Структурно-фазовая модификация углеродистой стали электронным пучком микросекундной длительности тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ЦЕЛЛЕРМАЕР Игорь Борисович

СТРУКТУРНО-ФАЗОВАЯ МОДИФИКАЦИЯ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ МИКРОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

Специальность 01 04 07 - физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк - 2007

003054974

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,

доцент Иванов Юрий Федорович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Данилов Владимир Иванович

кандидат технических наук, доцент Пискаленко Владимир Витальевич

Ведущая организация Сибирский физико-технический институт, г Томск

Защита состоится <с=^ »¿$/^¿-¿^2007 года в /Л часов на заседании диссертационного совета К 212 252 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 сЛО»йШф1й, 2007г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Куценко А И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Одним из наиболее эффективных направлений улучшения служебных характеристик конструкционных материалов, в том числе и сталей, является разработка оптимальных режимов термического воздействия Это дает возможность, с одной стороны, получать изделия с определенными заданными характеристиками, отвечающими эксплуатационным требованиям, а с другой стороны, прогнозировать изменение свойств деталей и конструкций при их изготовлении и эксплуатации За последние десятилетия, особенно после широкого внедрения методов электронной дифракционной микроскопии, достигнут существенный прогресс в понимании физических процессов, протекающих при этом, что связано, в основном, с работами Г В Курдюмова, В Д Садовского, А П Гуляева, В М Счастливцева, Л М Утевского, С 3 Бокштейна, В В Рыбина, Р И Энтина, М А Штремеля, А Л Ройтбурда, М Л Бернштейна, М Е Блан-тера, В И Изотова, А Г Хачатуряна, Л М Капуткиной, В А Займовско-го, М П Усикова, Л И Тушинского, Д А Мирзаева, Т Ф Волыновой, М И Гольдштейна, Л. И Лысака, Дж Крауса, В Н Гриднева, А Р Мадера, Э Гудремона, Дж Томаса, К Вокасы, С М Вай-мана, А Келли, Ф Б Пикеринга, В Бадеши, Б И Николина, Ю Н Петрова, В Г Гаврилюка, М В Белоуса и многих других российских и зарубежных металлофизиков и материаловедов

Успехи в области физики генерации высоких плотностей энергии привели к новым методам управления фазовым составом, дефектной субструктурой и, следовательно, физико-механическими, триботехническими, электрофизическими и т д свойствами неорганических материалов, основанным на применении концентрированных потоков энергии Характерной особенностью воздействия концентрированных потоков энергии являются сверхвысокие (Ю8-1010 К/с) скорости нагрева и весьма малые (106-10"3 с) времена воздействия высоких температур (вплоть до температуры плавления и испарения материала) Исключительно гибкими источниками, позволяющими реализовать высокоскоростной ввод энергии в тонкие поверхностные слои материала, являются интенсивные импульсные электронные пучки, установки для получения которых многие годы с успехом разрабатываются в Институте сильноточной электроники СО АН СССР (РАН) Исследования, выполненные в основном Российскими учеными, показывают, что использование импульсных электронных пучков в качестве способа модификации металлов и сплавов в определенных условиях способно приводить к существенному увеличению коррозионной стойкости, износостойкости и микротвердости поверхностных слоев неорганических материалов, в том числе и стали Однако физическая природа многих процессов, протекающих при воздействии таких пучков на материалы, не раскрыта Это связано, главным образом, с отсутствием систематических

экспериментальных исследований эволюции фазового состава и микроструктуры облученных образцов в широком диапазоне параметров электронного пучка и материалов исследования

Работа выполнялась в соответствии с грантом РФФИ-ГФЕН (Российско-Китайский международный грант) проект №05-02-39008 «Закономерности и механизмы формирования упрочненных слоев в сплавах на основе железа при воздействии импульсных электронных пучков и плазменных потоков», грантами Министерства образования и науки по фундаментальным проблемам металлургии на 2004-2006 год, темами Сибирского государственного индустриального университета и Томского государственного архитектурно-строительного университета

Цель работы: выявление закономерностей эволюции на различных структурно-масштабных уровнях фазового состава и дефектной субструктуры стали 65Г, находящейся в феррито-перлитном и мартенситном состояниях, в условиях высокоскоростного нагрева и охлаждения, инициированных облучением низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком микросекундной длительности

Для достижения данной цели в работе решался ряд задач, основными из которых являлись следующие

1 Выяснение степени влияния исходного структурно-фазового состояния стали на структуру, формирующуюся в результате высокоскоростного нагрева и охлаждения, инициированного электронно-пучковой обработкой

