Механизмы формирования наноразмерных фаз и упрочнения низкоуглеродистой стали при термомеханической обработке тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ
|
Костерев, Вадим Борисович
АВТОР
|
||||
|
кандидата технических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Новокузнецк
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2011
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.07
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
005002832
Костерев Вадим Борисович
Механизмы формирования наноразмериых фаз и упрочнения низкоуглеродистой стали при термомеханической обработке
Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
- 1 ДЕК 2011
Новокузнецк — 2011
005002832
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» и ОАО «ЕВРАЗ -Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат»
Научный руководитель: доктор физико-математических наук,
профессор Громов Виктор Евгеньевич
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,
профессор Данилов Владимир Иванович
кандидат технических наук,
доцент Базайкина Татьяна Витальевна
Ведущая организация: Институт металловедения
и физики металлов им. Г.В. Курдюмова ЦНИИЧМ им И.П. Бардина, г. Москва
Защита состоится "_23" декабря 2011 года в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.252.04 при Сибирском государственном индустриальном университете по адресу: 654007, г. Новокузнецк, Кемеровской области, ул. Кирова, 42.
Факс (3843) 46-57-92
E-mail: d212_252_04@sibsiu.ru
С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО "Сибирский государственный индустриальный университет".
Автореферат разослан "18" ноября 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор химических наук, профессор
^Jl_В.Ф. Горюшкин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность
Выяснение физических механизмов формирования и эволюции структурно-фазовых состояний и дислокационных субструкгур (ДСС) в сталях - одна из важных задач физики конденсированного состояния и современного материаловедения, поскольку лежит в основе разработки и создания эффективных способов повышения служебных характеристик изделий. Экспериментальные исследования структур и фазовых состояний, формирующихся в сечении изделий в результате термомеханической обработки, очень важны для понимания физической природы превращений, поскольку позволяют целенаправленно изменять структуру и механические характеристики. При этом получение требуемого комплекса прочностных и пластических свойств требует понимания физической природы структурных изменений всех уровней, протекающих в сталях при термомеханической обработке в процессе сложных деформационных и термических воздействий. И хотя практика применения термомеханического упрочнения проката известна давно, для получения требуемого комплекса прочностных и пластических свойств необходимо знание механизмов их формирования на различных структурно-масштабных уровнях для каждого конкретного вида изделий.
Цель работы: установление механизмов формирования структуры и прочностных свойств, реализующихся при термомеханическом упрочнении низкоуглеродистой стали.
Для достижения цели в ходе работы решались следующие задачи:
1. Установление количественных закономерностей формирования градиентных дислокационных субструктур (ДСС) и структурно-фазовых состояний при послойном электронно-микроскопическом анализе термо-механически упрочненной низкоуглеродистой стали.
2. Анализ процессов, приводящих к формированию наноразмерной фазы при термомеханическом упрочнении.
3. Анализ физических механизмов упрочнения стали, реализующихся при термомеханической обработке низкоуглеродистой стали по режиму ускоренного охлаждения.
Научная новизна: - впервые методами просвечивающей электронной микроскопии установлены количественные зависимости от расстояния до поверхности обработки скалярной плотности дислокаций и размеров субзерен в структурных составляющих низкоуглеродистой стали после термомеханической обработки;
- проанализированы механизмы формирования наноразмерной карбидной фазы в условиях ускоренного охлаждения;
- установлено однозначное соответствие типов дислокационной субструктуры и ее параметров и морфологии а-фазы (механизма у—хх превращения);
- выполнена количественная оценка вкладов физических механизмов упрочнения в предел текучести стали. Установлено, что основными механизмами, ответственными за поверхностное упрочнение низкоуглеродистой стали, являются субструктурное и деформационное, обусловленное формированием мартенсита и бейнита.
Научная и практическая значимость работы, подтвержденная актом внедрения результатов в прокатном производстве ОАО «ЕВРАЗ-Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат», заключается в формировании банка данных о закономерностях и механизмах образования ДСС, структуры, фазового состава и наноразмерных фаз, используемого для установления оптимальных режимов термомеханического упрочнения прокатных профилей.
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, физического материаловедения, металловедения и термообработки, обработки металлов давлением.
Экономический эффект от внедрения разработок 15 млн. руб., в том числе доля автора 3,75 млн. руб.
Достоверность результатов работы определяется корректностью поставленных задач, применением апробированных методик и методов современного физического материаловедения, необходимым и достаточным количеством экспериментального материала для корректной статистической обработки, сопоставлением полученных результатов с данными других авторов, актом использования результатов работы.
Личный вклад автора состоит в научной постановке задач исследования, анализе литературных данных, выполнении металлографических, электронномикроскопических и других исследований и механических испытаний термомеханически упрочненной двутавровой балки, статистической обработке и анализе полученных результатов, внедрении технологий в производство.
Научные результаты, выносимые на защиту: 1. Результаты послойного электронно-микроскопического анализа дислокационной субструктуры и фазового состава низкоуглеродистой стали,
подвергнутой термомеханическому упрочнению по различным режимам.
2. Градиентный характер структурно-фазового состояния стали, подвергнутой термомеханическому упрочнению в условиях принудительного охлаждения поверхности.
3. Механизмы формирования наноразмерной фазы, реализующиеся при термоупрочнении стали 09Г2С.
4. Сравнительный анализ физических механизмов и выявленные закономерности повышения прочностных свойств балки из низкоуглеродистой стали после ускоренного охлаждения.
Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований доложены на следующих научных конференциях и семинарах: 50 Международном научном симпозиуме «Актуальные проблемы прочности». Витебск. 2010; VI международной конференции ФППК-2010 «Фазовые превращения и прочность кристаллов», посвященной памяти академика Г.В. Курдюмова. Черноголовка. 2010; VII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. Москва. 2010; XIX Республиканской научной конференции аспирантов, магистрантов и студентов по физике конденсированного состояния. Гродно. 2011; V Российской научно-технической конференции "Ресурс и диагностика материалов и конструкций". Екатеринбург. 2011; XVII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии». Томск. 2011; Международном симпозиуме «Перспективные материалы и технологии». Витебск. 2011; V Международной школе «Физическое материаловедение». Тольятти. 2011; II московских чтениях по проблемам прочности материалов, посвященных 80-летию со дня рождения академика РАН Ю.А. Осипьяна. Черноголовка. 2011; IV международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». Москва. 2011; Берштейновских чтениях по термообработке металлических материалов. Москва. 2011; международной научно-технической конференции «Инновационные технологии обработки металлов давлением». Москва. 2011; II Всероссийской конференции "Деформирование и разрушение структурно-неоднородных сред и конструкций". Новосибирск. 2011; Ith International Conference of Nanomaterials: Application and Properties (NAP 2011). Alushta. 2011.
Работа выполнялась в соответствии с грантами Министерства образования и науки РФ по фундаментальным проблемам металлургии (2006-2009 г.г.), в рамках Аналитической ВЦП "Развитие научного потенциала высшей школы на 2009-2011 годы (проект 2.1.2/13482), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 г.г.» (госкон-
5
тракт П332), темами ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет».
Материалы диссертации опубликованы в 19 печатных работах, в том числе в 2 монографиях и 8 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пункту 1 «Теоретическое и экспериментальное изучение физической природы свойств металлов и их сплавов, неорганических и органических соединений, диэлектриков и в том числе материалов световодов как в твердом, так и в аморфном состоянии в зависимости от их химического, изотопного состава, температуры и давления» паспорта специальности 01.04.07 - «Физика конденсированного состояния» (технические науки).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 125 наименований, приложения. Диссертация содержит 103 страницы машинописного текста, в том числе 39 рисунков и 16 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, отмечена научная новизна, практическая значимость и реализация результатов работы.
Первая глава, являющаяся обзорной, содержит анализ литературных данных о формировании и эволюции структурно-фазовых состояний при термомеханическом упрочнении сталей. Детально рассмотрены природа и закономерности формирования механических свойств, структур и фазового состава арматуры диаметром 12-50 мм и балочных профилей из низкоуглеродистых (сталь СтЗпс) и низколегированных (стали 09Г2С, 18Г2С) сталей в процессе термомеханического упрочнения по режимам прерванной закалки и ускоренного упрочнения, проанализировано действие различных механизмов у—>а превращения. На основании проведенного анализа обоснованы цель и задачи настоящего исследования.
Во второй главе приведены требования к использованному в данном исследовании материалу, методики проведения промышленных экспериментов и лабораторных исследований структуры, фазового состава и дислокационной субструктуры.
