращают внимание.

Второй этап заключается в разрезании цементитных пластин на расстояние дислокационного сдвига. Искривление ломелей сохраняется. Микродифракционная картина, полученная с таких участков, содержит уже несколько плоскостей обратной решетки а-фазы. Это означает, что вследствие накопления дислокаций возникают непрерывные разориентировки. Теперь фрагменты а-фазы уже не делят длинные пластины этой фазы на части, а фактически представляют собой субзерна, границы которых в основном декорированы короткими пластинами цементита. Рефлексы цементита также присутствуют, однако они менее выражены.

Третий этап — в процесс включается изгиб-кручение а-фазы, то есть четко выраженные непрерывные разориентировки. Экстинкционные контуры, обусловленные изгибом-кручением кристаллической решетки цементита, хорошо видны в локальных участках материала.

Затем наступает четвертый этап - начинается вторичная фрагментация а-фазы. В процессе этих этапов отрезанные части цементитных пластинок могут быть смещены на значительные расстояния. Ломели цементита стали короткими, искривленными. Отрезанные друг от друга участки находятся на значительных расстояниях. Идеальная ломельная структура разрушается практически полностью.

Пятый этап представляет собой дальнейшее интенсивное разрушение цементитных пластин. Количество каналов деформации через них резко возрастает. На субграницы а-фазы и в их окрестности выносятся частицы из разрезаемых пластин цементита (рис.За). Выносимые частицы цементита частично теряются дислокациями по траектории перемещения. Такие места указаны на представленной схеме стрелками.

Завершается процесс разрушения исходного пластинчатого перлита на шестом этапе. Скользящие дислокации измельчают остатки цементитных пластин и выносят их в объем вторичных фрагментов а-фазы (рис.Зб). На границах фрагментов резко возрастает плотность дислокаций. Поэтому карбидные частицы здесь трудно разрешимы и о месте их нахождения можно судить только по большой плотности дислокаций их окружающих. На микроэлектронограммах, полученных с таких участков, присутствуют

отдельные и очень слабые рефлексы цементита. Прежняя идеальная ломельная структура оказывается полностью разрушенной скользящими дислокациями.

Целью четвертой главы «Изменение структуры стали при ударных нагрузках» явилось сравнение процессов эволюции перлитной структуры при низкой и высокой скоростях нагружения. В структуре перлита фазой, определяющей характер разрушения, является цементит. По мере приближения к поверхности нагружения (поверхности образца), т.е. по мере увеличения степени пластической деформации, перлитная структура изменяется: остается все меньше колоний совершенного перлита, а доля колоний, имеющих дефекты, особенно колоний с разрушенными пластинами цементита, возрастает. Пластины феррита и цементита остаются не разориентированы в пределах одной колонии вплоть до максимальной степени пластической деформации.

По мере приближения к поверхности образца появляются участки вторично фрагментированного перлита, который представляет собой микрозёрна феррита, окружённые частицами цементита. Как правило, эти фрагменты располагаются в объеме материала хаотичным образом. Разориентировка на границах вторичных фрагментов небольшая (<1°). Тем не менее, именно вторично фрагментированный перлит является источником разрушения. Объемная доля вторично фрагментированного перлита по мере приближения к поверхности резко возрастает.

В ходе испытания образца на поверхности локализуется максимальная пластическая деформация, возможно и с локальным разогревом, которая влечет за собой эволюцию исходной структуры материала. Поскольку вблизи поверхности деформация максимальна, а на противоположной стороне изделия минимальна, то возникает градиентная структура с переменными параметрами. Она представлена количественными параметрами, которые приведены на рис.4. Здесь X - расстояние от поверхности нагружения.

Объемная доля совершенного пластинчатого перлита с приближением к поверхности убывает, заменяясь на разрушенный пластинчатый перлит, который, в свою очередь, интенсивно фрагментируется (рис.4а). Рис.4а хорошо демонстрирует влияние деформации на процессы разрушения структуры. Объемная доля дефектного и вторично фрагментированного перлита на поверхности достигает 90%. Очевидно на поверхности аккумулирована большая пластическая деформация. Количество феррита при этом не меняется (~2%). В ходе испытания средний размер перлитных колоний, оставшихся не разрушенными, убывает, а разрушенных колоний возрастает (рис.4в). Это свидетельст-

вует о том, что начинают разрушаться сначала самые крупные колонии. Причем перлитные колонии разрушаются, прежде всего, в основном по краям.

Известно, что в крупных колониях больше расстояние между пластинами цементита и больше их ширина. Как видно на рис.4г, ширина цементитных пластин и межпластинчатое расстояние (ширина фер-ритных пластин) в колониях совершенного перлита по мере приближения к поверхности образца убывают. Это также подтверждает то, что разрушаются прежде всего крупные цементитные пластины. Известно, что чем больше расстояние между пластинами цементита, тем меньше его сопротивление пластической деформации. Этим же фактом объясняется более быстрое разрушение перлитных колоний с большим межпластинчатым расстоянием.

Большой вклад в характеристики градиентной структуры вносят дислокационные параметры (рис.4д). Как в а-фазе, так и в пластинах цементита вдали от места нагру-жения величина скалярной плотности дислокаций в совершенном перлите существенно ниже, чем в дефектном.

Рис.4. Изменение количественных характеристик при ударном нагружении по мере удаления от поверхности образца X; а - объемных долей Р, совершенного (1), дефектного (2) и вторично фрагментированкого (3) перлита и зерен феррита (4), б,в - размеров перлитных колоний в совершенном (б) и дефектном (в) перлите (5,7 - длины, 6,8 - ширины); г - толщины цементитных (9) и ферритных (10) пластин в совершенном перлите, д - скалярной плотности дислокации р в среднем по материалу (11). Стрелкой указано направление увеличения степени пластической деформации е

Характеристики градиентной структуры, приведенные на рис.4, свидетельствуют о значительном изменении параметров дефектной структуры на сравнительно небольшом расстоянии (~10мм) ударного образца. Причина проясняется при анализе размеров фрагментов. Из этих данных можно определить степень пластической деформации.

За время работы ударника в течение 1 часа в нем накапливается значительная деформация, во много раз превосходящая 100%. Соответственно, происходят сильные изменения в структуре перлита и дислокационные изменения.

В исследуемой стали при ударном на-

гружении дальнодействующие поля напряжений образуются ОТ разных источников. Во-

первых, это поля, возникающие в ферритных промежутках, от дислокационных зарядов в поляризованной дислокационной структуре, т.е. от избыточной плотности дислокаций. Действительно, эксперимент показал, что дислокационная структура в перлите практически полностью поляризована, т.е. все присутствующие в материале дислокации оказываются избыточными. Это означает, что скалярная плотность дислокаций по своей величине практически равна избыточной (р±). Т.е. р » р± Такая дислокационная структура возникает в процессе разрушения перлитных колоний. Второй источник дальнодействующих напряжений - несовместность деформации перлитных колоний. Границы перлитных колоний создают концентраторы напряжений, которые существуют на стыках колоний совершенного и вторично фрагмеитированного перлита. Эти источники дают преимущественно упругую кривизну-кручение кристаллической решетки Амплитуда кривизны-кручения кристаллической решетки на поверхности образца, определенная по ширине экстинкционных контуров, наблюдающихся на изображениях тонкой структуры материала, составляет в среднем величину -1800 рад/см. Изменение амплитуды кривизны-кручения кристаллической решетки в среднем по материалу представлено на рис.5, кр.1. Видно, что по мере приближения к поверхности образца х возрастает во всех участках материала, но особенно велико ее значение в участках вторично фрагментированного перлита.

