Механизмы формирования и эволюции градиентных структурно-фазовых состояний в низколегированных сталях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Юрьев Алексей Борисович

МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ЭВОЛЮЦИИ

ГРАДИЕНТНЫХ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ В НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ

Специальность 01.04.07 - "Физика конденсированного состояния"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

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 Громов В.Е.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Данилов В.И.

кандидат технических наук Подборонников С.Ф.

Ведущее предприятие:

Институт металлофизики и функциональных материалов им. Г.В. Курдюмова ЦНИИЧМ им И.П. Бардина, г. Москва

Защита состоится " i " июля 2003 года в 14 часов на заседании диссертационного совета К212.252.01 в ГОУВПО "Сибирский государственный индустриальный университет" по адресу: 654007, г. Новокузнецк. Кемеровской области, ул. Кирова, 42.

Факс: (3843) 465792; e-mail: gromov@physics.sibsiu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО "Сибирский государственный индустриальный университет".

Автореферат разослан " 15 " мая 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета кандидат технических наук, Jfrf^

доцент А.И. Куценко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Выяснение физических механизмов формирования и эволюции структурно-фазовых состояний в сталях является одной из важных задач современной физики конденсированного состояния, поскольку лежит в основе разработки и создания эффективных способов повышения служебных характеристик сталей. В настоящее время при производстве стержневой арматуры все шире применяются технологии термического упрочнения, связанные с принудительным охлаждением раскатов в линии прокатного стана. Основным недостатком сегодняшнего состояния является эмпирический подход при разработке технологии термического упрочнения проката, когда положительный результат достигается методом проб и ошибок. Указанное положение можно преодолеть созданием математической модели кинетики процесса структурообразования, позволяющей прогнозировать размеры и зеренный состав зон структурно-фазовых превращений в зависимости от технологических параметров режимов охлаждения стальных стержней.

Экспериментальные исследования структур и фазового состояния, формирующихся в сечении стержней в результате прерывистой закалки, очень важно для понимания механизмов и уточнения температурно-временных интервалов превращения аустенита и позволит целенаправленно изменять структуру и механические характеристики арматуры.

Цель работы: установление физической природы и закономерностей формирования и эволюции градиентных структурно-фазовых состояний экономноле-гированных углеродистых сталей в процессе термического упрочнения. Для достижения цели в ходе работы решались следующие задачи:

1 Создание математической модели расчета температурных полей и кинетики структурно-фазовых превращений, позволяющей прогнозировать свойства термически упрочненного проката.

2 Металлографические и электронно-микроскопические исследования формирования и эволюции фазового состава, зеренного ансамбля и внутризерен-ной субструктуры арматуры, подвергнутой ступенчатому охлаждению.

3 Установление механизмов у—»а превращения в различных сечениях стержней из стали 18Г2С с градиентным строением.

4 Изучение влияния легирования кремние\н

параметров процесса прерывистой закалки слоев в сечении арматурных стержней.

нЙйол^ШЮШ

БИБЛИОТЕКА С.Петербург д/, ОЭ ИКР

¡у структурных

5 Установление связей между структурно-фазовыми состояниями и механическими свойствами арматуры диаметром 32 и 40 мм.

Научная новизна заключается в том, что:

1 Впервые методами физического материаловедения проведены комплексные послойные исследования структуры, фазового состава, дислокационной субструктуры стержней из экономнолегированных марок сталей, подвергнутых термическому упрочнению с образованием градиентного строения.

2 Предложена математическая модель процесса структуро- и фазообразо-вания стрежней диаметром до 40 мм при прерывистой закалке, позволяющая адекватно описывать размеры зон структурно-фазовых превращений.

3 Установлены механизмы, ответственные за формирование градиентных структурно-фазовых состояний композита и построены термокинетические траектории охлаждения стрежней.

Практическая значимость: Совокупность экспериментальных и теоретических результатов, полученных при проведении исследований, позволила:

1 Достичь понимания физической природы градиентных структурно-фазовых состояний, формирующихся при термическом упрочнении стержневой арматуры большого диаметра.

2 Использовать установленные закономерности формирования структуры и механических свойств низколегированных сталей для оптимизации технологических режимов Прерывистой закалки и повышения эксплуатационных свойств арматуры.

3 Разработать математическую модель кинетики процесса структурообра-зования при прерывистой закалке стержневых стальных изделий для прогнозирования структуры, сокращения затрат времени и труда на разработку оптимальной технологии термического упрочнения.

Экономический эффект от внедрения технологии составил 9 млн. рублей в

год.

Научные результаты работы могут быть использованы для развития теории структурно-фазовых превращений в сталях, а основные положения диссертации представляют интерес как учебный материал в курсе лекций по физике конденсированного состояния.

Достоверность результатов работы определяется корректностью поставленных задач, применением апробированных методик исследования, адекватностью используемых для расчета физико-математических моделей, надежными кор-

реляциями между экспериментальными данными и результатами, полученными теоретическим путем. Она обеспечивается обоснованностью применяемых методов современного физического материаловедения, необходимым и достаточным количеством экспериментального материала для корректной статистической обработки, сопоставлением полученных результатов с данными других авторов.

Положения, выносимые на защиту:

1 Математическая модель расчета температурных полей при структурооб-разовании в стержнях диаметром до 40 мм.

2 Закономерности формирования и эволюции градиентных структурно-фазовых состояний в экономнолегированных сталях в процессе термического упрочнения.

3 Механизмы у—>а превращения в различных сечениях стержней из стали 18Г2С с градиентным строением.

4 Результаты структурно обоснованного прогнозирования термокинетических траекторий охлаждения различных слоев арматурного прутка.

Личный вклад автора состоит в научной постановке задач исследования, анализе литературных данных, проведении расчетов по разработанной математической модели, проведении циклов термической обработки, выполнении металлографических и электронно-микроскопических исследований и механических испытаний, статистической обработке и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались на следующих научных конференциях и семинарах: V Международном семинаре им. Лихачева "Современные проблемы прочности", Старая Русса, 2001; Всероссийском семинаре "Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов", Москва, 2001; Межгосударственной научно-технической конференции "Современная металлургия начала нового тысячелетия", Липецк, 2001; Всероссийской научно-технической конференции "Физические свойства металлов и сплавов", Екатеринбург, 2001; Proceeding of the sixth China-Russian International Symposium on new materials and technologies "New Materials and Technologies in 21st Century" Beijing, China, 2001; Международной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в металлургии", Темир-тау, 2001; XVI Уральской школе металловедов-термистов "Проблемы физического металловедения перспективных материалов", Уфа, 2002; 5-го Собрания металловедов России, Краснодар, 2001; 8-й Международной конференции "Физико-химические процессы в неорганических материалах", Кемерово, 2001; Всероссий-

ской научно-практической конференции "Инновации в машиностроении", Пенза, 2001; 38-м семинаре "Актуальные проблемы прочности", Санкт-Петербург, 2001; Всероссийской конференции "Дефекты структуры и прочность кристаллов", Черноголовка, 2002; XIII Петербургских чтениях по проблемам прочности, Санкт-Петербург, 2002; V Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии в машиностроении", Пенза, 2002; 1-ой Евразийской научно-практической конференции "Прочность неоднородных структур", Москва, 2002; IX Международном семинаре "Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов", Екатеринбург, 2002; Symposium of Croatian metallurgical Society "Materials and Metallurgy", Opatia, Croatia, 2002; XL Международном семинаре "Актуальные проблемы прочности. Структура и свойства перспективных металлов и сплавов", Великий Новгород, 2002; 2-d Russia-China School-Seminar "Fundamental Problems and Modern Technologies of Material Science", Barnaul, 2002; I Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата, Якутск. 2002; International Conference "Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advantages and Challenges", Kiev, 2002; VII Международной конференции "Актуальные проблемы материаловедения. Градиентные структурно-фазовые состояния в сталях", Новокузнецк. 2003; XIV Петербургских чтениях по проблемам прочности, Санкт-Петербург, 2003; XIII Международной научной конференции "Проблемы современного материаловедения (Стародубов-ские чтения)", Днепропетровск, 2003.

Материалы диссертации опубликованы в более 35 печатных работах. Список основных их них приведен в конце автореферата.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, цитируемой литературы из 152 наименований, содержит 168 страниц машинописного текста. в том числе 80 рисунков и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлено обоснование актуальности проводимых исследований, отмечена научная новизна, практическая значимость и реализация результатов работы.

Первая глава, являющаяся обзорной, содержит анализ литературных данных о способах формирования градиентных структурно-фазовых состояний в сталях и методах упрочнения арматуры.

Рассмотрены результаты работ по повышению качества термически упроч-

ненной арматуры, в частности по предотвращению ее охрупчивания и коррозионного растрескивания. Приведены данные о влиянии легирующих элементов на комплекс механических свойств арматуры из углеродистой стали. Рассмотрены методы исследования фазовых превращений, происходящих при горячей пластической деформации и последующем ускоренном охлаждении, а так же методы математического моделирования превращения аустенита при неизотермических условиях. На основании проведенного анализа обоснованы цель и задачи настоящей работы.

Во второй главе приведены используемые в исследованиях материалы, методики проведения экспериментов и исследования структуры, фазового состава материала и механических свойств.

Материалом исследований являлась стержневая арматура номинальным диаметром 32-40 мм из сталей марок СтЗпс, СтЗГпс по ГОСТ 380 "Сталь углеродистая обыкновенного качества" и 18Г2С, 18Г2СФ по ГОСТ 5781 "Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций", химический состав которых соответствовал требованиям таблицы 1.

Прокатка арматуры проводилась на среднесортном стане 450. До получения готового профиля заготовка обжималась в 8-ми клетях черновой и 5-ти клетях чистовой группы. После выхода из последней клети стержни подвергались принудительному охлаждению до температур 500-600°С в линии стана, а затем доохлаждались на спокойном воздухе и резались на мерные длины. Термическое упрочнение проводилось по режиму прерывистой закалки, технологические параметры которой варьировались изменением скорости прокатки и температуры раскатов на выходе из последней клети, количеством включенных охлаждающих секций и давлением воды.