2 Сравнительный количественный анализ эволюции фазового состава и дефектной субструктуры феррито-перлитного (65Г, отожженная) и мар-тенситного (65Г, закаленная) классов стали

3 Установление качественных и количественных закономерностей изменения параметров структурно-фазового состояния стали на различных структурно-масштабных уровнях и различных расстояниях от поверхности облучения

4 Выявление путей эволюции и механизмов структурно-фазовых превращений в стали 65Г в условиях высокоскоростной электронной обработки

Научная новизна работы состоит в том, что

1 Впервые получены систематические комплексные экспериментальные данные о структурно-фазовых превращениях, протекающих в стали 65Г, подвергнутой импульсной электронно-пучковой обработке

2 Выявлены качественные и количественные закономерности изменения параметров, характеризующих фазовый состав и дефектную субструктуру стали 65Г, обработанную импульсным электронным пучком микросекундной длительности

3 Проведен сравнительный анализ на различных структурно-масштабных уровнях механизмов структурно-фазовых превращений стали 65Г, находящейся в предварительно отожженном и предварительно закаленном состояниях

4 Впервые на различных структурно-масштабных уровнях рассмотрена эволюция колонии перлита в условиях твердофазного и жидкофазного превращений, инициированных импульсной электронно-пучковой обработкой

Практическая значимость выполненных в работе исследований заключается в

1 Формировании базы данных эволюции фазового состава и дефектной субструктуры стали 65Г в условиях импульсной электронно-пучковой обработки

2 Выявлении роли типа исходного структурно-фазового состояния углеродистой стали на формирующуюся при электронно-пучковой обработке структуру

3 Установлении закономерностей изменения структурно-фазового состояния углеродистой стали, обработанной импульсным электронным пучком, по мере удаления от поверхности облучения

4 Выявлении и анализе концентраторов напряжений, формирующихся в углеродистой стали в условиях импульсной электронно-пучковой обработки.

Личный вклад автора состоит в осуществлении предварительной термической обработки материалов исследования, проведении электронно-микроскопических исследований исходных образцов и образцов, облученных электронным пучком, анализе полученных результатов и формулировании выводов

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Совокупность экспериментальных результатов, полученных при анализе фазового состава и дефектной субструктуры стали 65Г с исходно феррито-перлитной и мартенситной структурами, подвергнутой импульсной электронно-пучковой обработке

2 Количественные и качественные закономерности эволюции структуры и фазового состава колоний пластинчатого перлита в условиях высокоскоростного ввода энергии, инициированного импульсным электронным пучком

3 Количественные и качественные закономерности эволюции структуры и фазового состава мартенсита закалки в условиях высокоскоростного ввода энергии, инициированного импульсным электронным пучком

4 Обнаружение формирования в стали 65Г в слое жидкофазного преобразования материала нового типа закалочной структуры «зерно - кристалл мартенсита».

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью, использованием современных методов и методик исследования, большим объемом экспериментальных данных и их статистической обра-

боткой, сопоставлением установленных в работе закономерностей с фактами, полученными другими исследователями

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах IV Международной конференции «Фазовые превращения и прочность кристаллов» посвященная памяти академика Г В Кур-дюмова Черноголовка 2006, XVI Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» Самара 2006, V Международной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» Томск 2006, Всероссийской конференции «Деформирование и разрушение структурно-неоднородных сред и конструкций» Новосибирск 2006, Берштейновских чтениях по термомеханической обработке металлических материалов Москва 2006, Первой международной конференции «Деформация и разрушение материалов» Москва 2006, 45-й международной конференции «Актуальные проблемы прочности» Белгород 2006, Ш-й международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» Томск 2006, XVII Петербургских чтениях по проблемам прочности Санкт-Петербург 2007, XV Республиканской научной конференции аспирантов по физике конденсированного состояния Гродно 2007

Публикации Результаты диссертации опубликованы в 16 печатных работах, в том числе в 4-х статьях, в изданиях, входящих в список ВАК РФ, список основных из них приведен в конце автореферата

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 257 наименований, содержит 186 страниц машинописного текста, включая 3 таблицы и 91 рисунок

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель исследования, научная новизна, практическая ценность результатов работы и основные положения, выносимые на защиту

В первой главе представлен обзор работ российских и зарубежных исследователей, касающихся структурно-фазовых превращений, протекающих при внешних энергетических воздействиях Рассмотрены особенности структурных и фазовых превращений, инициированных высокоэнергетическими методами воздействия (электронные и ионные пучки, потоки плазмы, лучи лазера и т д ) В результате выполненного анализа определены основные задачи диссертационной работы

Во второй главе «Материалы и методы исследования» обоснован выбор материала и предварительной термической обработки (закалка с образованием мартенситной структуры и охлаждение с печью от температуры аустенизации с целью получения структуры пластинчатого перлита)