е

Рис5. Изменение амплитудыкривизны-кру-чения кристаллической решепси 1 (') и внутренних полей напряжений т (2) по мере удаления от поверхности ударного нагружения Стрелхой отмечено направление увеличения степени пластической деформации 8

Обнаружение полностью поляризованной дефектной структуры в пластинчатом перлите после деформации означает, что из-за малых межпластинчатых расстояний группы дислокаций, идущие от отдельных источников, во-первых, не взаимодействуют и, во-вторых, в локальных участках пластинчатого перлита работает одна система скольжения.

Из значений % были определены величины дальнодействующих полей напряжений X (рис.5, кр.2). По мере увеличения степени пластической деформации дальнодей-ствующие поля возрастают во всех участках образца, однако скорость роста в различных структурно-фазовых составляющих различна. Наиболее напряженными участками к моменту разрушения являются участки материала с вторично фрагментированным перлитом. Здесь достигаются напряжения на поверхности соударения ~2000 МПа.

Электронно-микроскопические исследования методом тонких фолы позволили детализировать пути разрушения перлитной структуры. Происходит разрезание и измельчение пластин цементита.

В исследуемой стали имеют место процессы поатомного переноса атомов углерода из пластин цементита. Высокая плотность дислокаций в окрестности бывших пластин Fe3C приводит к захвату атомов углерода дислокациями. Этот процесс энергетически выгоден. Дислокации уносят атомы углерода по объему материала, частично теряя его в а-твердом растворе. Высокая подвижность атомов углерода по дислокационным трубкам и в твердом растворе может приводить к выделению его в виде мелких карбидных частиц на дефектах.

Заключительная стадия данного процесса - практически полное исчезновение исходно наблюдаемых цементитных пластин (совершенных перлитных колоний). На месте бывших пластин формируется фрагментированная перлитная структура. Границы фрагментов декорированы относительно мелкими частицами цементита.

Необходимо отметить, что качественная последовательность превращений при ударном нагружении практически полностью идентична превращению перлита при деформации прокаткой (см. гл.З).

Анализ всей совокупности процессов, проявляющихся при нагружении сталей, свидетельствует о том, что деформация перлита не может быть удовлетворительно описана в рамках одного механизма или какой-либо универсальной модели. Деформация цементитных прослоек приводит к одновременному протеканию дислокационного и диффузионного выноса атомов углерода из карбида железа. При этом в участках а-

фазы, обогащенных атомами углерода, происходит образование ячеисто-сетчатой, а затем фрагментированной субструктур. Фрагментация материала - это образование разо-риентированных объемов, разделенных границами дислокационного типа.

Характер всех этих перечисленных структурных изменений определяется многими факторами. Важнейшими среди этих факторов являются исходное перед деформацией структурное состояние, степень деформации, температура деформации, схема на-гружения. Механическое и термическое воздействие с поверхности образца приводит к тому, что по мере удаления от поверхности в глубину образуются градиентные структуры.

В настоящей работе проведен анализ иерархии уровней деформации стали. Как видно из таблицы, здесь присутствуют четыре самостоятельных и взаимосвязанных масштабных уровня.

Микроскопический структурный уровень является самым мелкомасштабным (~3

- 100 нм). Наиболее значимыми процессами, связанными с этим уровнем, является эволюция дислокационной структуры. По мере приближения к поверхности образца (зоне ударного воздействия) скалярная плотность дислокаций в ферритных промежутках пластинчатого перлита (пластинах а-фазы) и в зернах феррита интенсивно возрастает. Таким образом, уже на самом мелкомасштабном уровне можно говорить о наличии градиентной структуры.

Увеличение плотности дислокаций до значений —ЫО^СМ'2 подготаативает глубокие качественные изменения структуры перлита. С уменьшением расстояний между отдельными дислокациями возрастают силы междислокацнонного взаимодействия. На этой стадии проявляются эффекты коллективного перераспределения дислокаций, выражающиеся в формировании самоорганизующейся фрагментированной структуры. Размер фрагментов, наблюдающихся в структуре перлита, в среднем в разных участках образца составляет 100 - 200 нм. Таким образом, в данном случае речь идет уже о реализации мезоскоического структурного уровня перлита с размерами характерных для него элементов вновь образующейся дефектной структуры.

Особенность фрагментированной структуры, возникающей в перлите исследуемой стали, заключается в том, что в материале может наблюдаться два типа фрагментов

- первичные и вторичные. Напомним, что первичная фрагментация сохраняет (слегка искаженной) структуру пластин цементита. С боковых сторон фрагменты ограничены пластинами цементита и обладают анизотропной формой. Во вторично фрагментиро-ванном перлите пластинчатая структура перлита практически отсутствует, и он представляет смесь ферритных зерен, частично декорированных цементитом. Размер фраг-

ментов по мере приближения к зоне ударного нагружения уменьшается. При этом изменяется и объемная доля фрагментированной структуры.

Таблица 2

Структурные уровни, подуровни, их масштаб и средние размеры структурно-фазовых образований в различных участках образца

Наимено- Масштаб

вание Элемент структуры Вдали от места Центральная Зона удар-

уровня нагружения часть образца ного воз-

(исх. сост.) действия

Микроуровень Точечные дефекты Дислокация 0,2-0,3 нн 10 им 0,2-0,3 нм 10 им 0,2-0,3 нм 10 нм

Дислокационные сетки в а-фазе сотни нм сотни нм сотни нм

Фрагменты а-фазы в перлите нет 166 нм 100 нм

Мезоу- Фрагменты а-фазы в феррите нет нет 70 нм

ровень Пластина цементита (ширина) 25 нм 22 нм 21 нм

Пластина а-фазы (ширина) 57 нм 49 нм 40 нм

Перлитные колонии совершенного 24x17 мкм 18x11мкм 16\8 мкм

перлита

Уровень Перлитные колонии дефектного 11x8 мкм ИхЮ мкм 24x12мкм

зерна перлита

Зерно феррита 12x4 мкм 12x4 мкм 12x4 мкм

Зерно перлита 40мкм 40мкм 40мкм

Макроу- Группы зерен сотни мкм сотни мкм сотни мкм

ровень Образец в целом см см см

Следующий структурный уровень - уровень зерна. Масштаб этого уровня - десятки мкм. К данному структурному уровню относятся перлитные колонии и зерна перлита и феррита. Этот уровень отличается тем, что на всех его подуровнях структуры имеют коэффициент анизотропии К = Ь/Н »1 (где L - продольный, Н - поперечный размер элемента структуры).