Изменение зеренной и субзеренной структуры стали проводили методами металлографии травленого шлифа (прибор МИМ-10) и просвечивающей электронной дифракционной микроскопии (прибор ЭМ-125). Фольги для ПЭМ-анализа готовили следующим образом: тонкие пластинки вырезали из массивного образца методом электроискровой эрозии и утоняли стандартным способом. Рабочее увеличение в колонне электронного микроскопа составляло 8000-80000 крат. Для идентификации фаз, присутствующих в материале, применялся дифракцион-

Таблица 1 - Химический состав исследованных сталей

Марка стали Содержание элементов. %

углерод кремний марганец ванадий сера фосфор

не более

Зпс 0.17-0.22 0,05-0,15 0,40-0,65 - 0,050 0,040

ЗГпс 0,17-0,22 20,15 0,80-1,10 - 0,050 0.040

18Г2С 0,18-0.22 0,60-0,90 0,60-1,60 - 0,030 0,040

18Г2СФ 0,18-0.22 0.60-0,90 1,20-1.60 0.02-0,12 0,030 0.040

ный анализ с использованием темнопольной методики и последующим индициро-ванием микроэлектронограмм. Изображения тонкой структуры материала были использованы для: классификации структуры по морфологическим признакам; определения размеров, объемной доли и мест локализации вторичных фаз и выделений; скалярной <р> и избыточной р± плотности дислокаций.

Определение механических свойств проката проводили стандартными методами: на растяжение по ГОСТ 1497 и ГОСТ 12004, на изгиб по ГОСТ 14019. Испытания на растяжение проводили на разрывных машинах УММ-200 и 7РС-2000, на твердость - приборе ПМТ-3.

Теоретическое определение параметров процесса охлаждения проводилось с помощью решения тепловой краевой задачи в осесимметричном случае для расчета температурных полей по радиусу и в зависимости от времени. Использовались полуэмпирические методики расчета диаграмм изотермического распада аустенита, имеющие вид аналитических зависимостей начала и конца времени превращения от температуры для различных фазовых составляющих.

В третьей главе предложена математическая модель расчета температурного поля и структурно-фазового состава, позволяющая определить влияние химического состава, условий прокатки и параметров охлаждения при прерывистой закалке на структуру стали по сечению арматурного стержня. Получено численное решение тепловой краевой задачи в осесимметричном случае с граничными условиями третьего рода, где коэффициент теплоотдачи выбирался в кусочно-постоянном виде, а его численные значения находились из сравнения расчётной и экспериментальной температур поверхности проката при выходе из установки термоупрочнения (УТУ). Характер распределения температуры в зависимости от времени для стали 18Г2С приведен на рисунке 1.

Из представленной зависимости следует, что температура арматурного стержня при прохождении секций УТУ меняется немонотонно, в отдельных сечениях создаются условия для протекания мартенситного превращения с последующим самоотпуском.

Для расчета фазового состава стали при неизотермическом превращении в зависимости от температурно-временной истории использованы схема рассуждений и алгоритмы расчетов, основанные на интеграле Штейнберга-Шейля. По предложенному алгоритму была составлена программа расчетов, позволяющая моделировать распределение структурно-фазового состава по сечению проката в зависимости от температурно-временных параметров прерывистого охлаждения.

В таблице 2 приведены данные по структурно-фазовому составу на момент выхода арматуры из УТУ, из которых видно, что в поверхностный слой состоит из мартенсита (—90%) и остаточного аустенита.

С помощью математического

„ . п моделирования определено сущест-

Рисунок 1 - Распределение температуры во

времени для различных сечений арматуры №40 вование в сечении стержня трех ха-при охлаждении в УТУ в течении 3,7 с (1 - 0,5;

2 -1; 3 - 2; 4 - 3; 5 - 4; 6 - 20 мм) рактерных структурных слоев:

- поверхностного слоя отпущенного мартенсита, который для арматуры диаметром 40 мм при скорости прокатки 6 м/с будет иметь толщину 3,2 мм, при скорости 8 м/с — 2,8, а при 10 м/с - 2,4;

- переходного слоя (разделяющего участки с монотонным и немонотонным спадом температуры на кривых рисунка 1), который составляет соответственно 2,5, 2,4 и 2,2 мм для различных скоростей прокатки;

- осевой зоны, где аустенит претерпевает диффузные превращения и вклад которой в упрочнение стержня менее значителен.

Найденные теоретические значения размеров слоев совпадают с экспериментально измеренными методами оптической микроскопии.

В четвертой главе, являющейся основной, изложены результаты, полученные при металлографических и электронно-микроскопических исследованиях структуры и фазового состава прутков из стали 18Г2С. Экспериментально подтверждено, что арматура, упрочненная методом прерывистой закалки в потоке прокатного стана, имеет слоистое строение и может быть отнесена к разряду структурных композитов.

Проведены исследования структуры и фазового состава отдельных слоев. Установлено, что структура осевой (центральной) зоны образуется в результате

Таблица 2 - Структурный состав по глубине стержня при прокатке со скоростями 6, 8 и 10 м/с

V, м/с г, мм мартенсит аустенит феррит

0.5 94 6 -

2 66.5 30 3,5

6 4 - 86 14

6 - 80 20

8 - 95 5

0.5 90 10 .

2 56 41 3

8 4 - 86 14

6 - 1 80 20

8 - 95 5

0.5 85 15 .

2 40 56 4

10 4 - 86 14

6 - 85 15

8 - 98 2

диффузионного у-»сс превращения с одновременным выделением частиц цементита (рисунок 2). Совмещение диффузионного у->а превращения с процессами ди-

Рисунок 2 - Электронно-микроскопическое изображение центра арматурного прутка стали 18Г2С ( а. б - светлопольные изображения, в. д - темные поля, полученные в рефлексах [139] РезС и [120] РезС, соответственно, г, е - микроэлектро-нограммы к (в) и (д), стрелкой указан рефлекс темного поля).

намической рекристаллизации приводит к существенному измельчению феррит-ного зерна данной зоны и замещению пластинчатого перлита "псевдоперлитом". По мере удаления от центра осевой зоны увеличивается скалярная плотность дислокаций, сосредоточенных в структуре псевдоперлита (от Ю10 см'2 в центре до 3-Ю10см"2 на расстоянии 15 мм от поверхности охлаждения) и амплитуда кривизны-кручения кристаллической решетки, как ферритных зерен, так и областей псевдоперлита.

Показано, что структура переходного слоя формировалась в два этапа. На стадии охлаждения, в результате распада твердого раствора углерода в ГЦК кристаллической решетке (у-фаза, аустенит), образовалась двухфазная смесь, состоящая из частиц карбида железа сферической (глобулярной) морфологии, расположенных в аустенитной матрице. На стадии самоотпуска, под действием тепла осе-

и

вого объема прутка, наблюдается диффузионное у—»а превращение с дополнительным выделением -частиц карбида железа игольчатой (пластинчатой) морфологии (рисунок 3). Дано объяснение смены морфологии частиц карбидной фазы.

Рисунок 3 - Электронно-микроскопическое изображение структуры переходного слоя стали 18Г2С. Светлопольные изображения ("В" - пластины видманштетгова феррита).

Структура поверхностного слоя (толщиной ~3 мм) на стадии охлаждения формируется в результате мартенситного у—>а превращения. Последующий самоотпуск привел к релаксации дислокационной субструктуры, фрагментации кристаллов мартенсита и образованию центров рекристаллизации, а также интенсивному протеканию процесса карбидообразования (рисунок 4). Схематически результаты данных исследований, отражающие слоистое строение арматурного стержня, приведены на рисунке 5.

Сведения о структуре и фазовом составе арматурного прутка, полученные методами дифракционной электронной микроскопии тонких фольг и изложенные выше, позволили восстановить температурно-кинетическую траекторию охлаждения различных слоев образца стали 18Г2С при термоупрочнении путем прерывистой закалки (рисунок 6).

В поверхностном слое, в результате быстрого снижения температуры стали,

Рисунок 4 - Электронно-микроскопическое изображение структуры поверхностного слоя арматурного прутка стали 18Г2С (а, г, ж - светлопольные изображения; б, д, з -темные поля, полученные в рефлексах [141] Ре3С, (б), [149] РезС (д) и [120] Р'езС (з); в. е, и - микроэлектронограммы к (а), (г) и (ж), стрелкой указан рефлекс темного поля). Стрелками указаны частицы цементита, расположенные на границах (а) и субграницах (г) кристаллов мартенсита, на дислокациях (ж).

произошло переохлаждение аустенита ниже точки мартенситного превращения. Последнее способствовало у => а превращению по сдвиговому механизму с образованием структуры пакетного мартенсита. Под действием остаточного тепла, сохранившегося в объеме прутка, температура поверхностного слоя после выхода из УТУ повысилась, что привело к протеканию процесса "самоотпуска", вызвавшего распад пересыщенного твердого раствора и преобразование дислокационной субструктуры кристаллов мартенсита (рис. 6а). Формирование структуры осевой зоны происходило при

стали 18Г2С (Ф - зерна феррита; П - колонии пластинчатого перлита; Пп - "псевдоперлит";

В - видманштеттов феррит; Ц - частицы цементита, образовавшиеся по реакции 7->а+Ре3С; Цу - частицы цементита, образовавшиеся при распаде переохлажденного аустенита по реак-ии у—>у+ РезС).

сравнительно медленном охлаждении, когда у->а превращение полностью завершается в перлитной области (рисунок 66, кривая 1). Смещение термокинетической кривой в сторону меньших времен охлаждения привело к измельчению зеренной структуры а-фазы и замещению структуры пластинчатого перлита "псевдоперлитом".

Формирование структуры переходного слоя обусловлено переохлаждением и последующим распадом аустенита с образованием частиц карбида железа глобулярной морфологии (рисунок 6в). Структура видманштеттова феррита в стали 18Г2С формируется при сравнительно высокой скорости охлаждения, что приводит к переохлаждению аустенита и смещению у-»сс превращения в область образования бейнитной структуры (рисунок 6г). Последующий отогрев данного слоя приводит к выделению карбидов различного состава и дисперсности в ферритной и перлитной областях.