Материалом исследования являлись образцы из двутавровой балки ДП 155 из стали марки 09Г2С, химический состав которой представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Химический состав исследуемого материала
Материал Массовая доля элементов, %
С Б! Мп Б Р А1 Сг № Си V Т1
09Г2С 0,0 0,6 1,36 0,01 0,01 0,011 - - - 0,00 -
Примечание: остальное железо
Упрочнение двутавра проводили по технологии ускоренного охлаждения в линии сортового стана. Скорость прокатки варьировалась в пределах 4,5 - 6,0 м/с, давление воды 1,5 - 3,5 атм., температура перед холодильником 690-970 С (табл.2). Выбранные режимы обеспечивали получение прочностных свойств класса 345.
Таблица 2 - Режимы ускоренного охлаждения проката
№ режима V, м/с Т, °С Давление воды на подводах, атм
I II I
после 3-й клети после 9-й клети при поступлении на холод. 1 н 2в Зн 4в 1с
Р1 5,2 1100-1150 1050 - 1080 950-970
Р2 5,2 1050-1150 1040- 1080 720-770 1,5 1,5 2,5 2,5 3,0
РЗ 4,5 1050-1150 1040- 1080 690-730 1,5 1,5 2,5 2,5 3,5
Р4 6,0 1050-1160 1060- 1100 800-850 1,5 1,5 2,5 2,5 3,0
Исследования структуры выполнялись на оптическом микроскопе «АхюуеП 40МАТ» при увеличениях 100 и 500 крат и электронном микроскопе ЭМ-125 при увеличениях 8000-80000 крат. Для идентификации фаз применялся дифракционный анализ с использованием темнопольной методики и последующим индицированием микроэлектронограмм. Скалярная плотность дислокаций измерялась методом секущих с поправкой на невидимость дислокаций на микрофотографиях. Избыточная плотность дислокаций измерялась локально по градиенту разориентиров-ки.
Фольги для электронно-микроскопического анализа готовились из пластинок, вырезанных на расстоянии 4, 7, 10 мм от рабочей термоупрочнен-ной поверхности подошвы балки. Кроме того, анализировался слой, непосредственно примыкающий к поверхности охлаждения (рис.1).
Испытания на микротвердость проводили на
Рисунок 1 - Схема препарирования образца при приготовлении фольг для ПЭМ анализа
приборе ПМТ-З методом восстановленного отпечатка. Измерялась микротвердость структурных составляющих по сечению образцов. Длину диагонали отпечатка и число микротвердости определяли на системе анализа изображения 81АМ8-700, определяя среднее из пяти измерений одного отпечатка.
В третьей главе представлены результаты послойных электронно-микроскопических исследований дислокационной субструктуры, структурно-фазовых состояний низкоуглеродистой стали 09Г2С, подвергнутой термомеханическому упрочнению по разным режимам.
При реализации технологии ускоренного охлаждения двутавровой балки задействованы следующие механизмы у—к* превращения: 1) механизм диффузионного у —> а превращения, приводящий к образованию зерен структурно-свободного феррита (т.е., зерен феррита, не содержащих частицы цементита), зерен феррита, содержащих хаотически распределенные частицы цементита и зерен перлита; 2) при реализации промежуточного механизма у —* а превращения формируется бейнитная структура; 3) сдвиговой механизм у —> а превращения приводит к формированию мар-тенситной структуры.
Дислокационная субструктура зерен структурно-свободного феррита представлена, преимущественно, хаотически распределенными дислокациями (рис. 2, а) и дислокациями, формирующими сетки (рис. 2, б). Весьма редко обнаруживается ячеистая дислокационная субструктура.
Рисунок 2 - Электронно-микроскопическое изображение дислокационной субструктуры, выявляемой в зернах структурно-свободного феррита; а—структура дислокационного хаоса; б - сетчатая дислокационная структура
Как правило, зерна структурно-свободного феррита разбиты на блоки (субзерна), разделенные малоугловыми границами (рис. 3). Азимутальная составляющая угла полной разориентации блоков, оцениваемая по размытию рефлексов на микроэлектронограмме, достигает -10,0 град. (рис. 3, г).
I I
I
I I
I
I
I
I
I
I I
I
I 1
I I
I
I
Рисунок 3 - Электронно-микроскопическое изображение блочной (субзеренной) структуры зерен структурно-свободного феррита; а - светлое поле; б - темное поле, полученное в рефлексе [I И)]а-Ре; в, г - микроэлектронограммы. На (в) стрелкой указан рефлекс, в котором получено темное поле; на (г) - рефлекс, по радиальному уширению которого можно оценить величину азимутальной составляющей угла полной разориентации блочной (субзеренной) структуры зерна
феррита
Блоки, преимущественно, анизотропны, коэффициент анизотропии к = Ь/О = 2,0...2,5. При этом средние размеры блоков изменяются в пределах от 0,1 до 1,0 мкм. Средняя по зерну скалярная плотность дислокаций <р> изменяется в пределах от 2,0- Ю10 см"2 до 3,5- Ю10 см"2. При этом плотность дислокаций в структуре хаоса, как правило, в 1,5...2,0 ниже, чем в сетчатой дислокационной субструктуре.
Дислокационная субструктура зерен феррита, содержащих частицы цементита, представлена ячейками (рис. 4, а) либо хаотически распределенными дислокациями (рис. 4, б). Частицы цементита, как правило, располагаются по границам ячеек, как бы ограничивая их размеры. Скалярная плотность дислокаций в таких зернах (т.е. дислокации, распределенных по объему зерна) относительно мала и составляет <р> = 1,0- Ю10 см'2.
Перлит, выявляемый в исследуемой стали, имеет преимущественно пластинчатую морфологию. Ферритная составляющая зерен перлита фрагментирована (рис. 5, а). Разориентация фрагментов в отдельных случаях достигает ~10 град. В объеме фрагментов присутствуют дислокации,
9
Рисунок 4 - Электронно-микроскопическое изображение дислокационной субструктуры зерен феррита, содержащих частицы цементита
Рисунок 5 - Электронно-микроскопическое изображение дислокационной субструктуры зерен пластинчатого перлита
распределенные преимущественно хаотически, либо формирующие сетча-I тую субструктуру (рис. 5). Скалярная плотность дислокаций <р> = 1,6- Ю10
см"2. Выявлена следующая особенность распределения дислокаций в фер-ритной матрице перлитного зерна: при низкой плотности (структура дислокационного хаоса) дислокации концентрируются вблизи межфазной границы феррит/цементит (рис. 5, б). Это обстоятельство указывает на возможную причину появления дислокаций - различие коэффициентов термического расширения феррита и перлита.
Реализация промежуточного механизма у^>а превращения приводит к формированию в стали 09Г2С бейнитной структуры. Пластины бейнита расположены параллельно друг другу и образуют пакеты, по морфологическому признаку напоминая пакетный мартенсит. Поперечные размеры пластин изменяются в пределах от 200 до 450 нм. Пластины разбиты на блоки, имеющие анизотропную форму (к = 3,2). Последнее является, по-видимому, следствием воздействия остаточного тепла на структуру стали.
В объеме пластин выявляется дислокационная субструктура сетчатого типа; скалярная плотность дислокаций -4,8- Ю10 см"2.
Реализация механизма сдвигового у => а превращения сопровождается формированием мартенситной структуры. При анализе субструктуры кристаллов мартенсита выявляется крапчатый (черно-белый) контраст. Наличие данного контраста свидетельствует о высокой плотности дислокаций (-110" см'2), формирующих сетчатую структуру. Анализ дислокационной субструктуры кристаллов мартенсита установил наличие сетчатой субструктуры, скалярная плотность дислокаций которой несколько ниже (-9,0-1010 см"2) плотности, характерной для закаленной стали, что может быть связано с релаксационными процессами, протекающими в стали под действием остаточного тепла (так называемый «самоотпуск» стали).
Ускоренное охлаждение поверхности заготовки сопровождается формированием градиента состояния дефектной субструктуры стали (рис.6).
X, мм
Рисунок 6 - Зависимости от расстояния до поверхности обработки скалярной плотности дислокаций, расположенных в ферритной составляющей зерен перлита (кривая 1). в зернах феррита (кривая 2), средних размеров О блоков (субзерен), выявляемых в зернах феррита (кривая 3)
При ускоренном охлаждении по режиму 3 по мере приближения к поверхности охлаждения увеличивается скалярная плотность дислокаций, присутствующих в зернах феррита (рис. 6, кривая 2) и ферритных прослойках зерен перлита (рис. 6, кривая 1), снижаются средние размеры фрагментов феррита (рис, 6, кривая 3).
Роль режима ускоренного охлаждения в формировании дефектной субструктуры а-фазы наиболее отчетливо выявлена при исследовании структуры поверхностного слоя стали.
В образце 1 (без ускоренного охлаждения) в поверхностном слое формируется зеренно-субзеренная структура. Субзерна анизотропны, раз-
мер субзерен изменяется в пределах от 100 до 300 нм; азимутальная составляющая угла полной разориентации субзерен Да изменяется в пределах от 5 до 10,5 град. В объеме субзерен выявляется дислокационная субструктура. Дислокации расположены хаотически, либо формируют сетчатую субструктуру. Скалярная плотность дислокаций достигает величины 3,5-1010см'2.