Следующим структурным уровнем является макроскопический уровень. Этот уровень характеризуется такими элементами как группа зерен (сотни мкм) и образец, или деталь, в целом (9,5 х 23 мм). Это единственный уровень, на котором градиентные параметры отсутствуют.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. Эволюция структуры перлита при пластической деформации развивается по двум направлениям: 1) фрагментация, которая является чисто дислокационным пронес-

сом и 2) разрушение перлитных пластин и частиц карбида (цементита). Этот процесс протекает при взаимодействии дислокаций с цементитом и атомами углерода.

Установлена картина двухстадийной фрагментации пластинчатого перлита. При -первичной фрагментации образуются поперечные дислокационные субграницы. При вторичной фрагментации дополнительно к поперечным границам фрагментов образуются продольные.

2. При протекании пластической деформации процесс разрушения структуры перлитных колоний включает следующие механизмы:

1) искривление прямолинейных пластин феррита и цементита и образование непрерывных разориентировок;

2) разрезание пластин цементита скользящими дислокациями с последующим их смещением;

3) смещение и перенос отрезанных частиц цементитных пластинок на значительные расстояния, при этом идеальная ломельная структура разрушается практически полностью;

4) дислокационное скольжение интенсивно измельчает пластины цементита и выносит их на субграницы а-фазы и в их окрестности;

5) дальнейшее измельчение и растаскивание скользящими дислокациями остатков цементитных пластин и вынос их в объем вторичных фрагментов; прежняя ломельная структура при этом разрушается полностью;

6) наряду с этим перенос мелких частиц цементита осуществляется миграцией субграниц, переползанием отдельных дислокаций и механизмом Гегузина-Кривоглаза;

7) перенос отдельных атомов углерода в ядрах скользящих дислокаций.

3. Эксплуатация как валка, так и бойка влечет за собой пластическую деформацию. Степень пластической деформации максимальна на поверхности и убывает по мере удаления от нее. Установлено, что при прокате на поверхности валка на расстоянии 10 мм от нее 6 = 0,4. При соударении на поверхности бойка е = 5,7, на-расстоянии

4. Установлено, что неоднородность пластической деформации как валка, так и бойка в процессе эксплуатации формирует градиентную структуру. По мере удаления от поверхности убывают скалярная плотность дислокаций, внутренние напряжения и возрастают размер фрагментов, объемная доля цементита и совершенство перлит-

ной структуры. Эволюция дислокационной и прочей дефектной структуры при ударных нагрузках принципиально подобна поведению ее при прокате. Неоднородность деформации аналогичным образом приводит к градиентной структуре.

5. Зарождение трещин в материале валка обусловлено высокими внутренними напряжениями, которые соизмеримы с

6. Источниками дальнодействующих полей напряжений в деформированном перлите являются. 1) дислокационные заряды в поляризованной дислокационной структуре в пластинах а-фазы; 2) несовместимость деформации перлитных колоний. Первые приводят к упруго-пластическому изгибу кристаллической решетки, вторые - к упругому.

7. Установлено, что дислокационная структура в перлите, возникающая при пластической деформации, практически полностью поляризована. Это обусловлено действием в локальных участках одной системы сдвига. Вследствие этого появляются большие внутренние напряжения, которые приводят к зарождению микротрещин.

8. Разрушение перлитной структуры мало зависит от условий нагружения. Отличие последствий ударного нагружения от деформации прокатом заключается в более быстром появлении дефектного перлита.

9. Разрушение стали со структурой пластинчатого перлита начинается с зарождения микротрещин в местах локально высоких напряжений. Микротрещины зарождаются по межфазным границам «а-фаза - цементит». При величине ав = 1000 -1100 МПа зарождение микротрещин начинается при локальных напряжениях 15002000 МПа.

10. Степень пластической деформации, достигаемая при прокатке, ниже, чем при ударном нагружении. В то же время,- внутренние напряжения выше - в условиях прокатки. Совершенно очевидно, что в условиях ударных нагрузок релаксация-внутренних напряжений более значительна, чем при медленной деформации.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ветер В В., Козлов Э.В., Жулейкин С.Г. и др. Фазовый анализ и тонкая структура стали 9ХФ после высокотемпературной цементации // Изв. вузов. Физика. - 2002. -№3 (приложение к тематическому выпуску). - С. 18-27.

2. Жулейкин С.Г., Коваленко В.В., Попова НА и др. Формирование градиентных структурно-фазовых состояний в стали 9ХФ при цементации // Вестник горно-

металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. - Новокузнецк: СибГИУ, 2002.-Вып.11. -С.72-75.

3. Коваленко В.В., Жулейкин С.Г., Попова Н.А. и др. Электронно-микроскопический анализ стали 9ХФ после цементации // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2003. - №2. -С.54-56.

4. Козлов Э.В., Жулейкин С.Г., Попова И1А и др. Фазовые превращения в стали 9ХФ в ходе цементации и обусловленное ими строение цементованных слоев // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2003. - №8. - С. 68-73.

5. Козлов ЭБ., Попова Н.А., Жулейкин С.Г. и др. Градиентные структуры неравновесного перлита в деформируемой стали // Физическая мезомеханика - 2003. - Т.6, №5. -С.73-79.

6. Попова И.А., Жулейкин С.Г., Ветер В.В. и др. Градиентные структуры и дально-действующие поля напряжений, возникающие в перлитной стали при ударном на-гружении // Научные труды VI Международного симпозиума «Современные проблемы прочности» Т.1. -Великий Новгород: НовГУ, -2003,- С.86-91.

7. Жулейкин С.Г., Коваленко В.В., Попова Н.А. и др. Изменение тонкой структуры перлитной стали при ударных нагрузках // Научные труды VI Международного симпозиума «Современные проблемы прочности» Т. 1. - Великий Новгород: НовГУ, - 2003. -С. 101-104.

8. Ветер ВВ., Жулейкин С.Г., Игнатенко Л.Н и др. Градиентные структуры, возникающие при пластической деформации перлитной стали // Изв. АН. Серия физическая. -2003. -Т.67, №10. -С.1375-1379.

9. Попова НА., Жулейкин СТ., Игнатенко Л.Н. и др. Образование градиентных структур в перлитной стали при эксплуатации // Вестник Тамбовского Университета. Серия: естественные науки. - 2003. - Т.8, вып.4. - С.589-590.

10. Жулейкин С.Г., Коваленко В.В., Громов В.Е. и др. Формирование градиентных структурно-фазовых состояний в стали 9ХФ при высокотемпературной цементации // Тезисы III Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений», - Тамбов: ТГУ. - 2003. - С. 173-174.

11. Попова Н.А., Козлов Э.В.... Жулейкин С.Г. и др. Образование градиентных структур в перлитной стали при эксплуатации // Тезисы Ш Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений», - Тамбов: ТГУ, -2003.-С.214-215.