В пятой главе представлены результаты исследования влияния технологи-

Рисунок 6 - Диаграммы превращения аустенита в стали 18Г2С, демонстрирующие термо-кинетические траектории превращений, реализующихся в технологии прерывистой закалки арматурного прутка диаметром 40 мм (сплошная линия -изменение температуры слоя прутка на стадии активного охлаждения; пунктирная линия - на стадии прекращения внешнего воздействия). А - аустенит, Ф -феррит, П - перлит, Б - бейнит, М - мартенсит.

ческих параметров и размерного фактора на механические свойства арматуры диаметром 32 и 40 мм из углеродистых и низколегированных сталей. Отрабатывались режимы термического упрочнения в потоке прокатного стана 450, обеспечивающие упрочнение на уровень значений предела текучести не менее 460 (класс 460 по стандарту Великобритании ВЭ 4449) и 500 МПа (класс Ат500С по ГОСТ 10884).

В результате ускоренного охлаждения по режиму прерывистой закалки для сталей СтЗпс и СтЗГпс достичь требуемой величины предела текучести не уда-

лось. Для арматуры из стали 18ГС предел текучести на уровне 500 МПа получен при ускоренном охлаждении в течение 3,7 с, однако малый запас прочности и низкая производительность стана не позволяют рекомендовать их к внедрению.

Результаты упрочнения стали 18Г2С показывают, что ускоренное охлаждение в течение 3,7 с обеспечивает получение значений ств = 715 и сгт = 600 МПа при хорошей пластичности (55 = 25%). Уменьшение времени охлаждения до 3,1 с снижает уровень прочностных свойств на ~50 МПа при сохранении пластичности, а до 2,8 с - выводит предел текучести на нижнюю границу нормируемого интервала (500 МПа).

В результате исследований для практического использования выбраны температурно-скоростные варианты прокатки и охлаждения (в табл. 3 режимы 3 для арматуры диаметром 32 мм и 2 - диаметром 40 мм) стержней из стали 18Г2С.

Измеряли микротвердость по сечению арматуры. Полученные зависимости условно можно разбить на 3-й участка, длины которых соответствуют структурным слоям стержней. С уменьшением времени охлаждения в УТУ общий уровень твердости сечения не изменяется, однако сокращаются длины 1-го (поверхностный слой) и 2-го (переходный слой) участков. Для ускоренного охлаждения по оптимальному варианту (режим 3, табл.3) получены следующие результаты: до глубины ~3 мм микротвердость равна 350 МПа, на участке 3-5,4 мм она неравномерно снижается до 270 МПа и далее до центра стержня остается практически постоянной на уровне 240 МПа.

Определяли прочностные характеристики отдельных структурных слоев при растяжении, исходя из условия, что усилие разрыва целого стержня равно сумме усилий, необходимых для разрыва каждого слоя. Выявлено, что при значении временного сопротивления исходного стержня 660 МПа для структурных слоев оно равно: 801,8 МПа для поверхностного, 665,9 МПа - для переходного и 544 МПа - для осевого. Такой дифференцированный вклад структур, сформировавшееся при термическом упрочнении, и обеспечивает получение механических

Таблица j - Результаты упрочнения армат>ры из стали 182ГС

Давление волы. Механические свойства

„ V. м/с МПа

2 т. с К1 К2 КЗ К4 с» МПа о» МПа 5<, % IQ изгибе разпн бом

32 6 3,7 800 680 20

40 715 600 25

32 7 3.1 770 640 22

40 1,5 1,5 0.8 665 555 25 удовл.

32 700 580 24

40 650 520 26

4 32 10 660 540 26

40 610 490 27

свойств арматуры на уровне классов прочности 460 по ВБ 4449-97 и Ат500С по ГОСТ 10884.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Разработана математическая модель расчета распределения температурных полей и структурно-фазового состава стальных стержней. Составлена программа расчета распределение фаз по сечению арматурного стержня диаметром 40 мм из стали 18Г2С, термически упрочненного по режиму прерывистой закалки.

2 Формирование и эволюция градиентных структурно-фазовых состояний при охлаждении стержней методом прерванной закалки связано с действием различных механизмов у-><х превращения:

- в осевой (центральной) зоне - диффузионный распад аустенита при одновременном выделении частиц цементита, что приводит к измельчению ферритного зерна и замещению пластинчатого перлита псевдоперлитом;

- в переходном слое - образование двухфазной смеси из аустенитной матрицы с расположенными внутри нее частицами глобулярного карбида железа на стадии охлаждения и диффузионное у-»а превращение с дополнительным выделением частиц пластинчатого карбида железа на стадии самоотпуска;

- в поверхностном слое - образование мартенсита в результате бездиффузионного распада аустенита при охлаждении и фрагментация кристаллов мартенсита в результате релаксации дислокационной субструктуры, зарождение центров рекристаллизации и протекание процесса карбидообразования при отпуске за счет внутреннего тепла.

3 Установленный градиентный характер строения отдельных слоев стальных стержней из углеродистых и низколегированных сталей проявляется на разных структурных и масштабных уровнях. Показано, что структурно-фазовое состояние стержней из стали 18Г2С зависит от диаметра.

4 Изучено влияние степени легирования углеродистой стали и технологических параметров процесса прерывистой закалки на количество и толщину структурных слоев в сечении. Установлена связь, между структурами и механическими свойствами арматурных стержней диаметром 32-40 мм из стали 18Г2С. Прямыми испытаниями определены временное сопротивление и предел текучести отдельных структурных слоев.

5 Показано, что сведения о структуре и фазовом состоянии материала, полученные методами дифракционной электронной микроскопии, позволяют вое-

становить температурно-кинетическую траекторию охлаждения в сечении стержня. Проведено сопоставление траектории охлаждения с диаграммой превращения аустенита на примере стержня диаметром 40 мм из стали 18Г2С.

6 Для условий стана 450 ОАО "ЗСМК" выбран оптимальный состав стали и разработана технология термического упрочнения по режиму прерывистой закалки арматуры диаметром 32-40 мм на классы 460 по BS 4449 и Ат500С по ГОСТ 10884.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Сарычев В.Д., Юрьев А.Б. Напряженное состояние в упрочненной арматуре при учете градиентных структур // Научные труды V-ro международного семинара "Современные проблемы прочности". - Великий Новгород. - 2001.- Т.1.- С. 88-89.

2 Юрьев А.Б. Формирование градиентных структурно-фазовых состояний при термическом упрочнении арматуры большого диаметра в потоке сортовых станов / Юрьев А.Б., Козлов Э.В., Громов В.Е, и др. // Труды V-ro Международного семинара им. Лихачева "Современные проблемы прочности". - Старая Русса. -2001. - Т.1. - С. 127-130.

3 Юрьев А.Б. Термоупрочнение арматуры большого диаметра в потоке прокатных станов / Юрьев А.Б., Громов В.Е., Чинокалов В.Я. // Труды семинара "Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов". - Москва. - 2001. - С. 63.

4 Сарычев В.Д. Исследование формирования и теоретического моделирования структуры проката при поверхностном охлаждении арматуры в условиях прокатного стана 450 ОАО "ЗСМК" / Сарычев В.Д., Юрьев А.Б., Чинокалов В.Я. и др. // Труды семинара "Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов". - Москва. - 2001. - С. 79.

5 Юрьев А.Б. Применение несимметричного тензора напряжений при анализе процессов ОМД / Юрьев А.Б., Базайкин В.И., Браунштейн O.E. и др. // Сборник научных трудов межгосударственной научно-технической конференции "Современная металлургия начала нового тысячелетия". - Липецк. - 2001. - Т.З. -С. 23-28.

6 Yuriev A. New technology of termohardening of round roll Proceeding of the sixth / Yuriev A., Gromov V., Chinokalov V. // Shina-Russian International Symposium on new materials and technologies "New Materials and Technologies in 21 st Century". - Beijing. - China. - 2001. - p. 512.

7 Юрьев А.Б. Технология прерывистого охлаждения арматуры большого диаметра в потоке стана 450 ОАО "ЗСМК" / Юрьев А.Б., Чинокагтов В.Я., Громов В.Е. и др. // Труды Международной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в металлургии" - Темиртау. - 2001. - С. 192-193.

8 Юрьев А.Б. Математическое моделирование неизотермического превращения в доэвтектоидных сталях / Юрьев А.Б., Сарычев В.Д., Громов В.Е. // Сборник трудов 5-го Собрания металловедов России. - Краснодар. - 2001. - С. 53.

9 Юрьев А.Б. Математическое моделирование тепловой ситуации по сечению проката при охлаждении арматуры в линии термоупрочнения стана 450 ОАО "ЗСМК" / Юрьев А.Б., Сарычев В.Д., Громов В.Е. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Инновации в машиностроении". - Пенза. - 2001. - С. 82-86.

10 Юрьев А.Б. Моделирование напряженного состояния в упрочненных изделиях при растяжении / Юрьев А.Б., Сарычев В.Д., Громов В.Е. // Материалы 38-го семинара "Актуальные проблемы прочности". - Санкт-Петербург. - 2001. -Т.1. - С.23-25.

11 Юрьев А.Б. Моделирование фазовых превращений при прерывистом охлаждении арматуры в условиях прокатного стана / Юрьев А.Б., Сарычев В.Д., Громов В.Е. // Тезисы докладов XVI Уральской школы металловедов-термистов "Проблемы физического металловедения перспективных материалов"'. - Уфа. -2002. - С. 60.

12 Юрьев А.Б. Формирование градиентных структур при прерывистом термоупрочнении арматуры большого диаметра / Юрьев А.Б., Громов В.Е.. Цел-лермаер В.Я. и др //Тезисы докладов Всероссийской конференции "Дефекты структуры и прочность кристаллов". - Черноголовка. - 2002. - С. 82-86.