В поверхностном слое образца стали, ускоренно охлажденной по режиму 4, наряду с зеренно-субзеренной структурой, формируется структура бейнита. В объеме пластин выявляется дислокационная субструктура сетчатого типа.
В поверхностном слое образца стали, охлажденной по режиму 3, основным морфологическим типом а-фазы являются пластины мартенсита разной степени совершенства границ: от четких прямолинейных до слабо-выраженных рассыпающихся. Поперечные размеры пластин изменяются в весьма широких пределах от 0,1 до 1,8 мкм. В объеме пластин присутствует дислокационная субструктура сетчатого типа.
Принимая во внимание тот факт, что температура проката при поступлении на холодильник в режиме 4 была не ниже 800 °С, заключаем, что при термомеханической обработке деформация происходила в аусте-нигном состоянии, субзереная структура, образовавшаяся в аустените при горячей деформации, в дальнейшем наследовалась а-фазой преимущественно при бейнитном у=хх - превращении.
Присутствие зерен а-фазы с высоким уровнем дефектности в образце 3 объясняется тем, что заключительная стадия прокатки изделия осуществлялась при сравнительно низкой температуре (690-730 °С), т.е. в двухфазной а+у-области. Последующее ускоренное охлаждение стали привело к сдвиговому у а - превращению с образованием структуры пластинчатой морфологии, а остаточное тепло, вследствие массивности данного изделия, инициировало процесс релаксации дефектной субструктуры и выделение частиц карбидной фазы, т.е. способствовало «самоотпуску» стали.
В четвертой главе выполнен анализ процессов, приводящих к формированию в структуре балочного профиля наноразмерных фаз. Диспергирование цементитных пластин перлитных колоний путем разрезания их движущимися дислокациями формирует отдельные фрагменты (блоки). Размеры фрагментов изменяются в пределах от 5 до 30 нм. Одновременно с этим, в ферритных прослойках перлитной колонии обнаруживаются частицы цементита, размеры которых изменяются в пределах от 5 до 10 нм
(рис. 7, а, частицы указаны стрелками). Наноразмерный диапазон структуры цементита данной перлитной колонии подтверждается квазикольцевым строением микроэлектронограммы, полученной с данного участка фольги (рис. 7, б).
Рисунок 7 - Фрагментация пластин цементита зерен перлита; а - светлолольное изображение; б - микроэлектронограмма, стрелкой указан рефлекс, в котором получено темное поле. На (а) стрелками указаны частицы цементита, расположенные в пластинах феррита
Вынос атомов углерода из разрушенных частиц цементита возможен и на гораздо большие расстояния. Исследования блочной (субзеренной) структуры зерен а-железа методами темнопольного анализа выявили частицы цементита в объеме блоков на дислокациях и на границах блоков. Частицы имеют округлую форму; размеры частиц изменяются в пределах от 5 до 15 нм.
«Самоотпуск» стали под действием остаточного тепла объема заготовки сопровождается релаксацией дислокационной субструктуры, выражающейся в снижении скалярной плотности дислокаций, разрушением малоугловых границ кристаллов мартенсита, выделении на дислокациях в объеме кристаллов мартенсита и по границам частиц цементита. Размеры частиц, расположенных на дислокациях, изменяются в пределах 5... 10 нм, расположенных на границах - в пределах 10...30 нм.
Формирование наноразмерных фаз отмечается и в результате полиморфного у=>а превращения. Высокий уровень пластической деформации стали, реализующийся при термомеханической обработке проката, приводит к диспергированию структур, формирующихся в процессе диффузионного у=>а превращения. На рис. 8 приведены электронно-микроскопические изображения структуры пластинчатого перлита. Вы-
полненные измерения показывают, что толщина пластин а-фазы, разделенных пластинками карбида, -70 нм; толщина пластин карбидной фазы -25 нм.
3200-
Рисунок 8 — Электронно-микроскопическое изображение структуры пластинчатого перлита; а - светлое поле; б - темное поле, полученное в рефлексе [021]Ре3С; в - микроэлектронограмма, стрелкой указан рефлекс, в котором получено темное поле
Формирование наноразмерных частиц карбидной фазы наблюдается также и при образовании так называемого псевдоперлита, т.е. зерен феррита, содержащих частицы цементита глобулярной морфологии. Размеры частиц цементита в таких зернах изменяются в пределах 40... 60 нм.
В пятой главе проанализированы механизмы и закономерности формирования прочностных свойств стали 09Г2С в процессе термомеханического упрочнения.
Профиль механических свойств, формирующийся в материале при поверхностном способе обработки, был выявлен при анализе микротвердости. На рис. 9 такие результаты представлены для полки двутавровой балки, обработанной по режимам 3 и 4. Как и следовало ожидать, ускоренное охлаждение водой приводит к полутора -двукратному увеличению
2800
2400-
2000-
1600
\ 1
«ч \] 2 ^—___ -
I
--,-»-,-,-?-,-(---1-г- -Г-------Г"
1 2 3 4 5 6 7 X, ММ
Рисунок 9 - Профиль микротвердости сегмента №1 двутавра стали 09Г2С, подвергнутой упрочняющей обработке по режимам РЗ (кривая 1) и Р4 (кривая 2)
прочности поверхностного слоя стали по отношению к ее объему. Термоупрочнение по режимам 3 и 4, приводит к формированию многослойной (поверхностный, переходный и центральный слои) микроструктуры полки 1 профиля двутавра. Структура стали в переходном слое и центральной зоне полок при данных режима охлаждения получена в результате превращения по нормальному механизму и состоит из феррита, перлита, «вырожденного» перлита и выделений карбидов по границам ферритного зерна. Структура стали поверхностного слоя формируется в результате промежуточного (режим 4) и сдвигового (режим 3) механизмов у => а превращения с последующим протеканием процесса «самоотпуска». Количественные характеристики поверхностного (упрочненного) слоя, наиболее значимо отражающие влияние режима упрочнения на субструктуру стали и выявленные по результатам электронно-микроскопических исследований, приведены в табл. 3.
Таблица 3 - Количественные характеристики структуры упрочненного
слоя 09Г2С
Режим Параметры структуры
обработки ДУ, Ф, РьЮ10, ду2 с12, р2, ю10, <Р>, ю10, <ё>,
мкм см"2 мкм см"2 см"2 мкм
РЗ 0,9 0,2 5,0 0,1 0,5 2,8 4,78 0,23
Р4 0,6 0,3 4,8 0,4 0,5 3,6 3,84 0,38
Примечание: АУ,, АУ2 — объемные доли структуры пластинчатого (мартенсит или бейнит) и субзеренного типа, соответственно; ¿¡, с12 — средние поперечные размеры пластин и субзерен, соответственно; р2 — скалярная плотность дислокаций, расположенных в пластинах и субзернах, соответственно; <р> — скалярная плотность дислокаций в среднем по слою (с учетом типов структуры); <<£> - размер субструктуры стали в среднем по слою (с учетом, типов структуры).
При анализе физической природы упрочнения стали были учтены следующие факторы: вклады, обусловленные трением решетки, внутрифа-зовыми границами (соотношение Холла-Петча), дислокационной субструктурой (соотношение Ж. Фриделя), наличием карбидной фазы (соотношение Мотта-Набарро и Е. Орована), твердорастворным упрочнением (соотношение Р. Флеймера и У. Хиббарда), внутренними полями напряжений (соотношение Э.В. Козлова и Н.А. Коневой). Предполагалось независимое действие каждого из механизмов упрочнения на пределе текучести материала. Оценки величины вкладов в предел текучести проводились для зерен мартенсита, бейнита, субзерен, зерен феррита и перлита с учетом их объемных долей. Общий предел текучести определялся в виде линейной суммы вкладов отдельных механизмов упрочнения.
а, МПа 1250-
Зависимости общего
Рисунок ] 0 - Изменение предела текучести стали 09Г2С, обработанной по режиму РЗ (кривая 1) и Р4 (кривая 2)
1000-
750-
500-
0123456789 10
X, мм
предела текучести стали 09Г2С, подвергнутой термомеханической обработке в условиях принудительного охлаждения поверхности заготовки балки двутавра от расстояния до поверхности охлаждения, приведены на рис. 10. Сопоставляя результаты, представленные на рис. 9 и рис. 10, можно отметить качественное согласие в изменении величин микро-
твердости и предела текучести, выявленных в эксперименте и полученных в результате оценок, основанных на количественном анализе структуры стали. Следовательно, рассмотренные выше механизмы упрочнения правильно отражают действительность и могут быть использованы для прогнозирования изменения свойств стали при различных режимах термомеханического воздействия.