12. Коваленко ВВ., Жулсйкин С.Г, Попова Н.А. и др. Тонкая структура градиентных слоев, сформированных при высокотемпературной цементации перлитной стали // Тезисы докладов УП Международной школы-семинара, посвященной году науки и культуры Казахстана в России. Барнаул: АлтГТУ, 2003. - С 87-88

13. Козлов Э.В., Жулейкин С.Г., Попова Н.А. и др. Анализ процессов разрушения пластинчатого перлита // Тезисы XV Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов», - Тольятти: ТГУ, 2003. - С. 121.

14. Жулейкин С. Г. Влияние ударных нагрузок на эволюцию перлита в стали 9Х2ФМ // Изв. вузов. Черная металлургия. -2003. - №12. - С.26-27.

15. Жулейкин С.Г., Коваленко В В., Попова Н.А. и др. Влияние ударного нагружения на эволюцию перлитной структуры // Вестник горно-металлургической секции Российской академии наук. Отделение металлургии. - Новокузнецк: СИБГИУ, 2003. -ВыпЛ2.-С92-94.

16. Жулейкин СР., Коваленко ВЖ, Попова Н А, Козлов Э.В., Громов В Е. Изменение параметров перлитной структуры при ударных нагрузках // Научные труды ХЬП Международной конференции «Актуальные проблемы прочности», - Калуга, - 2003. - С.7.

17. Попова Н.А., Жулейкин С.Г., Коваленко В В. и др. Градиентные структуры, возникающие в перлитной стали опорных валков прокатного стана // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 2004, №4. - С.38-39.

Изд.лиц. № 01439 от 05.04.2000. Подписано в печать . .2004 Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная Усл.печ.л. Уч.изд.л. /^-45Тираж 100 экз. Заказ бО

Сибирский государственный индустриальный университет. 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42 Издательский центр СибГИУ

»11104

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СТАЛИ 9ХФ (литературный обзор).

1.1. Состав. Структурно-кинетическая диаграмма.

1.2.Механические свойства.

1.3.Перлитная структура.

1.4.Дефекты в строении колоний пластинчатого перлита.

1.5.Литературные сведения о эволюции перлитной структуры при деформации.

1.6.Структурные уровни деформации стали.

1.7.Понятие о градиентных структурах.

1.8.Градиентные структуры, возникающие в стали 9ХФ при цементации.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 .Исходное состояние.

2.2.Задаваемые обработки.

2.3.Методики структурных исследований.

2.4.Методика количественной обработки результатов исследования.

ГЛАВА 3. ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ СТАЛИ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ

ПРОКАТОМ.:.

3.1.Эволюция структуры перлита при пластической деформации и фрагментация.

3.2.Количественные параметры градиентной структуры.

3.3.Внутренние поля напряжений и фрагментация.

3.4.Процессы и механизмы разрушения цементита.

ГЛАВА 4. ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ СТАЛИ ПРИ УДАРНЫХ

НАГРУЗКАХ.

4.1 .Перлитная структура после ударного нагружения. Качественная картина.

4.2.Количественные параметры дефектной структуры.

4.3.Источники далыюдействующих полей напряжений.108.

4.4.Количественные характеристики полей напряжений в градиентной структуре.

4.5.Картина разрушения перлита и растворения цементита.

4.6.Градиентные структуры и масштабные уровни.

Градиентные структуры, формирующиеся при пластической деформации, известны давно, но мало изучены. Возникают такие структуры при резкой асимметрии пластической деформации, т.е. при одностороннем воздействии на материал. Первая основная трудность исследования градиентных структур заключается в строгой необходимости выполнения полных измерений. Без цифр описать градиентную структуру невозможно. Вторая трудность заключается в необходимости проводить измерения тонких параметров внутренней дефектной структуры и их измерений на небольших расстояниях. Это требует прецизионных методов исследования и тщательной отработки методики. Последняя трудность заключается в том, что основным методом в этих условиях является метод дифракционной электронной микроскопии на тонких фольгах. В условиях после реформенной России электронная микроскопия стала экзотикой. Тем не менее, этот метод был реализован.

При исследовании пластической деформации сталей типичными объектами являются конструкционные стали. Высокопрочные инструментальные стали исследуются значительно реже, во-первых, из-за меньших возможностей по пластичности и ранним зарождением разрушения и, во-вторых, из-за сложного фазового состава. Поэтому для настоящего исследования были выбраны наиболее простейшие инструментальные стали 9ХФ и 9Х2ФМ в состоянии с перлитной структурой.

Закономерности пластической деформации сталей с перлитной, структурой в течение нескольких десятилетий интенсивно исследовались. Результаты обобщены в известных монографиях [1-5]. Установлено, что в ходе пластической деформации перлитная структура и цементит разрушаются. В основном исследование деформации перлитной структуры были выполнены качественно. Для того, чтобы охарактеризовать градиентные структуры, нужны количественные данные. Поэтому в настоящей работе был использован прецизионный количественный: метод электронной дифракционной микроскопии на тонких фольгах. Были изучены закономерности пластической деформации при одностороннем нагружении, эволюция дислокационной фраг-ментированной субструктуры, развитие процесса разрушения цементита, искажения перлитной структуры. Важной особенностью исследования явилось большое внимание, которое уделялось измерению внутренних напряжений и сопоставлению их величин с прочностными характеристиками исследуемых сталей.

Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения и выводов. Первая глава - обзорная, вторая посвящена методике эксперимента и характеристике исследуемых сплавов. В третьей главе описано исследование градиентной структуры, образовавшейся в результате деформации прокатом, в четвертой - ударом.

Научная новизна заключается в том, что в работе впервые количественно методом просвечивающей электронной дифракционной микроскопии исследоваиа градиентная структура, возникающая при деформации в квазиэвтектоидных перлитных сталях. Впервые для таких сталей выполнены измерения локальных внутренних напряжений. Построена детальная картина многостадийной эволюции и разрушения перлитной структуры.

Главная практическая ценность результатов настоящего исследования заключается в строгом установлении того факта, что для перлитных сталей микротрещины начинают зарождаться при локальных внутренних напряжениях, составляющих 1,3 - 1,8 от ав.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Схема и закономерности деформационного разрушения перлита.

2. Классификация структурных уровней и подуровней при пластической деформации фрагментированного перлита.

3. Анализ различия дефектной структуры и внутренних полей напряжений, возникающих при различных видах нагружения: ударе и прокате.

4. Характеристики градиентных структур, возникающих при асимметричной пластической деформации.

1. Структура и свойства стали 9ХФ (Литературный обзор)

Перлитное превращение переохлажденного аустенита относится к типу этекто-идных, основным признаком которых является превращение твердой фазы в две новые [6-12]. При перлитном превращении исходной фазой является аустенит, а образующимися - феррит и цементит. Прежде чем обсуждать характер поведения сталей со структурой перлита в различных условиях внешнего нагружения. необходимо составить некоторые представления о строении перлита, выявить основные особенности феррито-цементитной структуры, которые могут повлиять на поведение сталей в различных условиях внешнего воздействия. Решению этой задачи и посвящена настоящая глава.