13 Юрьев А.Б. Разработка технологии упрочнения стержневой арматуры диаметром 32-40 мм на класс А500С / Юрьев А.Б., Недорезов В.А., Чинокалов В.Я. и др. // Сталь,- 2002. - №2. - С. 68-69.

14 Юрьев А.Б. Прерывистое охлаждение арматуры большого диаметра в потоке стана 450 / Юрьев А.Б., Сарычев В.Д., Чинокалов В.Я. // Известия вузов. Черная металлургия. - 2002. - №2. - С. 44-46.

15 Юрьев А.Б. Технология упрочнения стержневой арматуры большого диаметра / Юрьев А.Б.. Целлермаер В.Я., Чинокалов В.Я. и др. // Тезисы докладов XIII Петербургских чтений по проблемам прочности. - С.-Петербург .- 2002. - С. 10.

16 Юрьев А.Б. Создание градиентных структур при прерывистом термоуп-

рочнении арматуры большого диаметра / Юрьев А.Б., Чинокалов В.Я., Целлермаер

B.Я. и др. // 1-я Евразийская научно-практическая конференция "Прочность неоднородных структур". - Москва. - 2002. - С. 23.

17 Юрьев А.Б. Градиентные структурно-фазовые состояния в арматуре из малоуглеродистых сталей / Юрьев А.Б., Чинокалов В.Я., Козлов Э.В. и др. // IX Международный семинар "Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов". - Екатеринбург. - 2002. - С. 73.

18 Козлов Э.В. Кривые течения, механизмы разрушения и размерный эффект малоуглеродистых низколегированных сталей с квазикомпозитной структурой / Козлов Э.В., Юрьев А.Б., Громов В.Е.// Известия вузов. Физика. №3. - 2002. -

C. 49-61.

19 Yuriev А.В. Formation of gradient structure-phase states at rolling of big diameter armatures / Yuriev A.B., Gromov V.E., Kovalenko V.V. et al. // The 2-d Russia-Chinese School-Seminar "Fundamental problems and modern technologies of material science (FP MTMS). - Barnaul. - 2002. - p. 60.

20 Юрьев А.Б. Формирование градиентных структурно-фазовых состояний в арматуре большого диаметра при прерывистой закалке / Юрьев А.Б., Громов

B.Е., Коваленко В.В. и др. // XL Международный семинар "Актуальные проблемы прочности". - С.-Петербург. - 2002. - С.31.

21 Юрьев А.Б. Формирование и управление градиентными структурно-фазовыми состояниями в арматуре прерванной закалкой / Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф., Коваленко В.В. и др. // XIV Петербургские чтения по проблемам прочности. - С.-Петербург. - 2003. С. 196-197.

22 Yuriev А.В. Formation of gradient structure phase states at rolling of big diameter armatures / Yuriev A.B., Gromov V.E., Kovalenko V.V. etc. // Proceeding of International Conference "Science for materials in the Frontier of Centures: Advantages and Challenges". - Kiev. - Ukraine. - 2002. - p. 335-337.

23 Чинокалов В.Я. Оптимальные режимы упрочнения арматуры класса А500С после прокатки с повышенной скоростью / В.Я. Чинокалов, А.Б. Юрьев, О.Ю. Ефимов и др. // Сталь. - 2003. - №2. - С. 94-96.

24 Юрьев А.Б. Эволюция структуры и свойств при термомеханическом упрочнении арматуры большого диаметра / А.Б. Юрьев, В.Я. Чинокалов, И.А. Михаленко и др. // Сборник научных трудов "Строительство, материаловедение, машиностроение" XIII Международной научной конференции "Проблемы современного материаловедения (Стародубовские чтения)". - Днепропетровск. - 2003. - Т.1. -

C. 49-59.

Изд. лиц. № 01439 от 05.04.2000. Подписано в печать 08.05.2003 Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная Усл. печ. л. 1,22 Уч. изд. л. 1,37 Тираж 100 экз. Заказ 536

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

V

к

2oo7-¿I

п.п. Наименование раздела стр.

Введение

1 Состояние вопроса и постановка задачи

1.1 Градиентные структурно-фазовые состояния

1.2 Классификация и параметры градиентных структур

1.3 Производство стержневой арматуры

1.4 Способы упрочнения стержневой арматуры

1.5 Термическое упрочнение арматурных стержней

1.5.1 Электротермическое упрочнение

1.5.2. Термическое упрочнение

1.5.3 Термическое упрочнение стержней на Западно-Сибирском металлургическом комбинате

1.5.4. Термическое упрочнение арматуры на Молдавском металлургическом заводе

1.5.5 Термическое упрочнение прутков на Макеевском металлургит ческом комбинате

1.5.6 Термическое упрочнение прутков на других металлургических заводах

1.6 Качество термически упрочненной арматуры

1.6.1 Водородное охрупчивание арматуры

1.6.2 Старение стержневой арматуры

1.6.3 Коррозионное растрескивание арматуры

1.6.4 Повышение коррозионной стойкости арматуры легированием

1.6.5 Повышение коррозионной стойкости арматуры при термическом упрочнении

1.7 Арматура из низколегированной стали, содержащей ванадий

1.8 Результаты исследования фазовых превращений

1.9 Моделирование процесса превращения аустенита в неизотермических условиях

1.10 Выводы

1.11 Постановка задачи исследования.

2 Методики исследования структуры, фазового состава и механических свойств

2.1 Материал исследования

2.2 Методики металлографических исследований

2.3 Методики исследования с использованием просвечивающей? дифракционной электронной микроскопии

2.3.1 Определение объемной доли дислокационной субструктуры

2.3.2 Определение скалярной плотности дислокаций

2.3.3 Определение избыточной плотности дислокаций

2.3.4 Определение параметров дислокационной субструктуры

2.3.5 Определение средних размеров и объемной доли частиц карбидной фазы

2.4 Методики исследования механических свойств

2.4.1 Испытания на растяжение

2.4.2 Испытания на изгиб и изгиб с разгибом

2.4.3 Испытания на микротвердость

2.4.4 Определение механических свойств структурных слоев

2.5 Теоретическое исследование процесса охлаждения стержней : 63,

3 Моделирование процесса структурообразования при прерывистом охлаэедении стержней

3.1 Нахождение температурных полей

3.2 Построение изотермических диаграмм распада переохлажденного аустенита . 72

3.3 Расчет структурно-фазового состава при неизотермических условиях ~ . . .,:.!

3.4 Кинетика распада аустенита

3.5 Выводы

4 Исследование структуры и фазового состава стержневой арматуры из стали 18Г2С

4.1 Металлографический анализ зеренного ансамбля

4.2 Электронно-микроскопический дифракционный анализ структурно-фазового состояния

4.2.1 Осевая зона прутка

4.2.2 Переходный слой в сечении стержня

4.2.3 Поверхностный слой

4.3 Градиентный характер структуры прутка большого диаметра

4.4 Структурно-фазовое состояние, формирующееся в . прутках малого диаметра

4.5 Фазовая траектория структурообразования при термическом упрочнении методом прерывистой закалки

4.6 Выводы

5 Разработка технологии термического упрочнения стержневой арматуры

5.1 Состояние вопроса

5.2 Установка термического упрочнения в линии стана

5.3 Термическое упрочнение арматуры из стали 18Г2С

5.4 Термическое упрочнение арматуры других марок стали

5.4.1 Арматура из стали СтЗпс

5.4.2 Арматура из стали СтЗГпс

5.4.3 Арматура из стали 18ГС

5.5 Исследование механических свойств стержней из стали 18Г2С

5.5.1 Арматура диаметром 32 и 40 мм

5.5.2 Влияние размерного фактора на механические свойства

5.5.3 Влияние технологических параметров на механические свойства 140"

5.5.4 Микротвердость арматурного прутка '

5.5.5 Механические свойства структурных слоев

5.6 Выпуск промышленных партий арматурных стержней

5.7 Выводы 149.

В настоящее время основным направлением увеличения прочности металлопроката без широкого привлечения дорогостоящих легирующих материалов являются технологии термического упрочнения, связанные с принудительным охлаждением раскатов в линии прокатных станов. Первые описания структур прерывистого охлаждения и механизмов их образования встречаются в работе [1], теоретические основы процесса заложены в работах [2, 3]. Вопросам прерывистого охлаждения посвящено большое число работ [4-7].

Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат" (далее: ЗСМК, комбинат) выпускает широкий, как по виду и назначению, так и по марочному составу и служебным свойствам, сортамент стержневой арматуры (далее: стержень, пруток, арматура). Значительный объем его (~ 900 тысяч.тонн в год).составляет.арматура №№5-28 (далее: номинальный диаметр, диаметр) различных классов прочности (ат = 300-1000 МПа). Термическое упрочнение арматуры осуществляется в линии .мелкосортных станов 250 по режиму прерывистой закалки. Используются. стали марок Зпс, 5пс, 25Г2С, 35ГС, 22С и 28С и другие. Действующие установки термического упрочнения. (УТУ) и. накопленный технологический опыт- позволяют получать градиентное структурное состояние, обеспечивающее уровень прочностных свойств стержневой арматуры диаметром 10-28 мм до значений предела текучести (стт) 1000 МПа [4]. : ' .

Применение. принудительного охлаждения стали в линии стана для упрочнения стержней обеспечивает наиболее эффективное использование дорогостоящих легирующих, материалов при одновременном -повышении эксплуатационной надежности изделий. При этом .получение требуемого комплекса прочностных, и ,пластических свойств требует понимания физической природы структурных изменений всех уровней, протекающих в сталях.в процессе сложных деформационных и термических воздействий.

Выяснение физических механизмов формирования и эволюции структурно-фазовых состояний в сталях является одной из важных задач современной физики конденсированного состояния, поскольку лежит в основе разработки и создания эффективных способов повышения служебных характеристик сталей.

Экспериментальные исследования структур и фазового состояния, формирующихся в сечении стержней в результате прерывистой закалки, очень важно для понимания механизмов и уточнения температурно-временных интервалов превращения аустенита и позволит целенаправленно изменять структуру и механические характеристики арматуры.