для последующей обработки концентрированными потоками энергии В качестве материала исследования выбрана широко используемая в промышленности углеродистая сталь 65Г Аустенитизацию стали осуществляли при температуре 850 °С (2,5 час) Первую партию образцов закаливали в воду, вторую партию образцов охлаждали с печью

Подготовленные до уровня металлографических шлифов плоские поверхности образцов облучали в импульсном режиме широкоапертурным (закрывающим всю поверхность образца) электронным пучком с заданными значениями длительности импульса, плотности энергии в импульсе и частоты следования импульсов В качестве концентрированного потока энергии для обработки стали использовали низкоэнергетические сильноточные электронные пучки (НСЭП) микросекундной длительности Дня генерации широкоапертурных НСЭП использовали электронно-пучковую установку с плазменным анодом и взрывоэмиссионным катодом, помещаемых во внешнее магнитное поле, разработанную в лаборатории вакуумной электроники (заведующий лабораторией профессор ДИ Проску-ровский) Института сильноточной электроники СО РАН Данная установка позволяет генерировать сверхкороткие импульсы электронного пучка длительностью импульса облучения от 2 до 10 мкс

Электронно-пучковую обработку стали осуществляли НСЭП с параметрами плотность энергии пучка электроном Es = 20-25 Дж/см2, длительность импульсов г = 2,5 мкс, количество импульсов облучения N = 5, временной промежуток между импульсами t = 10 с

Исследование фазового состава и дефектной субструктуры облученной электронным пучком стали осуществляли методами просвечивающей дифракционной электронной микроскопии (микроскоп ЭМ-125) Анализировали структурно-фазовое состояние стали на различных расстояниях от поверхности облучения (в зоне термического влияния, в зоне твердофазного а=>у=>а превращения, на дне ванны расплава и в поверхностном слое, формирующемся из расплавленного состояния) и на различных структурно-масштабных уровнях (макроуровне - уровне зеренного ансамбля, мезо-уровне - уровне нескольких зерен, микроуровне - уровне внутризеренной структуры и атомарном (наноуровне) - уровне состояния кристаллической решетки твердого раствора а- и у-железа)

Электронно-микроскопические изображения дефектной субструктуры стали были использованы для морфологической классификации материала, определения типов дислокационной субструктуры и их объемной доли, оценки скалярной и избыточной плотности дислокаций, амплитуды кривизны кручения кристаллической решетки и величины дальнодейст-вующих полей напряжений Фазовый состав стали изучали методами микродифракционного анализа путем индицирования микроэлектронограмм Размеры и морфологию вторых фаз (частиц карбидной фазы и включений

остаточного аустенита) определяли путем использования темнопольной методики.

В 3-й главе «Электронно-пучковая модификация нормализованной стали 65Г» излагаются результаты качественного и количественного анализа фазового состава и дефектной субструктуры отожженной стали, полученные при послойных электр он но-микроскопических микро дифракционных исследованиях стали 65Г, находящейся как в исходном состоянии, так и модифицированной НСЭП.

Рисунок 1 - Электроюю-микроскогтическое изображение пластинчатого (а) и глобулярного (б) перлита, зерен счр уктурно-с в обо дно г о феррита (в) и частиц цементита, расположенных на границах зерен (г, частицы указаны стрелками). О зернах вилла дислокационная субструктура в виде хаоса

Выполненные исследования структурно-фазового состояния стали перед облучением электронным пучком (в исходном (после отжига) состоянии) выявили наличие в ней зерен перлита (рис.1а, б) и зерен структурно-свободного феррита (рис.1 в). Преимущественной морфологией перлита исследуемой стали является перлит пластинчатый (рис.1а). В незначительном количестве обнаруживаются зерна глобулярного перлита («п сев до перлита») (рис.16). Вдоль границ зерен обнаруживаются частицы глобулярного цементита (рисЛг). Выявлено существенное разнообразие дефектности пластин цементита перлитных колоний И проведен их подробный качественный и количественный анализ. Показано, что в феррит-ных прослойках перлитных колоний, зернах глобулярного перлита и зер-

нах структурно-свободного феррита присутствует дислокационная субструктура различной степени организации (рис.1).