Особенностью структуры перлита является большое количество его морфологических разновидностей. В общем случае различают пластинчатый (или пластиночный [13]) и глобулярный (или зернистый, сфероидизированный) перлит. Перлит пластинчатого типа образуется в результате нормального распада аустенита [4.8.9.11-17]. Реализация анормального распада, в результате которого формируется структура глобулярного перлита, связана с необходимостью соблюдения особых режимов термической обработки стали [18-25]. Настоящая работа выполнена на сталях 9ХФ и 9Х2ФМ, обладающих структурой пластинчатого перлита, и поэтому, соответственно, в данной главе сделан упор на описание структуры пластинчатого перлита.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Одна из причин искажения строго ломельной структуры легированного перлита является локальная аккумуляция легирующих элементов в карбидах М6С.

2. Эволюция структуры перлита при пластической деформации развивается по двум направлениям: 1) фрагментация, которая является чисто дислокационным процессом и 2) разрушение перлитных пластин и частиц карбида (цементита). Этот процесс протекает при взаимодействии дислокаций с цементитом и атомами углерода.

3. Установлена картина двухстадийной фрагментации пластинчатого перлита: ^ 1) первичная и 2) вторичная. При первичной фрагментации образуются поперечные дислокационные субграницы. При вторичной фрагментации дополнительно к поперечным границам фрагментов образуются продольные.

4. При, протекании пластической деформации процесс разрушения структуры перлитных колоний включает следующие механизмы:

1) искривление прямолинейных пластин феррита и цементита и образование непрерывных разориентировок;

2) разрезание пластин цементита скользящими дислокациями с поеле-дующим их смещением;

3) смещение и перенос отрезанных частиц цементитных пластинок на значительные расстояния, при этом идеальная ломельная структура разрушается практически полностью;

4) дислокационное скольжение интенсивно измельчает пластины цементита и выносит их на субграницы а-фазы и в их окрестности;

5) дальнейшее измельчение и растаскивание скользящими дислокациями остатков цементитных пластин и вынос их в объем вторичных фрагментов; прежняя ломельная структура разрушается полностью;

6) наряду с этим перенос мелких частиц цементита осуществляется миграцией субграниц, переползанием отдельных дислокаций и механизмом Гегузина-Кривоглаза;

7) перенос отдельных атомов углерода в ядрах скользящих дислокаций. %

5. Эксплуатация валка влечет за собой его пластическую деформацию. Степень пластической деформации максимальна на поверхности и убывает по мере удаления от нее. Специальными измерениями установлено, что на поверхности с = 0,7, на расстоянии 10 мм от поверхности - 0,4.

6. Эксплуатация бойка приводит к пластической деформации, максимальная степень пластической деформации которой на поверхности соударения равна 5,7. По мере удаления от соударяемой поверхности степень пластической деформации быстро падает и на расстоянии 11 мм е = 2,2, а на расстоянии 22 мм £ = 0.

7. Неоднородность пластической деформации валка в процессе эксплуатации формирует градиентную структуру. По мере удаления от поверхности убывают скалярная плотность дислокаций, внутренние напряжения и возрастают размер фрагментов, объемная доля цементита и совершенство перлитной структуры. Эволюция дислокационной и прочей дефектной структуры при ударных нагрузках принципиально не отличается от поведения ее при прокате. Неоднородность деформации аналогичным образом приводит к градиентной структуре.

8. Градиентная структура, возникающая при ударных нагрузках, характеризуется убыванием по мере удаления от поверхности нагружения объемной доли дефектного и фрагментированного перлита, размера перлитных колоний, скалярной плотности дислокаций и внутренних полей напряжений и возрастанием объемной доли совершенного перлита, толщины цементитных и ферритных пластин и размера фрагментов.

9. Зарождение трещин в материале валка обусловлено: высокими внутренними напряжениями, которые соизмеримы с аг.

10. Источниками дальнодействующих полей напряжений в деформированном перлите являются: 1) дислокационные заряды в поляризованной дислокационной структуре в пластинах а-фазы; 2) несовместимость деформации перлитных колоний. Первые приводят к упруго-пластическому изгибу кристаллической решетки, вторые - к упругому.

11. Установлено, что дислокационная структура в перлите, возникающая при пластической деформации, практически полиостью поляризована. Это обусловлено действием в локальных участках одной системы сдвига. Вследствие этого появляются большие внутренние напряжения, которые приводят к зарождению микротрещин.

12. Разрушение перлитной структуры мало зависит от условий нагружения. Отличие последствий ударного нагружения от деформации прокатом заключается в более быстром появлении дефектного перлита.

13. Разрушение стали со структурой пластинчатого перлита начинается с зарождения микротрещин в местах локально высоких напряжений. Микротрещины зарождаются по межфазным границам «а-фаза — цементит». При величине ап = 1000 1100 МПа зарождение микротрещин начинается при локальных напряжениях 1500-2000 МПа.

14. Степень пластической деформации, достигаемая при прокате, ниже, чем при ударном нагружении. В то же время, внутренние напряжения выше в условиях проката. Совершенно очевидно, что в условиях ударных нагрузок релаксация внутренних напряжений более значительна, чем при медленной деформации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе методом просвечивающей электронной дифракционной микроскопии высокого разрешения изучен процесс деформации и зарождение разрушения прочных инструментальных квазиэвтектоидных стале 9ХФ и 9Х2ФМ с перлитной структурой. Нагружение проводилось асимметрично с поверхности образцов. Медленная деформация проводилась прокатом, быстрая - ударным нагружением. Максимально достигнутые деформации: етах = 0,7 - при прокате, етах = 5,7 - при ударном нагружении. В результате этого сформировались градиентные структуры, в которых переменными параметрами являются:

1) степень совершенства пластинчатого перлита;

2) параметры дислокационной структуры такие, как скалярная плотность дислокаций, степень фрагментации и размер фрагментов;

3) фазовый состав материала;

4) амплитуда внутренних напряжений.

Характер градиентной структуры позволил установить и диагностировать все стадии разрушения пластинчатого перлита. Малое межпластипчатое расстояние не позволило действовать многим системам скольжения, и при одиночном скольжении возникла сильно поляризованная структура. Степень пластической релаксации ее была недостаточной и возникли значительные внутренние напряжения. Несовместность деформации цементита и а-фазы усилили эффект внутреннего напряжения. В локальных участках они превзошли ств<исследуемых сталей. В таких условиях по межфазным границам «а-фаза - цементит» неизбежно зарождение микротрещин. Это наблюдалось и в действительности на эксперименте.

Обращают на себя внимание, прежде всего, максимальные значения внутренних полей напряжений -1500-2000 МПа. Похоже, что стали 9ХФ и 9Х2ФМ не могут накапливать напряжения, более этих величин. Напомним, что а» для исследуемых сталей лежит в интервале -1000 1100 МПа. Это величина для напряжения растяжения, приложенная в среднем ко всему образцу, х = 1500-2000 МПа - моментные напряжения-кручения. Очевидно, близость этих цифр не случайна. Скорее всего трещины зарождаются при достижении х-1500-2000 МПа и превысить эти локальные напряжения в исследуемых сталях трудно.

Количественные измерения, выполненные методом электронной микроскопии на тонких фольгах, позволили сделать нижеследующие выводы.