Исследование термической обработки должно вюцочить, в себя сопоставление макрохарактеристик реального технологического процесса с данными модельных представлений, установление связей между эволюцией структуры и механических свойств. Варьирование технологическими параметрами (скорость и температура прокатки, количество и порядок включения участков принудительного охлаждения УТУ и т.д.) определяет изменение температуры от времени в сечении стержня в процессе прерывистого охлаждения, т.е. структурно-фазовое состояние стали. Формирующиеся структуры и субструктуры неоднородны по сечению арматуры. Тип дислокационных субструктур, размеры, и зеренный; состав структурных зон и (определяют механические и коррозионные свойства проката, сопротивление арматуры деформированию и разрушению в процессе эксплуатации.

Основным недостатком сегодняшнего состояния технологии термического упрочнения является её эмпирический характер, когда положительный результат во многом достигается, методом проб и ошибок. Указанное полог жение можно преодолеть, созданием математической модели, кинетики процесса структурообразования, позволяющей прогнозировать размеры и зеренный состав зон структурно-фазовых превращений в зависимости, от технологических параметров режимов охлаждения стальных стержней. Это позволит с научно обоснованных позиций подходить к выбору состава сталей и режи7 мов принудительного охлаждения при производстве арматурного проката различных классов прочности [8, 9].

С целью расширения рынка сбыта прокатной продукции и удовлетворения потребностей строительной индустрии в последнее время на комбинате началось освоение производства стержневой арматуры диаметром 32-40 мм, термически упрочненной в линии стана 450 на классы 460 по В8 4449 (Великобритания) и Ат500С по ГОСТ 10884. При этом в ходе технологического процесса стальной прокат претерпевает пластические деформации различного вида, степени и интенсивности и неоднородные по сечению термические воздействия. В результате в металлическом материале, происходят изменения структурного и., фазового состава, формируются различные типы дислокационных субструктур. Эти процессы, с другой стороны, серьезным образом влияют на формирование комплекса прочностных и пластических свойств, сопротивление деформированию и разрушению материала. Следоваг тельно, изучение процессов, протекающих в ходе термической обработки углеродистых и низколегированных сталей, является актуальным и представляв ет несомненный научный, и практически интерес. ,

Работа выполнялась в соответствии с Федеральной научно-технической программой "Интеграция" (2000-2004 гг.), грантами Министерства образования .-РФ. по фундаментальным проблемам металлургии (1999* ^ * 1

2002гг.), тематическими планами Сибирского государственного индустриального университета.

Цель работы: установление физической природы и закономерностей формирования и эволюции градиентных структурно-фазовых; состояний эко-номнолегированных углеродистых, сталей в процессе термического упрочнен ния. Для достижения цели в ходе работы решались следующие задачи:

1 Создание математической модели расчета температурных полей и кинетики структурно-фазовых превращений, позволяющей прогнозировать свойства термически упрочненного проката. ,

2 Металлографические и электронно-микроскопические исследования формирования и эволюции фазового состава, зеренного ансамбля и внутри-зеренной субструктуры арматуры, подвергнутой ступенчатому охлаждению.

3 Установление механизмов 7-» а превращения в различных сечениях стержней из стали 18Г2С с градиентным строением.

4 Изучение влияния легирования кремнием и марганцем и технологических параметров процесса прерывистой закалки на количество и толщину структурных слоев в сечении арматурных стержней.

5 Установление связей между структурно-фазовыми состояниями и механическими свойствами арматуры диаметром 32 и 40 мм. ,

Научная новизна заключается в том, что:

1 Впервые методами физического материаловедения,проведены комплексные послойные исследования структуры, фазового состава, дислокационной субструктуры стержней из экономнолегированных марок сталей, подвергнутых термическому упрочнению с образованием градиентного.: строения. г ; ,

2 Предложена, математическая модель процесса структуру- и фазооб-разования стрежней диаметром до 40 мм при прерывистой закалке, позволяющая адекватно описывать размеры зон структурно-фазовых превращений.

3 Установлены механизмы, ответственные за формирование градиент? ных структурно-фазовых, состояний композита и построены термокинетические траектории охлаждения стрежней,

Практическая значимость: Совокупность экспериментальных и теоретических результатов, полученных при проведении исследований, позволила: . ,

1 Достичь понимания, физической природы градиентных структурно-фазовых состояний, формирующихся при термическом упрочнении стержневой арматуры большого диаметра. ■ " ' • | • •

2 Использовать установленные закономерности формирования структуры и механических свойств низколегированных сталей для оптимизации технологических режимов прерывистой закалки и повышения эксплуатационных свойств арматуры.

3 Разработать математическую модель кинетики процесса структуро-образования при прерывистой закалке стержневых стальных изделий для прогнозирования структуры, сокращения затрат времени и труда на разработку оптимальной технологии термического упрочнения.

Экономический эффект от внедрения технологии составил 9 млн. рублей в год.

Научные результаты работы могут быть использованы для развития теории структурно-фазовых превращений в сталях, а основные положения диссертации представляют интерес как учебный материал в .курсе лекций, по физике конденсированного состояния.

Достоверность результатов работы определяется корректностью поставленных задач, применением ^пробированных методик исследования, адекватностью используемых для расчета физико-математических моделей, надежными корреляциями между экспериментальными данными и результатами, полученными, теоретическим путем. Она обеспечивается обоснованностью применяемых методов современного физического материаловедения, необходимым и достаточным количеством экспериментального материала для корректной статистической обработки, сопоставлением полученных результатов с данными других авторов. . . |; .

Положения, выносимые на защиту: , •• 11!;.

1 Математическая модель расчета температурных полей при структу-рообразовании в стержнях диаметром до 40 мм.

2 Закономерности формирования и эволюции градиентных структур-, но-фазовых состояний в эконрмнолегированных сталях в процессе термического упрочнения.

3 Механизмы а превращения в различных сечениях стержней из t стали 18Г2С с градиентным строением.

4 Результаты структурно обоснованного прогнозирования термокинетических траекторий охлаждения различных слоев арматурного прутка.

Личный вклад автора состоит в научной постановке задач исследования, анализе литературных данных, проведении расчетов по разработанной математической модели, проведении циклов термической обработки, выполнении металлографических и электронно-микроскопических исследований и механических испытаний, статистической обработке и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались на следующих научных конференциях и семинарах: V Международном семинаре им. Лихачева "Современные проблемы прочности", Старая Русса, 2001; Всероссийском семинаре "Бернщгейновские;^тения по термомеханической обработке металлических материалов", 1у1осква, 2001; Межгосударственной научно-технической конференции "Современная мег таллургия начала нового тысячелетия", Липецк, 2001; Всероссийской научно-; технической конференции "Физические свойства металлов и сплавов", Екатеринбург, 2001; Proceeding of the sixth China-Russian International Symposium on new materials and.technologies "New Materials and Technologies in 2if Септ tury" Beijing, China, 2001; Международной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в металлургии", Темиртау, 2001; XVI Уральской школе металловедов-термистов "Проблемы физического металловедёт ния перспективных .материалов", Уфа, 2002; 5-го Собрания ;металловедов России, Краснодар, 2001;. 8-й.Международной .конференции "Физико-химические процессы, в неорганических материалах", Кемерово, 2001; Всероссийской научно-практической конференции "Инновации в машиностроении", Пенза, 2001; 38-м семинаре "Актуальные проблемы прочности", Санкт

Петербург, 2001; Всероссийской конференции "Дефекты структуры и прочность кристаллов", Черноголовка, 2002; XIII Петербургских чтениях по проблемам прочности, Санкт-Петербург, 2002; V Всероссийской научно-практической конференции-"Современные технологии в машиностроении", Пенза, 2002; 1-ой Евразийской научно-практической конференции "Прочность неоднородных структур", Москва, 2002; IX Международном семинаре "Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов", Екатеринбург, 2002; Symposium of Croatian metallurgical Society "Materials and Metallurgy", Opatia, Croatia, 2002; XL Международном семинаре "Актуальные проблемы прочности. Структура и свойства перспективных металлов и сплавов", Великий Новгород, 2002; 2-d Russia-China School-Seminar "Fundamental Problems and Modern Teclmologies of Material Science", Barnaul, 2002; I Евразийском симпозиуме по . проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата, Якутск, 2002; International Conference "Science for Materials in^the Frontier of Centuries: Advantages, and Challenges", Kiev, 2002; VII Международной конференции "Актуальные, проблемы материаловедения. Градиентные структурно-фазовые состояния в сталях", Новокузнецк, 2003; XIV Петербургских чтениях по . проблемам. прочности, Санкт-Петербург, 2003; XIII Международной научной конференции "Проблемы современного материаловедения (Стародубовские чтения)", Днепропетровск, 2003.

Материалы диссертации опубликованы в более 35 печатных, работах. Список основных их них приведен в конце автореферата.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, цитируемой литературы из .1.52 наименований, содержит 168 страниц машинописного текста, в том числе 80 рисунков и 17 таблиц, : . , . ;

ОСНОВНЫЕ выводы

1 Разработана математическая модель расчета распределения температурных полей и структурно-фазового состава стальных стержней. Составлена программа расчета распределения фаз по сечению арматурного стержня диаметром 40 мм из стали 18Г2С, термически упрочненного по режиму прерывистой закалки.

2 Формирование и эволюция градиентных структурно-фазовых состояний при охлаждении стержней методом прерывистой закалки связано с действием различных механизмов у—>а превращения:

- в осевой (центральной) зоне - диффузионный распад аустенита при одновременном выделении, частиц цементита, что приводит к измельчению ферритного зерна и замещению пластинчатого перлита псевдоперлитом;

- в переходном, слое г образование двухфазной смеси.и? аустенитной матрицы с расположенными внутри . нее частицами глобулярного карбида железа на стадии охлаждения и диффузионное у—»а превращение с дополнительным выделением частищпластинчатого карбида железа на стадии самоотпуска;

- в поверхностном, слое — образование мартенсита в результате бездиффузионного распада аустенита при охлаждении и фрагментация кристаллов мартенсита в. результате релаксации дислокационной субструктуры, зарождение центров рекристаллизации и протекание процесса.карбидообразр^ вания при отпуске за счет внутреннего.тепла. . . . I ., : .