В приложении приведен акт использования результатов работы в производстве.
Основные выводы
1. Методами просвечивающей дифракционной электронной микроскопии проведены исследования дефектной субструктуры стали 09Г2С, формирующейся в результате термомеханического упрочнения. Показано, что состояние дефектной субструктуры а-фазы стали определяется (1) механизмом у=>ос превращения, (2) режимом высокотемпературной прокатки и ускоренного охлаждения, (3) расстоянием до поверхности ускоренного охлаждения.
2. Установлено соответствие дислокационной субструктуры и морфологии а-фазы (механизма у=?а превращения): в кристаллах мартенсита и бейнита преобладающей является сетчатая дислокационная структура с весьма высокой плотностью дислокаций, изменяющейся в пределах от 4,5-Ю10 см"2 до -10,0-Ш10 см"2; в зернах феррита и перлита выявляется структура дислокационного хаоса и сетчатая дислокационная субструк-
гура с относительно низкими значениями скалярной плотности дислокаций, изменяющимися в пределах от 2,0- Ю10 см"2 до 3,5- Ю10 см'2.
3. Проанализированы процессы и выполнен анализ механизмов, способствующих формированию наноразмерной фазы в условиях термомеханической обработки низкоуглеродистой стали. Показано, что:
- при диспергировании пластин цементита перлитных колоний путем разрезания их движущимися дислокациями формируются частицы размером 5-30 нм.
- частицы округлой формы размером 5-15 нм образуются при растворении пластин цементита перлитных колоний и повторном выделении на дислокациях, границах субзерен и зерен.
- при распаде твердого раствора углерода в а-железе, протекающего в условиях «самоотпуска» мартенсита, размеры частиц, выделившихся в объеме кристаллов мартенсита на дислокациях, составляют 5-10 нм, а на границах кристаллов мартенсита 10-30 нм.
- при диффузионном у=>а превращении в условиях высокой степени деформации и высоких температур обработки наблюдается диспергирование структуры пластинчатого перлита: толщина пластин а-фазы, разделенных пластинками карбида ~ 70 нм, толщина пластин карбидной фазы ~ 25 нм.
4. Выявлен градиент микротвердости балочного профиля стали 09Г2С, имеющий место при термомеханическом упрочнении в условиях принудительного охлаждения поверхности изделия.
5. Выполнен анализ физических механизмов (анализ основан на использовании количественных параметров структуры стали, выявленных методами металлографии и электронной дифракционной микроскопии, и оценочных соотношений физического материаловедения), ответственных за повышение микротвердости поверхностного слоя при термомеханическом упрочнении, выявлены количественные параметры, характеризующие структурно-фазовое состояние и дающие возможность оценить величину теоретического предела текучести стали.
6. Установлено, что явление повышения прочности поверхностного слоя стали является многофакторным, морфологически многокомпонентным и определяется природой у => а превращения. Основными механизмами, ответственными за высокий уровень прочности поверхностного слоя стали, являются субструктурное и деформационное, обусловленные формированием кристаллов мартенсита и бейнита. Вклад данных
механизмов в упрочнение материала является регулируемой величиной и существенным образом зависит от режима обработки стали.
Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:
Монографии и главы монографий
1 Громов В.Е. Структурно-фазовые состояния и дефектная субструктура термомеханически упрочненной малоуглеродистой стали / В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, В.Б. Костерев и др. - Новокузнецк. - Изд-во «ИнтерКузбасс», 2011. - 166 с.
2 Громов В.Е. Структурно-фазовые состояния и свойства упрочненных стального проката и чугунных валков / В.Е. Громов, О.Ю. Ефимов, В.Б. Костерев и др. // Структурно-фазовые состояния и свойства упрочненных стального проката и чугунных валков. - Новокузнецк: СибГИУ, 2011. -200 с.
3 Громов В.Е. Формирование наноразмерных фаз при термомеханическом упрочнении малоуглеродистой стали / В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов,..., В.Б. Костерев и др. Глава в монографии. Прочность и пластичность материалов при внешних энергетических воздействиях // под ред. Громова В.Е. - Новокузнецк: Изд-во «Интер-Кузбасс», 2010. - С. 152-170.
4 Громов В.Е. Механизмы формирования прочностных свойств при термомеханическом упрочнении малоуглеродистой стали / В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, В.Б. Костерев и др. Глава 11 в монографии. Перспективные материалы / Под редакцией В.В. Клубовича. - Витебск: Изд-во УО «ВГТУ», 2011. - С. 234-252
Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ
5 Костерев В.Б. Формирование тонкой структуры и механических свойств при ускоренном охлаждении балочного профиля / В.Б. Костерев, Е.Г. Белов, О.Ю. Ефимов и др. // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2010. - т. 15. -вып.З. - С. 825-826.
6 Костерев В.Б. Формирование структурно-фазовых состояний поверхности термоупрочнения / В.Б. Костерев, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов и др. // Деформация и разрушение материалов. - 2010. - № 10. - С. 43-46.
7 Костерев В.Б. Градиентные структурно-фазовые состояния, формирующиеся при термомеханическом упрочнении стали 09Г2С / В.Е. Громов, В.Б. Костерев, О.Ю. Ефимов и др. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2010. - № 1. - С. 57-60.
8 Ефимов О.Ю. Закономерности и механизмы формирования структурно-фазовых состояний и механических свойств балочного профиля из стали 09Г2С при термомеханическом упрочнении / О.Ю. Ефимов, В.Б. Ко-стерев, В.Е. Громов и др. // Проблемы черной металлургии и материаловедения.-2010,-№3,-С. 13-21.
9 Громов В.Е. Формирование дислокационной субструктуры при горячей прокатке и термомеханическом упрочнении малоуглеродистой стали / В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, О.Ю. Ефимов, В.Б. Костерев и др. // Материаловедение. - 2011. - № 1. - С. 40-42.
10 Костерев В.Б. Закономерности формирования структуры, фазового состава и дислокационной субструктуры при термомеханическом упрочнении стали 09Г2С / В.Б. Костерев, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов и др. // Заготовительные производства в машиностроении. - 2011. - № I. - С.38-42.
11 Ефимов О.Ю. Формирование дислокационной субструктуры и нано-размерных фаз при термомеханическом упрочнении проката / О.Ю. Ефимов, В.Б. Костерев, В.Е. Громов и др. // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2011. - №2. - С.23-30.
12 Костерев В.Б. Формирование структурно-фазовых состояний и дислокационной субструктуры при термомеханическом упрочнении стали 09Г2С / В.Б. Костерев, Ю.Ф. Иванов, В.Е. Громов и др. // Известия вузов. Физика. - 2011. - Т. 54, № 9. - С. 80-90.
Публикации в других изданиях
13 Костерев В.Б. Электронно-микроскопический анализ механизмов формирования структуры поверхностного слоя стали 09Г2С при ускоренном охлаждении / В.Б. Костерев // Сборник материалов VII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. — М.: Интерконтакт Наука, 2010. - С.214-215.
14 Костерев В.Б. Формирование наноструктурных состояний, повышающих механические свойства балочного профиля при ускоренном охлаждении / В.Б. Костерев, Е.Г. Белов, О.Ю. Ефимов и др. // Сборник материалов 50-го Международного симпозиума "Актуальные проблемы прочности". - Витебск: УО «ВГТУ», 2010. - Ч. 1. - С. 112
15 Костерев В.Б. Изменение химического состава высокоуглеродистых сплавов на основе железа после плазменной обработки и высокотемпературном контактном изнашивании / В.Б. Костерев, Е.Г. Белов, О.Ю. Ефимов и др. // Сборник тезисов шестой международной конференции ФППК-2010 «Фазовые превращения и прочность кристаллов», посвященной памяти академика Г.В. Курдюмова. - Черноголовка: ИМФМ. - 2010. - С. 149.
19
16 Громов В.Е. Формирование дефектной субструктуры и наноразмер-ных фаз при термомеханическом упрочнении малоуглеродистой стали / В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, О.Ю. Ефимов, В.Б. Костерев и др. // Сборник статей международного симпозиума «Перспективные материалы и технологии». Витебск: УО «ВГТУ», 2011. - С. 24-26.
17 Костерев В.Б. Анализ структурно-фазовых состояний стали при термомеханическом упрочнении / В.Б. Костерев, В.И. Мясникова, C.B. Коновалов и др. // Материалы XIX Республиканской научной конференции аспирантов, магистрантов и студентов по физике конденсированного состояния (ФКС - XIX). - Гродно. ГРГУ, 2011. - С. 283-285.