1. Гриднев В.Н., Гаврилюк В.Г., Мешков ЮЛ. Прочность и пластичность холод-нодеформированной стали. Киев: Наукова думка, 1974. - 231с.

2. Гаврилюк В.Г. Распределение углерода в стали. Киев: Наукова думка, 1987. -207с.

3. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковскии Э.П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических материалов. Киев: Наукова думка, 1989.-256с.

4. Тушинский Л.И., Батаев А.А., Тихомирова Л.Б. Структура и конструктивная прочность стали. Новосибирск: Наука, 1993. - 280с.

5. Громов В.Е., Козлов Э.В., Базайкин В.И. и др. Физика и механика волочения и объемной штамповки. М.: Недра, 1997. - 293с.

6. Belaiew N.T. The inner structure of the pearlitic grain // J. Iron and Steel Inst. -1922.-V.105,№ 1. P.201-228.

7. Mehi R.F., Hagei W.C. The austenite-pearlite reaction // Prog. Metals Phys. -1956. -№6. P.74-134.

8. Энтин Р.И. Превращение аустенита в стали. М.; Металлургиздат, 1960. -252с.

9. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. -М.: Наука, 1977.-236с.

10. Счастливцев В.М., Садовский В.Д., Морозов О.П., Яковлева И.Л. О существовании низкотемпературного перлита в заэвтектоидных сталях // ФММ. 1981. - Т.51, №5. - C.991-I001.

11. Кан Р.У., Хаазен П. Физическое металловедение. Т.2: Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами. - М.: Металлургия, 1987.-624с.

12. Морозов О.П., Счастливцев В.М. Низкотемпературный перлит в высокоуглеродистых нелегированных сталях// ФММ. 1988. - Т.66, №5. - С.910-919.

13. Гардин А.И., Гуляев А.П. Межпластиночное расстояние в продуктах изотермического превращения аустенита углеродистых сталей // ЖТФ. 1953. - Т.23. №11. - С.2001-2013.- С.134-138.

14. Гольдштейн М.И., Фарбер В.М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия, 1979; - 208с.

15. Батаев А.А. Особенности структуры пластинчатого перлита // Объемное и поверхностное упрочнение конструкционных сталей; Новосибирск: НЭТИ, 1981. - С.13-19.

16. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1990; - 335с.

17. Баранов А.А. О начальных стадиях сфероидизации цементита // Изв. АН СССР. Металлы. 1969. - №3. - С. 104-105.

18. Стародубов К.Ф., Долженков И.Е., Лоцманова И.Н. О механизме динамической сфероидизации цементита // Изв. АН СССР. Металлы. 1971. - №6. - С. 120124.

19. Долженков В.И., Лоцманова И.Н. Электронномикроскопическое исследование динамической сфероидизации цементита // МИТОМ. 1972. - №7. - С.67-69.

20. Узлов И.Г., Парусов В.В., Долженков И.И., Евсюков М.Ф. Исследование кинетики и механизма анормального рапада аустенита стали ШХ15 и 9ХС // Изв. АН СССО. Металлы. 1980. №1. -С. 121-124.

21. Узлов И.Г., Парусов В.В., Долженков И.И. Механизмы и кинетика превращения аустенита в зернистый перлит // МиТОМ. 1980; - №5. - С.54-55.

22. Баранова В.А., Сухомлин Г.Д. О сфероидизации цементита в стали // МиТОМ.- 1981.-№6.-С.120-124.

23. Долженков И.Е., Долженков И.И. Сфероидизация карбидов в стали. М.: Металлургия, 1984.- 142с.

24. Парусов В.В., Долженков И.И., Сухомлин В.И. Превращение аустенита в зернистый перлит в углеродистых и легированных сталях // МиТОМ. 1985. - №6. С.6-11.

25. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983. - 526с.

26. Артингер И. Инструментальные стали и их термическая обработка (справочник). М.: Металлургия, 1982. - 312с.

27. Гуляев А.П., Малинина K.A., Саверина С.М. Инструментальные стали (справочник). М.: Машиностроение, 1975. - 272с.

28. Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. и др. Марочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 1989. - 640с.

29. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977. - 647с.

30. Чалмерс Б. Физическое металловедение. М.: Металлургия, 1963. - 456с.

31. Бернштейн M.JI., Владимирская Т.К., Займовский В.А. и др. Влияние высокотемпературной термомеханической изотермической обработки на структуру и механические свойства стали // Изв. АН СССР. Металлы. 1979. - №2. - С. 130139.

32. Takahashi t., Nagumo М„ Asano Y. // J. Jap. Inst. Metals. 1978. - V.42, №7. -P.716-723.

33. Brooks G.R. Stansbury E.D. // J. Iron and Steel Inst. 1966. - V.204, №8. - P.811-816.

34. Pitsch W. Der Orientierungszusammenhand zwischen Zementit und Ferrit im Perlit // Acta Met. 1962. - V.10, №1. - P.79-81.

35. Сухомлин Г.Д. Электроннодифракционное исследование ориентационных соотношений феррит-цементит в перлите // ФММ. 1974. - Т.38, №4. - С.878-880.

36. Cheetham D., Ridley N. Pearlite interlamellar spacings and morphologies in hypo-eutectoid steel// Metal Sci. 1975. - V.9, №9. -P.411-414.

37. Ветер B.B., Попова H.A., Игнатенко JI.H., Козлов Э.В. Фрагментация и образование трещин в перлитной стали опорных валков прокатного стана // Изв. вузов. Черная металлургия. 1994. - №10. - С.44-48.

38. Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Заваров А.С Влияние отпуска на структуру и свойства патентированной стали // ФММ. — 1980. Т.49, №1. - С. 138-144.

39. Конева Н.А., Козлов Э.В. Физическая природа стадийности пластической деформации // Изв. вузов. Физика. 1990. - №2. - С.89-106.

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

41. Нестерова Е.В., Рыбин В.В., Золоторевский Н.Ю. Кристаллографические особенности внутреннего строения колоний деформированного пластинчатого перлита // ФММ. 2000. - Т.89, №1. - С.47-53.

42. Козлов Э.В., Теплякова Л.А., Тришкина Л.И. и др. Субструктура и закономерности развития микротрещин (электронномикроскопическое исследование) // Прочность и разрушение гетерогенных материалов. Л.: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 1990.-C.3-23.

43. Белоус М.В., Черепин В.Т. Изменения в карбидной фазе стали под влияниемшхолодной пластической деформации // ФММ. 1961. - Т.12, №5. - С.685-692.

44. Белоус М.В., Черепин В.Т. Изменения в карбидной фазе стали под влиянием холодной пластической деформации // ФММ. 1962. - Т.14, №1. - С.48-54.

45. Белоус М.В., Черепин В.Т. Изменения в карбидной фазе стали под влиянием холодной пластической деформации // ФММ. 1962. - Т.14, №2. - С.312-315.

46. Белоус М.В., Молчановская Г.М., Новожилов В.Б., Черепин В.Т. Состояние углерода в холоднодеформированной стали // Металлофизика и новейшие технологии. 1994. - Т. 16, №2. - С.52-60.