3 Установленный градиентный характер строения отдельных слоев стальных стержней из углеродистых и низколегированных сталей проявляется на разных структурных.и масштабных уровнях. Показано, что структурно-фазовое состояние стержней из стали 18Г2С зависит от диаметра.

4 Изучено влияние, степени легирования углеродистой (стали и технологических параметров процесса прерывистой закалки на количество и толщину структурных слоев в сечении. Установлена связь,= между структурами и механическими свойствами арматурных стержней диаметром 32-40 мм из стали 18Г2С. Прямыми-испытаниями определены временное сопротивление и предел текучести отдельных структурных слоев.

5 Показано, что сведения о структуре и фазовом состоянии материала, полученные методами дифракционной электронной микроскопии, позволяют восстановить температурно-кинетическую траекторию охлаждения в сечении стержня. Проведено сопоставление траектории охлаждения с диаграммой превращения аустенита на примере стержня диаметром 40 мм из стали 18Г2С.

6 Для условий стана 450 ОАО "ЗСМК" выбран оптимальный состав стали и разработана технология термического, упрочнения по режиму прерыг вистой закалки арматуры диаметром 32-40 мм на классы 460 по В8 4449 и Ат500С по ГОСТ 10884. .

1. Термическое упрочнение проката/ К.Ф. Стародубов, И.Г. Узлов,

2. B.Я. Савенков и др.; под.ред. К.Ф.-Стародубова М.: Металлургия, .1970. -367 с.

3. Большаков В.И. и др. Термическая обработка стали повышенной прочности / В.И. Большаков, К.Ф. Стародубов, М.А. Тылкин М.: Металлургия, 1977.-200 с.

4. Грдина Ю.В., Зубарев В.Ф. Термическая обработка рельсов. М.: Издательство АН СССР, 1950. - 340 с.

5. Освоение массового производства арматурной стали повышенной надежности класса А400С для железобетона / P.C. Айзатулов, В.Т. Черненко,

6. C.А. Мадатян и др. // Сталь. 1998. - № 6. - С. 53-58.

7. Одесский П.Д. и др. Упрочнение в потоке станов низкоуглеродистых сталей,/ П.Д. Одесский, С.И. Тишаев, Н.Д. Бахтеева // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. - № 9. - С. 36-38.

8. Кудлай А.С.;,- Дементьева. Ж.А. Формирование в стали микроструктуры переходной зоны при. прерывистой закалке и структурной неоднородности при двухстадийном охлаждении // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. - №2. - С. ,11-14. , ■ |

9. Градиентно-фазовые структуры в рельсовой стали / Под ред. В.Е. Громова, В.А. Бердышева, Э.В. Козлова М.: Недра, 2000. - 175 с. , ,

10. Исследование охлаждающих сред и разработка методики расчета коэффициента теплоотдачи с помощью ЭВМ / А.П. Бабич, В.Е. Сапожков, В.Н. Ермолаев и др. 7/ Металлургическая и горнорудная промышленность.,-1983. -№1. С. 20-22. ^ . •

11. Анализ теплофизической ситуации • при дифференцированной закалке / В.Д. Сарычев, В.А. Рыбянец,,В.В. Грачев и др. // Известия вузов. Черная металлургия. 2001. - №4.-С. 56-59.

12. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник: в 3 т. / Под ред. M.JI. Бернштейна, А.Г. Рахпггадта. М.: Металлургия, 1983. — Т. 1: Методы испытаний и исследований. - 352 с.

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

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

15. Электронно-лучевое модифицирование и борирование железоуглеродистых сплавов / H.H. Смирнягина, А.П. Семенов, И.Г: Сизов и др. // Физика и химия обработки материалов. 2000. - №3. - С. 44-49.

16. Механические свойства конструкционных сталей,- облученных тяжелыми высокоэнергетйческими ионами / Г.Г. Бондаренко, А.Ю. Дидык, К.А. Костин, А. Халил // Металлы, т 199ß. -'-№3. С. 82-83.r;

17. МеньшиковА.Э., Теплых А.Е. Структурно-магнитный фазовый переход в интерметаллиде в-NLMii при облучении быстрыми ионами 7/ Физика металлов и металловедение. -^; 2.000. №5. - С. 61-70. ¡-,

18. Механические свойства инструментальных сталей после плазменной поверхностной обработки / С.С. Самогутин, О.Ю. Нестеров, Т.А. Кйрй-. цева // Физика и химия обработки материалов. 2002. - №1. - С. '65-71.

19. Упроченеие массоперенос при импульсной плазменно-детонационной обработке сталей / А.Д. Погребняк, О.П. Кульментьева, B.C. Кшнякин и др. // Физика и химия обработки материалов. 2002. - №2. - С. 4048.

20. Модификация структуры и свойств поверхностных слоев углеродистых сталей при воздействии компрессионного плазменного потока / В.В. Углов, В.М. Анищик, В.В. Асташинский и др. // Физика и химия обработки материалов. 2002. - №3. - С. 23-28.

21. Мамаев А.И. и др. Диффузионная модель образования градиентных оксидных покрытий в микроплазменном режиме / А.И. Мамаев, Ж.М. Рамазанова, П.И. Бутягин // Физика и химия обработки материалов. 2002.

22. С. 18-22. , , ; Г , ,: М ! I w

23. Домбровский Ю.М., Бровер, A.B. . Обработка стали воздушно-плазменной дугойтсо сканированием //. Металловедение и термическая обработка металлов. 1999. - №1. - С. 10-13.

24. Сафонов А.И. Изучение структуры и твердости поверхности железоуглеродистых сплавов после их оплавления лазерным излучением // Металловедение и термическая обработка металлов. 1999. - №1. - ¡С. 7-9. .

25. Галенов П.К. и др. Структура и механические свойства конструкционной стали при лазерной высокоскоростной перекристаллизации, / П.К, Галенов, Е.В. Харанжевскцй, Д.А. Данилов // Физика металлов и материаловедение. 2002. - №2.,- С.; 100-110, . : л .

26. Исследование лазерного легирования стали 8Х4ГВ2ФН2С2Ю хромом / А. Амулявичюс, Ч. Сипавичус, А. Даугвила, Р. Давидонис // Физика металлов и материаловедение. 2002. - №3- - С. 52-58.

27. Танеев P.A.: Исследование лазерного термоупрочнения сталей маломощным ИК-излучением // Металлы. 2000. - №6. - С. 116-120. и

28. Гурьев В.А. и др. Влияние лазерной обработки на структуру и свойства среднеуглеродистой стали / В.А. Гурьев, Е.И. Тескер, Ф.В. Казак // Физика и химия обработки материалов. 1999. - №4. - С. 10-15.■ I.

29. Гуреев Д.М., Структурообразование при лазерно-ультразвуковом расплавлении поверхности быстрорежущих сталей // Физика и химия обработки материалов. 1998. - №2. - С. 41-44.

30. Гуреев Д.М. Лазерно-ультразуковое легирование поверхности стали // Физика и химия обработки материалов. 1998. - №1. - С. 73-76.

31. Татаурова Э.В. Влияние термоциклической обработки на структуру и свойства углеродистых сталей // Металлы. 2002. - №1. - С. 82-87.

32. Влияние термической обработки на структурные превращения и свойства высокоазотистых хромистых сталей / В.М. Блинов, A.B. Е^истра-тов, А.Г. Колесников, А.Г. Рахщтадт и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. - №6. - С. 19-25.

33. Структура стали Х21А13 и процессы фазовых превращений при неполной закалке высокоазотистых Fe-Cr-гСталей / Ю.Р. Немировский, M.jC. Хадыев, М.А. Филиппов и др.7/ Физика металлов и металловедение. 2002. -Т. 93. - №5.-С. 95-100. - -. . .

34. Зинченко CA. Структура, и. фазовый состав поверхностного слоя проволоки из коррозионно-стойких сталей после закалки в колпаковых печах // Металловедение л термическая обработка металлов. 2002. - №2. - С. 1519- .-V::,.,,,.:.,;: ск.,,. , . , .:-.,.,,

35. Полихандров Е.Л., Хайдоров А.Д. Влияние термоциклической обработки на структуру и свойства быстрорежущей стали электрошлакового переплава // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. -№10. - С. 19. v ; ., ,,, ,

36. Брусиловский Б.А. Особенности изменения структуры и твердости закаленных крупногабаритных валков из стали 9Х2МФ при отпуске. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1998. - №12. - С. 4-6.I

37. Кзырь Й.Г.', Бабкин В.Ю. Кинетика образования аустенита и формирование структуры в железоуглеродистых сплавах при импульсном нагреве. // Физика и химия обработки материалов. 2000. - №6. - С. 81-86.

38. Основы технологии обработки поверхности материалов гетерогенной плазмой / Е.А. Будовских, В.Д. Сарычев, В.Е. Громов и др. Новокузнецк: Издательство СибГИУ, 2002. - 170 с.

39. Ерманок Е.З. Эффективное применение стержневой горячекатаной термоупрочненной арматуры // Производство проката. 2000. - № 10. - С. 34-37.

40. Черненко В.Т. и др. Состояние, перспективы и пути развития производства стали для армирования железобетона / В.Т. Черненко, Ю.Т. Худик, С.А. Мадатян // Сталь. 1989. - № 11. - С. 83-86.

41. Мадатян С.А. Современные требования к качеству арматурной стали для обычнрго и предварительно напряженного железобетона // Бюллетень НТИ 4M. 1998.- № 8.- С. 27-29.

42. Мадатян С.А. Стержень стройиндустрии /ЛМетадлрснабжение и сбыт. 2001. - № 4. - С. 12-15,

43. Михайлов К.В. Становление современной номенклатуры; армаiтурных сталей // Бетоци железобетон. 1995. - № 2. - С. 6-8.