18 Костерев В.Б. Закономерности формирования прочностных свойств при термомеханическом упрочнении малоуглеродистой стали по режиму ускоренного охлаждения / Костерев В.Б., Ефимов О.Ю., Иванов Ю.Ф. и др. // Тезисы V Российской научно-технической конференции "Ресурс и диагностика материалов и конструкций". - Екатеринбург: ИМаш РАН, 2011. -С. 23.
19 Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Kosterev V.B. et al. Nanosize phases formation under low carbon steel thermomechanical strengthening // Proceedings of 1th International Conference of Nanomaterials: Application and Properties (NAP 2011). - Alushta: SSU, 2011. - Vol. 2, Part 2. - C. 293-301.
Подписано в печать 16.11.2011 Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная Усл.печл. 1,16 . Уч.изд.л. 1,2 . Тираж 110 экз. Заказ 6ОС.
Сибирский государственный индустриальный университет. 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42 Издательский центр СибГИУ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, СВОЙСТВ И ДЕФЕКТНОЙ СУБСТРУКТУРЫ ПРИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОМ УПРОЧНЕНИИ.
1.1. Технология и оборудование термомеханического упрочнения арматуры и проката.
1.2. Структурно-фазовые состояния в арматуре из низкоуглеродистых и низколегированных сталей после термомеханического упрочнения.
1.3. Масштабные уровни эволюции структурно-фазовых состояний в арматуре большого диаметра, подвергнутой прерванной закалке.
1.4. Охрупчивание термомеханически упрочненной арматуры.
1.5. Влияние ускоренного охлаждения на структуру и свойства фасонного стального проката.
2 ГЛАВА. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Материал и режимы термомеханической обработки.
2.2. Методы исследований.
2.2.1. Методика металлографических исследований.
2.2.2. Методика измерения микротвердости.
2.2.3. Методики просвечивающей электронной микроскопии.
ГЛАВА 3. ДИСЛОКАЦИОННАЯ СУБСТРУКТУРА И СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ ПРИ
ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОМ УПРОЧНЕНИИ ПРОКАТА ИЗ СТАЛИ
09Г2С.
3.1. Анализ эволюции дислокационной субструктуры термоупрочненной стали 09Г2С.
3.1.1. Роль механизма у => а превращения в формировании дислокационной субструктуры а-фазы.
3.1.2. Зерна структурно-свободного феррита.
3.1.3. Зерна феррита, содержащие частицы цементита.
3.1.4. Зерна перлита.
3.1.5. Пластины бескарбидного бейнита.
3.1.6. Кристаллы мартенсита.
3.2. Градиент дислокационной субструктуры а-фазы, формирующийся в условиях ускоренного охлаждения стали.
3.3. Зависимость состояния дислокационной субструктуры а-фазы от режима ускоренного охлаждения.
3.4. Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ, СПОСОБСТВУЮЩИХ ФОРМИРОВАНИЮ НАНОРАЗМЕРНЫХ ФАЗ ПРИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОМ УПРОЧНЕНИИ ПРОКАТА ИЗ СТАЛИ 09Г2С.
4.1. Диспергирование цементитных пластин перлитных колоний путем разрезания их движущимися дислокациями.
4.2. Растворение пластин цементита перлитных колоний и повторное выделение частиц цементита на дислокациях, границах блоков, субзерен и зерен.
4.3. Распад твердого раствора углерода в а-железе, формирующегося в условиях ускоренного охлаждения стали («самоотпуск» мартенсита)
4.4. Формирование частиц цементита в процессе допревращения остаточного аустенита, присутствующего в структуре «бескарбидного» бейнита.
4.5. Формирование наноразмерных фаз в результате полиморфного у=>а превращения.
4.6. Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ПРИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОМ
УПРОЧНЕНИИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ.
5.1. Градиент свойств и структуры стали 09Г2С. ^
5.2. Механизмы упрочнения стали.
5.3. Оценки предела текучести стали 09Г2С.
Выводы по главе 5.
В настоящее время при производстве массовых видов прокатной продукции широко используются технологии термомеханического упрочнения, базирующиеся на результатах фундаментальных исследований механизмов и закономерностей формирования дефектной субструктуры и структурно-фазовых состояний [1, 2]. Исследование процессов термомеханической обработки должно включать в себя установление связей между механическими свойствами готового продукта и эволюцией структуры, фазового состава и дислокационной субструктуры для каждого конкретного изделия. Только в этом случае возможна разработка оптимальных режимов упрочнения и целенаправленное управление эксплуатационными свойствами.
Процесс пластической деформации, осуществляемый обработкой металлов давлением, заметно отличается по своему характеру от хорошо исследованной активной деформации, что находит свое отражение в особенностях эволюции структуры, фазового состава и дислокационных субструктур (ДСС) [3, 4]. Необходимость и актуальность их изучения при термомеханическом упрочнении диктуются как требованиями практики, так и очевидной научной значимостью проблемы. Во-первых, развитие новых отраслей производства предъявляет ряд особых требований к свойствам изделий, которые могут эксплуатироваться в экстремальных условиях. С другой стороны, структурно-фазовые состояния, дислокационная субструктура определяют комплекс механических свойств и, в конечном итоге, работоспособность и надежность сооружений и конструкций [5].
При термомеханической обработке в материалах, как правило, формируются градиентные структурно-фазовые состояния (ГСФС) [6], характеризующиеся закономерным изменением вглубь материала одного или нескольких описывающих их параметров.
Количественное изучение ГСФС сталей на макро и мезоуровне проводится традиционными металлографическими методами. Разработка 5 специальных методик просвечивающей электронной микроскопии, позволяющих готовить объекты исследования из тонких слоев на определенных глубинах от поверхности обработки, использование локального рентгеноспектрального анализа, электронной спектроскопии, вторичной ионной массспектрографии и других методов современного физического материаловедения позволяет анализировать ГСФС на микро-наномасштабном уровнях и, что самое важное, устанавливать механизмы формирования поверхностных упрочненных слоев.
Настоящая работа является продолжением исследований, результаты которых опубликованы в монографиях томской и новокузнецкой школ металлофизики [7-10].
Актуальность
Выяснение физических механизмов формирования и эволюции структурно-фазовых состояний и дислокационных субструктур (ДСС) в сталях - одна из важных задач физики конденсированного состояния и современного материаловедения, поскольку лежит в основе разработки и создания эффективных способов повышения служебных характеристик изделий. Экспериментальные исследования структур и фазовых состояний, формирующихся в сечении изделий в результате * термомеханической обработки, очень важны для понимания физической природы превращений, поскольку позволяют целенаправленно изменять структуру и механические характеристики. При этом получение требуемого комплекса прочностных и пластических свойств требует понимания физической природы структурных изменений всех уровней, протекающих в сталях при термомеханической обработке в процессе сложных деформационных и термических воздействий. И хотя практика применения термомеханического упрочнения проката известна давно, для получения требуемого комплекса прочностных и пластических свойств необходимо знание механизмов их формирования на различных структурно-масштабных уровнях для каждого конкретного вида изделий.
Цель работы: установление механизмов формирования структуры и 6 прочностных свойств, реализующихся при термомеханическом упрочнении низкоуглеродистой стали.
Для достижения цели в ходе работы решались следующие задачи:
1. Установление количественных закономерностей формирования градиентных дислокационных субструктур (ДСС) и структурно-фазовых состояний при послойном электронно-микроскопическом анализе термомеханически упрочненной низкоуглеродистой стали.
2. Анализ процессов, приводящих к формированию наноразмерной фазы при термомеханическом упрочнении.
3. Анализ физических механизмов упрочнения стали, реализующихся при термомеханической обработке низкоуглеродистой стали по режиму ускоренного охлаждения.
Научная новизна: впервые методами просвечивающей электронной микроскопии установлены количественные зависимости от расстояния до поверхности обработки скалярной плотности дислокаций и размеров субзерен в структурных составляющих низкоуглеродистой стали после термомеханической обработки;
- проанализированы механизмы формирования наноразмерной карбидной фазы в условиях ускоренного охлаждения; установлено однозначное соответствие типов дислокационной субструктуры и ее параметров и морфологии а-фазы (механизма у—»а превращения);
- выполнена количественная оценка вкладов физических механизмов упрочнения в предел текучести стали. Установлено, что основными механизмами, ответственными за поверхностное упрочнение низкоуглеродистой стали, являются субструктурное и деформационное, обусловленное формированием мартенсита и бейнита.
Научная и практическая значимость работы, подтвержденная актом внедрения результатов в прокатном производстве ОАО «ЕВРАЗ-Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат», 7 заключается в формировании банка данных о закономерностях и механизмах образования ДСС, структуры, фазового состава и наноразмерных фаз, используемого для установления оптимальных режимов термомеханическо'го упрочнения прокатных профилей.
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, физического материаловедения, металловедения и термообработки, обработки металлов давлением.
Экономический эффект от внедрения разработок 15 млн. руб., в том числе доля автора 3,75 млн. руб.