47. Белоус М.В., Шаталова Л.А., Шейко Ю.П. Состояние углерода в отпущенной и холоднодеформированной стали. Первое превращение при отпуске // ФММ. -1994. Т.78, №2. - С.99-106.

48. Gridnev V.N., Gavriljuk V.G., Dekhtjar I.Ya. et al. Investigation of carbide phase in strained steel by the method of nuclear gamma resonance // Phys. Stat. SoU (a). -1972. V.14, №2. - P.689-694.

49. Gridnev V.N., Nemoshkalenko V.V., Meshkow Yu.Ya. et al. Mossbauer effect in deformed Fe С alloys // Phys. Stat. Sol. (a). - 1975. - V.31, №1. - P.201-210.

50. Ерофеев В.М., Дейч И.С., Апаев Б.А. Рентгенографическое исследование карбидного осадка деформированной и отпущенной углеродистой стали // ФММ. -1977. Т.44, №1. - С. 116-121.

51. Гаврилюк В.Г. Исследование состояния цементита в холоднодеформированной стали методом ядерного гамма-резонанса // ФММ. 1978. - Т.45, №5. - С.968Щ

52. Гаврилюк В.Г., Герцрикен Д.С., Полушкин Ю.А., Фальченко В.М. Механизмраспада цементита при пластической деформации стали // ФММ. 1981. - Т.51, №1. - С.147-152.

53. Белоус М.В., Васильев М.А., Косячков А.А. и др. Особенности взаимодействия фаз с дефектами в железоуглеродистых сплавах // Металлофизика. 1982. - Т.4, №2. - С.86-91.

54. Козлов Э.В., Закиров Д.М., Попова Н.А. и др. Субструктурно-фазовые превращения при интенсивной пластической деформации малоуглеродистой феррито-перлитной стали // Изв. вузов. Физика. 1998. - №3. - С.63-71.

55. Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Базайкин В.И. и др. Структурно-фазовые превращения при больших пластических деформациях. // Перспективы горнометаллургической индустрии. Новокузнецк: Сибирские огни, 1999. - С.165-173.

56. Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева ИЛ. Структурный и кинетический аспекты отжига тонкопластинчатого перлита // Изв. вузов. Черная металлургия. 1996. - №5. - С.50-59.

57. Апаев Б.А. К вопросу о магнитном эффекте на кривой в районе температуры 260-270°С, построенной с отпущенных и деформированных образцов // ФММ.1957. Т.4, №2. - С.267-277.

58. Золотухин И.В. Физические свойства аморфных металлических материалов. -М.: Металлургия, 1986. 186с.

59. Тришкина JT.И., Козлов Э.В. Эволюция дислокационной структуры с деформацией в сплавах Си А1 и Си - Мп // Субструктура и механические свойства металлов и сплавов. Томск: ТГУ, 1988. - С.5-11.

60. Конева Н.А., Козлов Э.В. Физическая • природа стадийности пластической деформации // Структурные уровни пластической деформации и разрушения.

61. Новосибирск: Наука, 1990. С. 123-186.

62. Дударев Е.Ф., Корниенко JT.A., Бакач Г.П. Влияние энергии дефекта упаковки на. развитие дислокационной субструктуры, деформационное упрочнение и пластичность ГЦК твердых растворов // Изв. вузов. Физика. 1991. - №3. -С.35-46.щ

63. Кайбышев О.А., Валиев Р.З. Границы зерен и свойства металлов. М.: Металлургия, 1987.-212с.

64. Рыбин В.В. Структурно-кинетические аспекты физики развитой пластической деформации // Изв. вузов. Физика. 1991. - №3. - С.7-22.

65. Перевалова О.Б., Конева Н.А. Распределение дислокаций вблизи границ зерен в ГЦК поликристалле с ближним и дальним атомным порядком // Эволюция дислокационной структуры, упрочнение и разрушение сплавов. Томск: ТГУ, 1992. - С.25-34.

66. Теплякова J1.A. Локализация деформации и превращения в дефектной подсистеме в.сплавах с различным структурно-фазовым состоянием. Дисс. .докт. физ.-мат. наук. - Томск, 1999. - 621с.

67. Теплякова Л.А., Игнатенко Л.Н., Касаткина Н.Ф. и др. Закономерности пластической деформации стали со структурой отпущенного мартенсита // Пластическая Деформация сплавов. Структурно-неоднородные материалы. Томск: ТГУ, 1987. - С.26-51.

68. Лысак Л.И., Николин Б.И. Физические основы термической обработки стали. -Киев: Техника, 1975. 304с.

69. Аветисян Ю.А., Волосевич П.Ю., Горбач В.Г. и др. Кинетика образования мартенсита при циклической деформации // Мартенситные превращения в металлах и сплавах. Киев: Наукова думка, 1979. - С. 171-177.

70. Варлимонт X., Дилей Л. Мартенситные превращения в сплавах на основе меди, серебра, золота. М.: Наука. Физматгиз, 1980. - 205с.

71. Попов Л.Е., Козлов Э.В. Механические свойства упорядоченных твердых растворов. М.: Металлургия, 1970. - 216с.

72. Попов Л.Е., Конева Н.А., Терешко И.В. Деформационное упрочнение упорядоченных сплавов. М.: Металлургия, 1979. - 256с.

73. Сагарадзе В.В., Уваров А.Т. Упрочнение аустенитных сталей. М.: Наука, 1989. -270с.

74. Гурьев A.M., Козлов Э.В., Игнатенко Л.Н., Попова Н.А. Физические основы термоциклического борирования сталей. Барнаул: АлтГТУ, 2000. - 177с.

75. Белоус М.В. Распределение углерода по состояниям при отпуске закаленных сплавов // Металлофизика. 1970. - №32. - С.79-82.

76. Белоус М.В., Черепин В.Т., Васильева М.А. Превращения при отпуске стали. -М.: Металлургия, 1973. 232с.

77. Козлов Э.В., Попова Н.А., Григорьева Н.А. и др. Стадии пластической деформации, эволюция субструктуры и картина скольжения в сплавах с дисперсным упрочнением // Изв. вузов. Физика. 1991. - №3. - С.112-128.

78. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Елсукова Т.Ф. и др. Структурные уровни деформации твердых тел // Изв. вузов. Физика. 1982. - №6. - С.5-27.

79. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1985. - 229с.

80. Теплякова Л.А., Игнатенко Л.Н., Попова Н.А. и др. Структурные уровни и пластичность деформированной стали // Дефекты и физико-механические свойства металлов и сплавов. Барнаул: АПИ, 1987. - С.95-102.

81. Панин В.Е. Синергетические принципы физической мезомеханики // Физическая мезомеханика. 2000. - Т.З, №6. - С.5-36.

82. Панин В.Е. Поверхностные слои нагруженных твердых тел как мезоскоииче-ский структурный уровень деформации // Физическая мезомеханика. 2001. -Т.4, №3. - С.5-22.

83. Елсукова Т.Ф., Панин В.Е. Структурные уровни деформации поликристаллов при разных видах нагружения // Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. - С.77-123.