44. Совершенствование режимов термоупрочнения стержневой арматурной стали /. Б.Б. Быхйн, А.Т. Канаев, А.Ф. Капущак, A.A. Канаев // Сталь. 1998. - № 12. - С. 46-48.: :, : Т

45. Высокопрочные арматурные стали / А.П. Гуляев, A.C. Астафьев, М.А. Волкова и др.; подред. А.П. Гуляева М.:: Металлургия, 1966. - 139 с. ,

46. Узлов И.Г. Т.ермо^еханическре упрочнение проката эффективный путь энергосбережения и повышения качества металлопродукции // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1999. - № 5. - С. 61-63. .

47. Узлов, И.Г. и др. Влияние температурно-деформационной обработки стали на ее структурное состояние и уровень свойств / И.Г. Узлов, В.И.

48. Спиваков, Е.А. Шпак // Металловедение и термическая обработка металлов. -1997. № 1. - С. 16-18.,

49. Термомеханически упрочненная свариваемая арматурная сталь Ст4кп классов Ат-ПС и Ат-ШС / И.Г. Узлов, В.В. Калмыков, A.B. Осадченко и др. // Сталь. 1994. - № 7. - С. 55-57.

50. Маслаков A.A. Организация производства новых видов эконом-нолегированной арматурной стали классов А400С, А500С // Бюллетень НТИ 4M. 1998.-№5-6.-С. 40.

51. Мадатян С.А. Новое поколение арматуры железобетонных конструкций // Бетон и железобетон. 1998. - № 2. - С. 2-5.

52. Совершенствование процесса термоупрочнения арматурного проката / H.A. Богданов, А.Б. Сычков, В.П. Лесков и др. // Сталь. 1992. - № 5.-С. 65-69.

53. Бабич В.К., Узлов И.Г. Повышение механических.и эксплуатационных свойств сталей массового производства // Всесоюзная научно-техническая конференция: Тезисы докладов М., 1990. - С. 6-7.

54. Термическое упрочнение арматурной стали диаметром 32 мм /

55. B.М. Кондратенко, В.М Иващенко, М.Г. Эрлих и др. // Сталь. 1989. - № 6.1. C. 70-73.

56. Микляез П.Г. и др. Кинетика разрушения / П.Г. Микляев, Г.С. Нешпор, В.Г. Кудряшов М.: Металлургия, 1979. - 278 С.

57. Высокопрочная арматура из стали 35ГС, термически упррчнен^ ная с поверхностным .индукционным отпуском / Л.П. Стычинский, М.Г. Эрлих, И.Г. Хаит и др.//Сталь. 1980.-№ 9. - С. 815-817.

58. Гуляев А.П. и Кольцова^Е.М. Механические.свойства стали 20ГС, закаленной с прокатного нагрева // Сталь. 1989. - № 6. - С. 80-81. .

59. Новая горячекатаная, свариваемая арматура класса А500С / С.А. Мадатян, В.В. Дегтярев, Л.А. Збровский и др. // Бетон и железобетон. 20Q1, - № 1. - С. 12-14. .

60. Производство арматурной стали / JI.H. Левченко, A.C. Натанов,

61. Л.Ф. Машкин и др.; под ред. Л.Н. Левченко М.: Металлургия, 1984. - 136 с.

62. О природе разрушений высокопрочной термомеханически упрочненной арматурной стали / Б.А. Кустов, Н.В. Пушница, Е.М. Демченко и др. // Сталь. 1994. - № 6. - С. 69-69.

63. Забильский В.В., Величко В.В. О природе явления замедленного разрушения закаленной стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1993. - № 4. - С. 9-15.

64. Шаповалов В.М. Влияние водорода на структуру и свойства железоуглеродистых сплавов. М.: Металлургия, 1982. — 232 с.

65. Заика В.И. и др. И.Е. Влияние остаточного водорода на механические свойства готового проката / В.И. Заика, Ю.А. Кащенко,, И.Е. Силаева // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2000. - № 4. - С. 4547. , .; . . , . . . . , .

66. Разработки по изысканию экономичных составов и ресурсосберегающих технологий производства новых арматурных сталей / В.А. Вихлев-щук, Н.М. Омесь, Г.Ф. Боровиков и др. // Металл и литье Украины. 1996. -№ 1-2.-С. 11-14.

67. Экономичные малокремнистые арматурные стали классов А400 -А500 / В.А. Вихлевщук, Ю.Т. Худик, Ю.Н. Омесь и др. // Металл и литье Украины. 1997.- №^9.- С, 15-17.

68. Новая методика определения склонности арматурной стали к старению / ЬО.Т. Худик, В.А, Вихлевщук, Е.М. Рыбалка и др.¡//.Сталь. -1999. -№ 6. С. 63-65. . . .,. . . . ., . .

69. Повышение стойкости против коррозионного растрескивания-■7 ^ 159термомеханически упрочненной арматурной стали / С.И. Морозов, А.И. Погорелое, Е.М. Демченко и др. // Сталь. 1994. - № 6. - С. 66-74.

70. Мадатян С.А. Арматура железобетонных конструкций. М.: Во-ентехлит, 2000. - 256 с.

71. Узлов И.Г. и др. Прерывистое упрочение арматурной стали и ее усталостная прочность / И.Г. Узлов, А.И. Бабаченко, Ж.А. Дементьева // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2000. - № 6. - С. 37-38.

72. Одесский П.Д., и др. О теоретических основах прочности армат турной стали нового поколения / П.Д. Одесский, JI.A. Зборовский, Л.П. Аба-шева // Металловедение и термическая обработка металлов. 1993. - № 3. - С. 5-8.

73. Мельников Н.П. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1983.-543 с. . . . г

74. Дегтярев В.В. и др. Горячекатаная свариваемая арматурная сталь 20ГСФ класса А500С / В.В. Дегтярев, Л.А. Збровский, А.Е. Демидов // Сталь. -2001.-№2.-С. 58-59.

75. Шестеркин М.Н. Свойства арматурной стали класса, А500С, пр-ступающей на стройплощадки Москвы // Бетон и железобетон. 2001. - № 12. -С. 14- 15.

76. Попов A.A., Попова Л.Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита: Справочник термиста., -Свердловск: Машгиз, 1961. 430 с.

77. Уэндландт. У. .Термические методы анализа: Пер. с англ. / Под. ред. В.А. Степанова и В.А. Бернштейна- М.: Мир, 1978. 526 с.

78. Гвоздев Р.В., Борковский Ю.З. К вопросу измерения средней температуры круглого профиля в процессе закалки // Термическая и термомеханическая обработка сталей: Тематический отраслевой сборник ИЧМ МЧМ СССР. М: Металлургия, 1980. - № 9. - С. 65-67.

79. Васильев В.Г., Малевский Ю.Б. Дилатометр для исследования фазовых превращений при сварочном цикле // Физические методы исследования металлов: Сборник научных трудов АН УССР. Институт металлофизики. Киев: Наукова думка, 1981. - С. 144-148.

80. Парусов В.В., Борковский Ю.З. Дилатометрическое моделирование усложненных термических процессов в стали // Термическая и термомеханическая обработка сталей: Отраслевой сборник. М.: Металлургия, 1972. - № 1. - С. 82-85.

81. Влияние высокотемпературной пластической деформации на киг нетику превращения аустенита / В.М. Хлестов, A.A. Гоцуляк, ;Р.И. Энтин и др. // Физика и химия обработки материалов. 1979. - № 3. - С. 120-124.

82. Прерывистое охлаждение арматуры большого диаметра в потоке стана 450 / А.Б. Юрьев, В.Д.^Сарычев, В.Я. .Чинокалов, и др. //¡Известия ,Вуг Зов. Черная металлургия.- 2QQ2.-№ 2. С. 3.8-40.:

83. Сидоренко, (Э.Г., Федорова И.П., Демченко Е.М. и др. Методика расчета параметров многоциклового охлаждения при упрочнении стержневой арматуры // Сталь. 1997, - № 12. - С. 49-52.

84. Иванов A.B. и др. Моделирование процесса охлаждения арматуры на мелкосортном стане 250 ОАО "Северсталь" / A.B. Иванов, A.A. Вос-каньянц, A.A. Оборин // Производство проката. 2001. - № 2. - С. 41-43. -.

85. Структурное состояние и; свойства, новых низкокремнистых спокойных арматурных стадей. повышенной прочности / В. А. Вихлевщук, JI.A. Моисеева, В.А. Кондрапщин и др. // Металлургическая и гонорудная промышленность. 2001. - №,3. - С. 4.0-43. , .

86. Влияние комбинированных обработок на стабильность аустенитаIи механические свойства хромомарганцевых стлаей / JI.C. Малинов, А.П. Чейлях, Чжун Чжи-Мянь, И.М. Олейник // Металловедение и термическая обработка металлов. 1997. - № 1. - С. 18-20.

87. Liska S., Wozniak J. Model vyvcje structury a mechanickych vlast-nosti oceli privalco valcovani za tepla. Kovove materialy. Bratislava, 1982. - t. 20.-No. 5.-S. 562-572.

88. Umemoto M., Tamura I. Continuous Cooling Transformation Kinetics of Steels. Tetsu-to-Hagane, vol. 68, N3. - 1982. - P. 383-392.

89. Прогнозирование процессов структурообразования при охлаждении металлопроката с применением математической модели / A.B. Ноговицын, A.B. Богачева, Н.Ф. Евсюков, Д.В. Лошкарев // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1999. - № 5. - С. 75-78.

90. Моделирование на ЭВМ превращений аустенита при охлаждении сталей / А.Н. Воронов, Т.А. Квачкай, В.Т. Жадан, М. Павлуш // Известия АН СССР Металлы.-1991.-№2.-С. 81-89. .

91. Влияние скорости охлаждения , на температуру . полиморфного превращения в железе. Теория и эксперимент / Д.А. Мирзаев, К.Ю. Окишев, В.М. Счастливцев и др. // Физика металлов и металловедение. 1998. - Т. 86.-З.-С. 123-136. . . , ;

92. Адамова H.A. Регламентированная закалка в воде крупных стальных изделий //.Металловедение и термическая обработка металлов. 1991. -№ 4. - С. 29-30. : .:.,, .