Достоверность результатов работы определяется корректностью поставленных задач, применением апробированных методик и методов современного физического материаловедения, необходимым и достаточным количеством экспериментального материала для корректной статистической обработки, сопоставлением полученных результатов с данными других авторов, актом использования результатов работы.
Личный вклад автора состоит в научной постановке задач исследования, анализе литературных данных, выполнении металлографических, электронномикроскопических и других исследований и механических испытаний термомеханически упрочненной двутавровой балки, статистической обработке и анализе полученных результатов, внедрении технологий в производство.
Научные результаты, выносимые на защиту:
1. Результаты послойного электронно-микроскопического анализа дислокационной субструктуры и фазового состава низкоуглеродистой стали, подвергнутой термомеханическому упрочнению по различным режимам.
2. Градиентный характер структурно-фазового состояния стали, подвергнутой термомеханическому упрочнению в условиях принудительного охлаждения поверхности.
3. Механизмы формирования наноразмерной фазы, реализующиеся при термоупрочнении стали 09Г2С.
4. Сравнительный анализ физических механизмов и выявленные закономерности повышения прочностных свойств балки из низкоуглеродистой стали после ускоренного охлаждения.
Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований доложены на следующих научных конференциях и семинарах: 50 Международном научном симпозиуме «Актуальные проблемы прочности». Витебск. 2010; VI международной конференции ФППК-2010 «Фазовые превращения и прочность кристаллов», посвященной памяти академика Г.В. Курдюмова. Черноголовка. 2010; VII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. Москва. 2010; XIX Республиканской научной конференции аспирантов, магистрантов и студентов по физике конденсированного состояния. Гродно. 2011; V Российской научно-технической конференции "Ресурс и диагностика материалов и конструкций". Екатеринбург. 2011; XVII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии». Томск. 2011; Международном симпозиуме «Перспективные материалы и технологии». Витебск. 2011; V Международной школе «Физическое материаловедение». Тольятти. 2011; II московских чтениях по проблемам прочности материалов, посвященных 80-летию со дня рождения академика РАН Ю.А. Осипьяна. Черноголовка. 2011; IV международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». Москва. 2011; Берштейновских чтениях по термообработке металлических материалов. Москва. 2011; международной научно-технической конференции «Инновационные технологии обработки металлов давлением». Москва. 2011; II Всероссийской конференции "Деформирование и разрушение структурно-неоднородных сред и конструкций". Новосибирск. 2011; Ith International Conference of Nanomaterials: Application and Properties (NAP 2011). Alushta. 2011.
Работа выполнялась в соответствии с грантами Министерства образования и науки РФ по фундаментальным проблемам металлургии (2006-2009 г.г.), в рамках Аналитической ВЦП "Развитие научного потенциала высшей школы на 2009-2011 годы (проект 2.1.2/13482), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 20092013 г.г.» (госконтракт П332), темами ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет».
Материалы диссертации опубликованы в 19 печатных работах, в том числе в 2 монографиях и 8 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пункту 1 «Теоретическое и экспериментальное изучение физической природы свойств металлов и их сплавов, неорганических и органических соединений, диэлектриков и в том числе материалов световодов как в твердом, так и в аморфном состоянии в* зависимости от их химического, изотопного состава, температуры и 9 давления» паспорта специальности 01.04.07 - «Физика конденсированного состояния» (технические науки).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 125 наименований, приложения. Диссертация содержит 103 страницы машинописного текста, в том числе 39 рисунков и 16 таблиц.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Методами просвечивающей дифракционной электронной микроскопии проведены исследования дефектной субструктуры стали 09Г2С, формирующейся в результате термомеханического упрочнения. Показано, что состояние дефектной субструктуры а-фазы стали определяется (1) механизмом у=>ос превращения, (2) режимом высокотемпературной прокатки и ускоренного охлаждения, (3) расстоянием до поверхности ускоренного охлаждения.
2. Установлено соответствие дислокационной субструктуры и морфологии а-фазы (механизма у=>а превращения): в кристаллах мартенсита и бейнита преобладающей является сетчатая дислокационная структура с весьма высокой плотностью дислокаций, изменяющейся в пределах от
4,5-10ю см"2 до -10,0-Ю10 см"2; в зернах феррита и перлита выявляется структура дислокационного хаоса и сетчатая дислокационная субструктура с относительно низкими значениями скалярной плотности
10 2 10 2 дислокаций, изменяющимися в пределах от 2,0-10 см" до 3,5-10 см" .
3. Проанализированы процессы и выполнен анализ механизмов, способствующих формированию наноразмерной фазы в условиях термомеханической обработки низкоуглеродистой стали. Показано, что:
- при диспергировании пластин цементита перлитных колоний путем разрезания их движущимися дислокациями формируются частицы размером 5-30 нм.
- частицы округлой формы размером 5-15 нм образуются при растворении пластин цементита перлитных колоний и повторном выделении на дислокациях, границах субзерен и зерен.
- при распаде твердого раствора углерода в а-железе, протекающего в условиях «самоотпуска» мартенсита, размеры частиц, выделившихся в объеме кристаллов мартенсита на дислокациях, составляют 5-10 нм, а на границах кристаллов мартенсита 10-30 нм.
- при диффузионном у=>а превращении в условиях высокой степени деформации и высоких температур обработки наблюдается диспергирование структуры пластинчатого перлита: толщина пластин а-фазы, разделенных пластинками карбида ~ 70 нм, толщина пластин карбидной фазы ~ 25 нм.
4. Выявлен градиент микротвердости балочного профиля стали 09Г2С, имеющий место при термомеханическом упрочнении в условиях принудительного охлаждения поверхности изделия.
5. Выполнен анализ физических механизмов (анализ основан на использовании количественных параметров структуры стали, выявленных методами металлографии и электронной дифракционной микроскопии, и оценочных соотношений физического материаловедения), ответственных за повышение микротвердости поверхностного слоя при термомеханическом упрочнении, выявлены количественные параметры, характеризующие структурно-фазовое состояние и дающие возможность оценить величину теоретического предела текучести стали.
6. Установлено, что явление повышения прочности поверхностного слоя стали является многофакторным, морфологически многокомпонентным и определяется природой у => а превращения. Основными механизмами, ответственными за высокий уровень прочности поверхностного слоя стали, являются субструктурное и деформационное, обусловленные формированием кристаллов мартенсита и бейнита. Вклад данных механизмов в упрочнение материала является регулируемой величиной и существенным образом зависит от режима обработки стали.
1. Капуткина Л.М., Берштейн М.Л., Займовский В.А. Термомеханическая обработка стали. М.: Металлургия, 1983. - 480 с.
2. Тушинский, Л. И. Теория и технология упрочнения металлических сплавов Текст. / Л. И. Тушинский. Новосибирск: Наука, 1990.-306с.
3. Громов В.Е., Козлов Э.В., Базайкин В.И. Физика и механика волочения и объемной штамповки. -М.: Недра, 1997.- 280 с.
4. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. — М.: Металлургия, 1986.- 224 с.
5. Термическое упрочнение проката / К.Ф. Стародубов, И.Г. Узлов, В.Я. Савенков и др.; Под ред. К.Ф. Стародубова М.: Металлургия, 1970. - 367 с.
6. Громов В.Е.,. Козлов Э.В, Бердышев В.А. и др. Градиентные структурно-фазовые состояния в рельсовой стали. М.: Недра коммюникейшинс ЛТД, 2000.-176 с.
7. Юрьев А.Б. Упрочнение строительной арматуры и прокатных валков. -Новосибирск: Наука, 2006. - 227 с.
8. Ефимов О.Ю., Юрьев А.Б., Громов В.Е. и др. Плазменное упрочнение высокоуглеродистых сплавов: физическая природа и технология. -Новокузнецк: Изд-во ОАО «Новокузнецкий полиграфический комбинат», 2009г. 223 с.
9. Ефимов О.Ю. Структурно-фазовые состояния и технология производства упрочненной стальной арматуры и чугунных валков. — Новокузнецк: Изд-во ОАО «Новокузнецкий полиграфический комбинат», 2008. 300с.
10. Структурно-фазовые состояния и свойства упрочненных стального проката и чугунных валков // Громов В.Е., Ефимов О.Ю., Костерев В.Б., Юрьев А.Б., Чинокалов В.Я. Новокузнецк: Изд-во «Интер-Кузбасс», 2011г.-205 с.
11. Совершенствование режимов термоупрочнения стержневой арматурнойстали / Б.Б. Быхин, А.Т. Канаев, А.Ф. Капущак, A.A. Канаев // Сталь. 891998. -№ 12.-С. 46-48.
12. Черненко В.Т., Худик Ю.Т., Мадатян С.А. Состояние, перспективы и пути развития производства стали для армирования железобетона // Сталь. -1989.-№ 11.-С. 83-86.