84. Козлов Э.В., Глезер A.M., Громов В.Е. Градиентные структурно-фазовые состояния в твердых телах // И зв. АН. Серия физическая. 2003. - Т.67, №10. -С.1374.

85. Ветер В.В., Козлов Э.В., Жулейкин С.Г. и др. Фазовый анализ и тонкая структура стали 9ХФ после высокотемпературной цементации // Изв. вузов. Физика. 2002. - №3 (приложение к тематическому выпуску). - С. 18-27.

86. Коваленко В.В., Жулейкин С.Г.,. Попова Н.А. и др. Электронномикроскопический анализ стали 9ХФ после цементации // Изв. вузов. Черная металлургия. 2003. - №2. - С.54-56.

87. Козлов Э.В., Попова Н.А., Жулейкин С.Г. и др. Фазовые превращения в стали 9ХФ в ходе цементации и обусловленное ими строение цементованных слоев И Изв. вузов. Черная металлургия. 2003. - №8. - С. 68-73.

88. Попова Н.А., Коваленко В.В., Жулейкин С.Г. и др. Градиентные структурно-фазовые состояния при химико-термической обработке // Сборник статей VIIIgi.

89. Международной научно-технической конференции. Ч.Н. Пенза, 3003. - С.56-58.

90. Коваленко В.В., Жулейкин С.Г., Попова Н.А. и др. Тонкая структура градиентных слоев в перлитной стали при высокотемпературной цементации // Тезисы XV Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» Тольятти, 2003. - С.316.

91. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа (Справочник). М.: Металлургия, 1970. - 376с.

92. Эндрюс К., Дайсон Д., Киоун С. Электронограммы и их интерпретация. М.: Мир, 1971.- 256с.

93. Утевский JI.M. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. -М.: Металлургия, 1973. 584с.

94. Чернявский B.C. Стереология в металловедении. М.: Металлургия, 1977. -280с.

95. Глаголев А.А. Геометрические методы количественного анализа агрегатов под микроскопом. Львов: Госгеолиздат, 1941. -264с.

96. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1970. -376с.

97. Хирш П., Хови А., Николсон Р. и др. Электронная микроскопия тонких кристаллов. М.: Мир, 1968. - 574с.

98. Конева Н.А., Лычагин Д.В., Теплякова Л.А., Козлов Э.В. Развороты кристаллической решетки и стадии пластической деформации // Экспериментальное исследование и теоретическое описание дисклинаций. Л.: ФТИ, 1984. - С.161-164.

99. Конева Н.А., Лычагин Д.В., Жуковский С.П; и др. Эволюция дислокационной структуры и стадии пластического течения поликристаллического железо-никелевого сплава// ФММ. 1985. - Т.60, №1. - С. 171-179.

100. Конева Н.А., Козлов Э.В. Природа субструктурного упрочнения // Изв. вузов. Физика. 1982. - №8. - С.3-14.

101. Конева Н.А., Лычагин Д.В., Теплякова Л.А. и др. Полосовая субструктура в ГЦК-однофазных сплавах // Дисклинации и ротационная деформация твердых тел.-Л.: ФТИ, 1988. С.103-113.

102. Теплякова Л.А., Игнатенко Л.Н., Касаткина Н.Ф. и др. Закономерности пластической деформации стали со структурой отпущенного мартенсита // Пластическая деформация сплавов. Структурно-неоднородные материалы. -Томск: ТГУ, 1987. С.26-51.

103. Борисенко А.И., Таранов И.Е. Векторный анализ и начала тензорного исчисления. М.: Высшая школа, 1966. - 235с.

104. Громов В.Е., Бердышев В.А., Козлов Э.В.и др. Градиентные структурно-фазовые состояния в рельсовой стали. М.: Недра коммюникейшинс ЛТД, 2000.- 176с.

105. Владимиров В.И. Физическая теория прочности и пластичности. Точечные дефекты. Упрочнение и возврат. Л.: ЛПИ, 1975. - 120с.

106. Штремель М.А. Прочность сплавов. Дефекты решетки. — М.: Металлургия. 1982.-280с.

107. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1985. - 229с.

108. Козлов Э.В., Лычагин Д.В., Попова Н.А. и др. Дальнодействующие поля па-пряжений и их роль в деформации структурно-неоднородных материалов // Физика прочности гетерогенных материалов. Л.: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 1988. -С.3-13.

109. Эшелби Дж. Континуальная теория дислокаций. М.: ИИЛ, 1963. - 247с.

110. Козлов Э.В., Попова Н.А., Григорьева Н.А. и др. Стадии пластической деформации, эволюция субструктуры и картина скольжения в сплавах с дисперсным упрочнением // Изв. вузов. Физика. 1991. - №3. - С.112-128;

111. Демиденко B.C., Наумов И.И., Козлов Э.В. и др. Структурная неустойчивость в металлах и сплавах// Изв. вузов. Физика. 1998. - №8. - С.16-25.

112. Ashby M.F. The deformation of plastically non-homogeneous materials // Phil. Mag. 1970. - V.21, №170. - P.399-424.

113. Козлов Э.В., Конева Н.А. Природа упрочнения металлических материалов // Изв. вузов. Физика. 2002. - №3 (приложение). - С.52-71.

114. Гегузин Я.Е., Кривоглаз М.А. Движение макроскопических включений в твердых телах. М.: Металлургия, 1971. - 344с.

115. Клявин О.В., Чернов Ю.М., Швец Г.И. Взаимодействие движущихся дислокаций с внешней средой и точечными дефектами в кристаллических телах. Часть

116. Л.: ФТИ, 1989.-36с. (Препринт №1323).

117. Клявин О.В., Чернов Ю.М., Швец Г.И. Взаимодействие движущихся дислокаций с внешней средой и точечными дефектами в кристаллических телах. Часть2.-Л.: ФТИ, 1989.-40с. (Препринт №1324).

118. Клявин О.В., Лиходеев Н.П., Орлов А.Н. Взаимодействие движущихся дислокаций с внешней средой и точечными дефектами в кристаллических телах. Часть 3. Л.: ФТИ, 1989. - 62с. (Препринт №1325).

119. Зеегер А. Механизмы скольжения и упрочнения в кубических гранецентриро-ванных и гексагональных плотноупакованных металлах // Дислокации и механические свойства кристаллов. М.: ИИЛ, I960. - С. 179-268.

120. Мадер С., Зеегер А., Лейтц К. Деформационное упрочнение и распределение дислокаций в ГЦК металлах // Структура и механические свойства металлов. -М.: Металлургия, 1967. С.9-41.

121. Хирт Дж., Лотте И. Теория дислокаций. М.: Атомиздат, 1972. - 599с.

122. Миркин Л.И. Физические основы прочности и пластичности. М.: МГУ, 1961. -538с.

123. Лихачев В.А., Хайрон Р.Ю. Введение в теорию дисклинаций. Л.: ЛГУ. 1975. -183с.

124. Михайлов С.Б., Табачникова Т.И., Счастливцев В.М. и др. Исследование поведения перлита при деформации патентованной стали // ФММ. 2001. - Т.91, №6.