93. Лешковцев В.Г. и др. Математическое моделирование процессов переохлажденного аустенита в эвтектоидных сталях / В.Г. Лешковцев, A.M. Покровский, В.Н. Бойков // Металловедение и термическая обработка метал; лов. 1988.-№ 1.-С. 17-19.

94. Чернышев А.П: Компьютерное моделирование структурных, и фазовых превращений, в неизотермических условиях // Известия, ВУЗов Черная .

95. Schumann H. Metallographie. -Leipzig: VEB, 1964. 621 s.

96. Металлография сплавов железа / Н. Лямбер, Т. Греди, А. Хабра-кен и др.; под ред. Н. Лямблера М.: Металлургия, 1985. - 248 с.

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

98. Чернявский К.С. Стереология в металловедении. М.: Металлургия, 1977. - 280 с.

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

100. Гольдштейн М.И., Фарбер В.М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия, 1979. — 208 с.

101. Ростокер В., Дворак Д. Микроскопический метод в металловедении. М.: Металлургия, 1967. - 206 с.

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

103. Эволюция дислокационной структуры и стадии пластического течения поликристаллического железоникелевого сплава / H.A. Конева, Д.В. Лычагин, С.П. Жуковский и др. // ФММ. - 1985. - Т. 60. - № 1. . с. 171179. • . . ,

104. Конева Н.А., Козлов Э.В.: Природа субструктурного упрочнения // Известия ВУЗов. Физика. 1982. - № 8. - С. 3-14.

105. Электронная микроскопия тонких кристаллов / П. Хирш, А. Хо-ви, Р. Николсон и др.; под ред. П. Хирша- М.: Мир, 1968. 574 с,,.

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

107. Structure and Sources of long-range Stress Fields in Ultrafine .fk

108. Grained Copper / E.V. Kozlov, N.A. Popova, Yu.F. Ivanov et all. 11 Ann. Chim. Fr. 1996.-N21.-P. 427-442.

109. Структура и источники дальнодействующих полей напряжений ультрамелкозернистой меди./.H.A. Конева, Э.В. Козлов, H.A. Попова и др.// Структура, фазовые превращения и свойства нанокристаллических сплавов. -Екатеринбург: Уро РАН, 1997. С. 125-140.

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

111. Закономерности пластической деформации стали со структурой отпущенного мартенсита / Л.А. Теплякова, Л.Н. Игнатенко, Н.Ф. Касаткина и др. // Пластическая деформация сплавов. Структурно-неоднородные, материалы. Томск: ТГУ, Ш.7. - С. 26-51.

112. Тихонов А.Н;, Самарский A.A. Уравнения математической физики. М: Наука, 1972.-567с. - - •.• ,

113. Сарычев В.Д, и др. Краевые задачи;и математическое моделирование / В.Д. Сарычев,.А.Б, Юрьев, В.Е. Громов // Сборник трудов Всероссийской научной конференции Новокузнецк, 2001. - С. 82-86. , . ■ u

114. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М-; Машиностроение, 1972. - 510 с.

115. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. 544;с.

116. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1978. 392 с."

117. Schumann Н. Metallographie. Leipzig: VE В, 1964. - 621 s.

118. Горелик С.С. Рекристаллизация метадлоэ и сцлавов, — М.; Металлургия, 1978. 568 с. : '

119. Соколовский П.И. Арматурные стали. М.: Металлургия, 1964.208 с.

120. Recrystallization of metallic materials / Edited by F. Haessner. -Stuttgart: Dr. Riederer Verlag GmbH, 1978. 352 s.

121. Курдюмов F.B. и др. Превращения в железе и стали / Г.В. Кур-дюмов, JI.M. Утевский, Р.И. Энтин М.: Металлургия, 1977. — 236 с.

122. Гудремон Э. Специальные стали. М.: Металлургия, 1966. - Т. 1.-736 с.

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

124. Термическое упрочнение проката / К.Ф. Стародубов, И.Е. Долженков, В.К. Фролов и др. М.: Металлургия, 1970. - Вып. 36. - С. 24-29.

125. Исследование процесса прерванной закалки проката / И.Г. Узлов, Р.В. Гвоздев, В.В. Парусов и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1982. - № 2. - С. 26-28.

126. Парусов В.В.^ Гвоздев Р.В. Управление процессам^ прерывистой закалки по количеству мартенситной фазы // Сталь,г.т 1975. №; 10. - С. 930932. :: •

127. Узлов И.Г. и др. Кинетика превращения аустенита при прерванном и циклическом охлаждении катанки воздушной смесью ,/ И.Г. Узлов,

128. B.В. Парусов, Ю.Н, Хотиенко // Известия АН СССР. Металлы. 1979. - № 1.1. C. 137-140.

129. Мартин : Дж. Микромеханизмы дисперсионного .твердения сплавов. -М.: Металлургия,1983. 167 с. ., , • у

130. Robinson R,. Elastic energy of an ellipsoidal, inclusioi} in an. infinite solid // J. Apple Phys. Щ55. - V. 22, -,№ Ю. - P. 1045-1054.

131. Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихрва. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

132. Тушинский Л.И. и др. Структура перлита и конструктивная прочность стали / Л.И. Тушинский, А.А, Батаев, Л.Б. Тихомирова Новосибирск: Наука, 1993. - 28Ö с. . .

133. Попова Л.Е., Попов A.A. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-раствора в сплавах титана. Справочник термиста. М.: Металлургия, 1991.-503 с.

134. Кристиан Дж. Теория превращения в металлах и сплавах. М.: Мир, 1988.-806 с.

135. Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Объемная и поверхностная закалка конструкционной стали морфологический анализ структуры // Известия ВУЗов. Физика. - 2002. - Т. 45. - № 3. - С. 5-23.

136. Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Дисперсионное твердение и структур^ ная неоднородность ма^ртенситных конструкционных сталей // Роль дефектов кристаллической решетки в процессе обработки сплавов. Тула: ТулПИ, 1989.-С. 110-114.

137. Счастливцев В.М. и др. Структура термически обработанной стали / В.М. Счастливцев, Д.А. Мирзаев, И.Л. Яковлева М.: Металлургия, 1994.-288 с. . . .

138. Бернштейн М.Л. и др. Отпуск стали / М.Л. Бернштейн, Л.М. Ка-путкина, С.Д. Прокошкин -М.: МИСИС, 1997,-ЗЗбс. ^ . , : ^ . .

139. Изотов В.И. и др. Строение и свойства мгшоуглеродистых. низколегированных сталей после скоростного высокотемпературного отпуска /

140. B.И. Изотов, А.Г.,Козлова,;Л.К. Михайлова// ФММ. 1996. - Т. ,81. - Вьщ. 3.1. C.65-75.

141. Иванов Ю.Ф., Козлов 3-В. Морфология цементита в мартенситной фазе стали 38ХНЗМФА // ФММ. 1991. - № 10. - С. 203-204.

142. Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Анализ кинетики карбидробразрванияпри самоотпуске и низкотемпературном отпуске конструкционной стали // Сборник научных трудов / Дефекты кристаллической решетки и свойства металлов и сплавов. Тула: ТулПИ, 1992. - С. 90-94.

143. Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Кинетика низкотемпературного отпуска закаленной стали 38ХЮМФА // Известия ВУЗов. Физика. 1993. - № 2. -С. 39-44.

144. Иванов Ю.Ф. Эволюция карбидной подсистемы закаленной на мартенсит стали 38ХГОМФА при низкотемпературном отпуске // Известия ВУЗов. Физика. 1993. - № 5. - С. 74-78.

145. Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Взаимопревращения карбидных фаз при высокотемпературном отпуске стали 38ХНЗМФА // Известия ВУЗов. Черная металлургия.,-. 1994. 12.- С. 26-28.

146. Влияние тица субструктуры на перераспределение углерода. < в стали мартенситного класса в ходе пластической деформации / Э.В. Козлов, H.A. Попова, J1.H. Игнатенко и др. // Известия ВУЗов. Физика. 2002. - Т. 45.- № 3. С. 72-86. - . г .

147. Кривые течения, механизмы разрушения и размерный эффект малоуглеродистых низколегированных сталей с квазикомпозитной структурой / Э.В. Козлов, A.B. Плевков, А.Б. Юрьев, В.Е. Громов // Известия. ВУЗов, Физика. 2002. - Т. 45, - № 3. - С. 49-60.

148. Петров Кр.Н. Дефекты и бездиффузионное превращение в; стали.- Киев: Наукова думка„),978. -262.С. ;г.,г;

149. Энгель JI., Клингеле Г. Растровая электронная микроскопия. Разрушение: Справочник. М.: Металлургия, 1986. - 232 с.

150. Коган Л.И. и др. // ФММ. 1969. . л г

151. ГОСТ 8233. Сталь. Эталоны микроструктуры. ;М;: .Издательст-вово стандартов, 1959.- 4 с.

152. Гольдштейн М.И. и др. Специальные стали /. М.И., Гольдштейн, C.B. Грачев, Ю.Г. Векслер- М.: Металлургия, 1985. -;408 с, : v . . .:.,167

153. Бэкофен В. Процессы деформации. М.: Металлургия, 1977.288 с.

154. Фридман Л.Б. Механичесие свойства металлов. Том 2. М.: Машиностроение, 1974. - 367 с.1. Директо1. Актвнедрения результатов работы "Механизмы формирования и эволюции градиентных структурно-фазовых состояний в низколегированных сталях"

155. По разработанной технологии термического упрочнения в 2002 г. произведено 68 тысяч тонн арматуры номинальным диаметром 32 и 40 мм классов 460В и Ат500С. Это позволило получить годовой экономический эффект в сумме ~9 млн. рублей.

156. Начальник технического управления1. Начальник ЦЗЛ1. И.С. Кузнецов1. В.П. Комшуков