13. Пат. 2249049 Российская Федерация, МПК7 С21 В7/10. Холодильник доменной печи / А.Б. Юрьев и др.. № 2004111523/02 ; заявл. 15.04.04 ; опубл. 27.03.05, Бюл. №9.-3 с.
14. Пат. №48828 Российская Федерация, МПК7 В21 В45/02. Устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования прокатных изделий / А.Б. Юрьев и др.. № 2005101435/02 ; заявл. 14.06.05 ; опубл. 10.11.05, Бюл. № 31. -4 с.
15. Пат. 53192 Российская Федерация, МПК7 В21 Б45/02. Устройство для термического упрочнения и гидротранспортирования прокатных изделий / А.Б. Юрьев и др.. № 2005139065/22 ; заявл. 14.12.05 ; опубл. 10.05.06, Бюл. № 13. - 5 с.
16. Пат. 51913 Российская Федерация, МПК7 В21 В45/02. Устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования углового проката / А.Б. Юрьев и др.. -№ 2005131514/22 ; заявл. 10.10.05 ; опубл. 10.03.06, Бюл. №7.-4 с.
17. Пат. 2287021 Российская Федерация, МПК7 С21 Б 8/08. Способ изготовления высокопрочной термоупрочненной арматурной стали / А.Б. Юрьев и др.. № 2004138237/02 ; заявл. 27.12.04 ; опубл. 10.11.06, Бюл. №31.-Зс.
18. Пат. 55651 Российская Федерация, МПК7 В21 В45/02. Устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования фасонных профилей проката / А.Б. Юрьев и др.. № 2006107008/22 ; заявл. 06.03.06 ; опубл. 27.08.06, Бюл. №24. - 3 с.
19. Пат. 81911 Российская Федерация, МПК В21В 45/02. Устройство дляускоренного охлаждения и гидротранспортирования шахтной стойки / О.
20. Ю. Ефимов, В. Я. Чинокалов, М. В. Зезиков, Е. Г. Белов и др. ; ОАО90
21. Западно-Сибирский металлургический комбинат». — № 2008135416; заявл. 01.09.08; опубл. 10.04.2009, Бюл. №10 2 с. ; ил. 1.
22. Узлов И.Г. Термомеханическое упрочнение проката — эффективный путь энергосбережения и повышения качества металлопродукции // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1999. - № 5. - С. 6163.
23. Производство арматурной стали / Под ред. JI.H. Левченко М.: Металлургия, 1984. - 136 с.
24. Мадатян С.А. Новое поколение арматуры железобетонных конструкций // Бетон и железобетон. 1998. - № 2. - С. 2-5.
25. Богданов H.A.,. Сычков А.Б, Лесков В.П. и др. Совершенствование процесса термоупрочнения арматурного проката // Сталь. 1992. - № 5. -С. 65-69.
26. Юрьев А. Б., Недорезов В. А., Чинокалов В. Я. и др Разработка технологии упрочнения стержневой арматуры диаметром 32-40 мм на класс А500С // Сталь. 2002. - № 2. - С. 68-69.
27. Юрьев А.Б., Сарычев В.Д., Чинокалов В.Я. и др. Прерывистое охлаждение арматуры большого диаметра в потоке стана 450 / А.Б. Юрьев и др. // Известия вузов. Черная металлургия. 2002. - № 2. - С. 38-40.
28. Козлов Э.В., Плевков A.B., Юрьев А.Б. Кривые течения, механизмы разрушения и размерный эффект малоуглеродистых низколегированных сталей с квазикомпозитной структурой // Известия вузов. Физика. 2002. -№ 3. - С. 49-61.
29. Иванов Ю.Ф., Юрьев А.Б., Коваленко В.В. Структурные и фазовые91превращения при термоупрочнении стали методом прерванной закалки // Известия РАН. Сер. Физ. 2003. - Т. 67, № 10. - С. 1402-1408.
30. Чинокалов В.Я., Юрьев А.Б., Ефимов О.Ю. Оптимальные режимы упрочнения арматуры класса А500С после прокатки с повышенной скоростью / // Сталь. 2003. - № 1. - С. 94-96.
31. Юрьев А.Б., Громов В.Е., Чинокалов В.Я. Формирование градиентных структур при прерывистом упрочнении арматуры большого диаметра // Материаловедение. 2003. - №10. - С.26-32.
32. Иванов Ю.Ф., Юрьев А.Б., Плевков А.Б. Морфология градиентной структуры термоупрочненной арматуры из стали 18Г2С / // Известия вузов. Черная металлургия. 2003. - № 10. - С. 57-61.
33. Юрьев А.Б., Чинокалов В.Я., Зезиков М.В. и др. Технология производства высокопрочной стержневой арматуры малых диаметров // Сталь. 2004. - № 5. - С. 88-89.
34. Грачев В.В., Юрьев А.Б., Попова H.A. Повышение эксплуатационных характеристик сталей прерывистой закалкой и химико-термической обработкой // Заготовительные производства в машиностроении. 2004. — №8. -С. 32-39.
35. Юрьев А.Б., Чинокалов В.Я., Зезиков М.В.и др. Отработка технологии термического упрочнения арматуры диаметром 20 мм на класс Ат800 // Сталь.-2005.-№7.-С. 100-101.
36. Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф., Морозов М.М. Особенности и закономерности термоупрочнения арматурной стали марки СтЗпс методом прерванной закалки // Материаловедение. 2005. - № 10. - С. 38-45.
37. Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф., Морозов М.М. и др. Сравнительный92структурно-фазовый анализ термоупрочненной арматурной стали // Деформация и разрушение металлов. 2005. - №3. - С. 43-48.
38. Юрьев А.Б., Иванов Ю.Ф., Морозов М.М. Морфологические разновидности феррито-цементитной смеси, формирующейся в термоупрочненном мелкосортном прокате // Заготовительные производства в машиностроении. 2005. - №8. - С. 37-40.
39. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. и др. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1985.- 229 с.
40. Ефимов О.Ю., Юрьев А.Б., Громов В.Е. и др. Формирование структурно-фазовых состояний в арматуре большого диаметра // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 2007. № 2. - С. 54-56.
41. Полторацкий Л.М., Чинокалов В.Я., Громов В.Е. Водород в сталях и сплавах (Современное состояние вопроса). Новокузнецк: СибГИУ, 2008.- 162 с.
42. Шаповалов В.М. Влияние водорода на структуру и свойства железоуглеродистых сплавов. М.: Металлургия, 1982. - 232 с.
43. Забильский В.В., Величко В.В. О природе явления замедленного разрушения закаленной стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1993. - №4. - С. 9-15.
44. Заика В.И. Кащенко Ю.А., Силаева Н.Е. Влияние остаточного водорода на механические свойства готового проката // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2000. - № 4. - С. 45-47.
45. Писковец В.М., Сергеева Т.К., Башнин Ю.А. и др. Интенсификация93обезводороживания стали 09Г2С контактным поглотителем водорода // Сталь. 1994. - №7. - С. 60-62.
46. Гуляев А.П. и Кольцова Е.М. Механические свойства стали 20ГС, закаленной с прокатного нагрева // Сталь. 1989. - № 6. - С. 80-82.
47. Вихлевщук В.А., Омесь Н.М., Боровиков Г.Ф. и др. Разработки по изысканию экономичных составов и ресурсосберегающих технологий производства новых арматурных сталей // Металл и литье Украины. -1996.1-2.-С. 11-14.
48. Морозов С.И., Погорелов А.И.,. Демченко Е.М и др. Повышение стойкости против коррозионного растрескивания термомеханически упрочненной арматурной стали // Сталь. 1994. - № 6. - С. 66-74.
49. Мадатян С.А. Арматура железобетонных конструкций. М.: Воентехлит, 2000.-256 с.
50. Гончаров Ю.В., Видищев И.П., Буркова P.A. Об оценке режимов термоупрочнения арматурных стержней по характеру распределения микроструктуры и микротвердости по сечению проката // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1989. - № 2. - С. 73-76.
51. Одесский П.Д., Зборовский Л.А., Абашева Л.П. О теоретических основах прочности арматурной стали нового поколения // Металловедение и термическая обработка металлов. 1993. - № 3. - С. 5-8.
52. Белов Е.Г., Чинокалов В .Я., Полторацкий JI.M. и др. Влияние ускоренного охлаждения на формирование структурно-фазовых состояний и механических свойств двутавра // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2009. - № 3. - С. 62-68.
53. Белов Е. Г., Ефимов О. Ю., Полторацкий JL М. и др. Формирование геометрических размеров и механических свойств двутавровой балки для шахтных монорельсовых дорог// Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2009. - № 12. - С. 18-21.
54. Белов Е. Г., Полторацкий JI. М., Ефимов О. Ю. и др. Формирование структуры и механических свойств при ускоренном охлаждении двутавровой балки // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2010. - № 2. -С. 33-37.
55. Лямбер Н., Греди Т., Хабракен А. и др. Металлография сплавов железа. Под ред. Н. Лямблера. М.: Металлургия, 1985. - 248 с.
56. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1970.-376 с.
57. Чернявский К.С. Стереология в металловедении. М.: Металлургия, 1977. - 280 с.
58. Конева H.A., Лычагин Д.В., Жуковский С.П. и др. Эволюция дислокационной структуры и стадии пластического течения -поликристаллического железоникелевого сплава // ФММ. 1985. - Т. 60. -№ 1.-С. 171-179.
59. Конева H.A., Козлов Э.В. Природа субструктурного упрочнения // Известия ВУЗов. Физика. 1982. - № 8. - С. 3-14.
60. Электронная микроскопия тонких кристаллов / П. Хирш, А. Хови, Р. Николсон и др.; Под ред. П. Хирша. М.: Мир, 1968. - 574 с.
61. 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.
62. Structure and Sources of long-range Stress Fields in Ultrafine Grained Copper / E.V. Kozlov, N.A. Popova, Yu.F. Ivanov et all. // Ann. Chim. Fr. - 1996. - N 21.-P. 427-442.
63. 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.
64. 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.
65. 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, 1987. - С. 26-51.
66. Глаголев A.A. Геометрические методы количественного анализа агрегатовпод микроскопом. Львов: Госгеолиздат, 1941. - 264 с.96
67. Ростокер В., Дворак Д. Микроскопический метод в металловедении. — М.: Металлургия, 1967. 206 с.
68. Воробьев C.B., Иванов Ю.Ф., Громов В.Е. и др. Структурно-масштабные уровни многоцикловой усталости сталей при импульсном токовом воздействии. Новокузнецк: СибГИУ, 2008.- 270 с.
69. Формирование структурно-фазовых состояний металлов и сплавов при электровзрывном легировании и электронно-пучковой обработке / под ред. В.Е. Громова. Новокузнецк: Изд-во Интер-Кузбасс, 2011. - 212 с.
70. Коновалов C.B., Филипьев P.A., Столбоушкина O.A. и др. Прочность и пластичность металлов при слабых электрических воздействиях-Новокузнецк: Изд-во ОАО «Новокузнецкий полиграфический комбинат», 2009. 180 с.
71. Коваленко В.В., Козлов Э.В., Иванов Ю.Ф. и др. Физическая природа формирования и эволюции градиентных структурно-фазовых состояний в сталях и сплавах. Новокузнецк: Изд-во Полиграфист, 2009. - 557с.
72. Будовских Е.А., Громов В.Е., Загуляев Д.В. и др. Нано: структуры, материалы и технологии. Новокузнецк: Изд-во ОАО «Новокузнецкий полиграфический комбинат», 2010.-201 с.
73. Иванов Ю.Ф., Карпий C.B., Морозов М.М. и др. Структура, фазовый состав и свойства титана после электровзрывного легирования и электронно-пучковой обработки. Новокузнецк: Изд-во НПК, 2010. - 173 с.
74. Столбоушкина O.A., Коновалов C.B., Иванов Ю.Ф. и др. Структурно-фазовые состояния и дислокационная субструктура AI при ползучести. -Новокузнецк: Изд-во ОАО «Новокузнецкий полиграфический комбинат», 2010г. 125 с.
75. Иванов Ю.Ф., Карпий C.B., Морозов М.М. и др. Структура, фазовый состав и свойства титана после электровзрывного легирования и электронно-пучковой обработки. Новокузнецк: Изд-во НПК, 2010.-173 с.
76. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. — М.: Металлургия, 1973.- 584 с.
77. Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л. Структура термически обработанной стали. -М.: Металлургия, 1994. -288 с.
78. Калетин А.Ю., Счастливцев В.М., Карева Н.Т. и др. Охрупчивание конструкционной стали с бейнитной структурой при отпуске // ФММ. -1983. -Т.56, вып. 2. С. 366-371.
79. Петров Ю.Н. Дефекты и бездиффузионное превращение в стали. — Киев: Наукова думка, 1978. -267 с.
80. Курдюмов В.Г., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977. - 236 с.
81. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.Н., Яковлева И.Л. и др. Исследование структуры и свойств низколегированной хладостойкой стали 10ГНБ, произведенной по различным технологическим схемам производства // Вопросы материаловедения. 2008. № 1(53). - С. 7-20.
82. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л. и др. Влияние термомеханической обработки на хладностойкость низкоуглеродистой низколегированной свариваемой стали // ФММ. 2010. - Т. 109, №3. -С.314-325.
83. Физическая мезамеханика и компьютерное конструирование материалов: В 2 т. / В.Е. Панин, В.Е. Егорушкин, П.В. Макаров и др. Новосибирск: Наука, 1995.-Т.1.-298 с.
84. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. М.: Мир, 1970. - 443 с.
85. Головин С.А. Пушкар А.В. Микропластичность и усталость металлов. -М.: Металлургия, 1980. 239 с.
86. Гольдштейн М.И., Фарбер Б.М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия, 1979. - 208 с.
87. Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и обработка сталей. М.: Металлургия, 1982. -184 с.
88. Иванов Ю.Ф., Корнет Е.В., Козлов Э.В., Громов В.Е. Закаленная конструкционная сталь: структура и механизмы упрочнения. — Новокузнецк: Изд-во СибГИУ, 2010.- 174 с.
89. Трефилов В.И., Фирстов С.А., Мильман Ю.В. Физические основы прочности тугоплавких металлов. Киев: Наукова думка, 1975. - 315 с.
90. Мак Лин Дж. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1965. -431 с.
91. Эшби И.Ф. О напряжении Орована // Физика прочности и пластичности. -М.: Металлургия, 1972. С. 88-107.
92. Хирш П.Б., Хэмпфри Ф.Дж. Пластическая деформация двухфазных сплавов, содержащих малые недеформируемые частицы // Физика прочности и пластичности. М.: Металлургия, 1972. — С. 158-186.
93. Foreman A.J.E., Maki M.I. Dislocation movement through random arrays of obstacles // Phil. Mag. 1966. - V. 14. - № 9. - P. 911-924.
94. Фридель Ж. Дислокации. M.: Мир, 1967. - 643 с.
95. Хаазен П. Механические свойства твердых растворов и интерметаллических соединений // Физическое металловедение. М.: Мир, 1968.-С. 248-326.
96. Фляйшер Р., Хиббард У. Упрочнение при образовании твердых растворов // Структура и механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1967. - С. 85-111.
97. Владимиров В.И. Физическая теория прочности и пластичности. Точечные дефекты. Упрочнение и возврат. JL: ЛПИ, 1975.- 120 с.
98. Эшелби Дж. Континуальная теория дислокаций. М.: ИЛИ, 1963.- 247 с.
99. Финкель В.М. Физические основы торможения разрушения. М.: Металлургия, 1977. — 359 с.
100. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М.: Металлургия, 1986. - 224 с.
101. Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть I. Дефекты решетки. М.: МИСИС, 1999.-384 с.
102. Хирш П., Хови А., Николсон Р. и др. Электронная микроскопия тонких кристаллов. — М.: Мир, 1968. 574 с.
103. Norstrom L.A. On the yield strength of quenched low-alloy lath martensite // Scandinavian J. of Met.-1976.-V.5,N4.-P. 159-165.
104. Прнка Т. Количественные соотношения между параметрами дисперсных выделений и механическими свойствами сталей // Металловедение и термическая обработка стали. 1979. - №7. - С.3-8.
105. Костерев В.Б., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф. и др. Формирование структурно-фазовых состояний поверхности термоупрочнения // Деформация и разрушение материалов. 2010. - № 10. - С. 43-46.
106. Громов В.Е., Костерев В.Б., Ефимов О.Ю. и др. Градиентные структурно-фазовые состояния, формирующиеся при термомеханическом упрочнении стали 09Г2С // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2010. - № 1. - С. 57-60.
107. Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Ефимов О.Ю. и др. Формирование дислокационной субструктуры при горячей прокатке и термомеханическом упрочнении малоуглеродистой стали / Материаловедение. 2011. - № 1. - С. 40-42.
108. Костерев В.Б., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф. и др. Закономерности формирования структуры, фазового состава и дислокационной субструктуры при термомеханическом упрочнении стали 09Г2С // Заготовительные производства в машиностроении. 2011. - № 1. - С.38-42.
109. Ефимов О.Ю., Костерев В.Б., Громов В.Е. и др. Формирование дислокационной субструктуры и наноразмерных фаз при термомеханическом упрочнении проката // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2011. - №2. - С.23-30.