После обработки НСЭП в зоне термического влияния изменение структурно-фаз о во го состояния стали проявляется преимущественно на мезо- и микро- и наноструктур ных уровнях, связанных с состоянием дефектной субструктурьг. Это относится и к зернам перлита (пластинам феррита и пластинам цементита), и к зернам структурно свободного феррита и выражается в увеличении скалярной и избыточной плотности дислокаций, росте числа источников кривизны-кручения кристаллической решетки и амплитуды дальнодействующих полей напряжений по сравнению со структурой исходного материала. Установлено, что после электронно-пучковой обработки источником изгиба-крушения кристаллической решетки, наряду с границами и стыками границ зерен, становятся пластины цементита, и, в особенности, торцы пластин (рис.2а). Выполненные оценки позволяют утверждать, что наиболее напряженными участками зерен перлита исследуемой зоны стали, облученной электронным пучком, являются межфазные границы раздела пластин цементита и феррита.

лига зоны термического влияния в стали 65Г, обработанной электронным пучком. Строками -указаны', на (а) ии-ибкые эксяиккциёняме Контуры; на (б) - области изменения контраста на изображении структуры ферритных прослоек перлитной колонии

Показано, что основной причиной увеличения скалярной плотности дислокаций перлитных колоний (в 2-2,5 раза) является несовместность деформации цементита и феррита в поле действия термоупругих напряжений; источником дислокаций являются границы раздела пластин цементита и феррита.

Детальный анализ дефектной субструктуры колоний перлита позволил выявить вблизи торцов пластин цементита областей измененного контраста в виде полос, соединяющих расположенные рядом пластины (рис.26). Высказано предположение, что подобное изменение контраста может быть обусловлено, во-первых, изменением химического состава

феррита в торцах пластин цементита за счет выхода атомов углерода, что могло повлечь за собой изменение условий полирования данных микрообластей стали, во-вторых, изменением условий взаимодействия зондирующего пучка электронов электронного микроскопа с данными объемами стали Последнее могло быть связано с изменением состояния кристаллической решетки железа, а также атмосфер Котгрелла и ядер дислокаций, обусловленного увеличением в них концентрации углерода, покинувшего кристаллическую решетку цементита

В зоне твердофазного (без формирования расплава) сх=>у=>а превращения, инициированного электронно-пучковой обработкой выявлено существенное различие структурно-фазового состояния различных областей фольги, заключающееся в наличие, во-первых, зерен перлита с практически сохранившейся структурой пластин цементита, во-вторых, зерен перлита, преобразование структуры которых состояло во фрагментации пластин цементита и изменении дефектной субструктуры феррита Продукты полиморфного сс=>у=>а превращения в объеме данных зерен перлита не выявляются В-третьих, зерен перлита, в которых фиксировались различные стадии растворения пластин цементита с образованием многофазной структуры, состоящей из кристаллов пакетного мартенсита, пластинчатого низкотемпературного мартенсита, островков либо прослоек остаточного аустенита и частиц цементита (рис.3) Установлено, что продольные размеры кристаллов мартенсита ограничены величиной межпластинчатого расстояния колонии перлита, поперечные размеры кристаллов — очередностью их формирования при у=>а превращении и изменяются в пределах от 20 до 70 нм В случае разрушения морфологии пластинчатого перлита образующиеся кристаллы мартенсита имеют более внушительные размеры продольные размеры могут достигать единицы микрометра, поперечные 0,1-0,15 мкм Показано, что в объеме бывших колоний перлита, претерпевших полиморфное превращение с образованием кристаллов мартенсита, изгибные экстинкционные контуры практически не наблюдаются Последнее свидетельствует о том, что релаксация полей напряжений, формирующихся в стали в условиях электронно-пучковой обработки, осуществляется путем взаимной аккомодации полей напряжений, формирующихся при образовании кристаллов мартенсита

Обнаружено, что растворение пластин цементита, имеющее место на данной глубине образца, не приводит к развитию процесса диффузии атомов углерода через границу раздела зерен феррита и перлита Об этом свидетельствует отсутствие продуктов полиморфного о»у=>а превращения в зернах структурно свободного феррита Причиной этому являются высокие скорости нагрева и охлаждения стали в условиях электронно-пучковой обработки и, следовательно, малые времена термического воздействия

Выполнены исследования структуры, образующейся при электронно-пучковой обработке в поверхностном слое образца (слое толщиной ~0 5

мкм, включающем и поверхность обработки). Методами электронной микроскопии выявлены два типа зерен о.-фазы. К первому типу были отнесены зерна, размеры которых изменяются в пределах 10-20 мкм (далее по тексту - микронные зерна); ко второму типу - зерна, размеры которых составляют единицы микрометров (далее по тексту - субмикронные зерна).

Рисунок 3 - Элекггрошю-микроскопическое изображение структуры, формирующейся в результате импульсной обработки электронным пучком стали 65Г; а, б — светлые поля; г-е,-темные поля, полученные в рефлексах [002]'у-Ре+|"122]Ре3С (г, д) и [110]а-Ре (с); в - микроэлектрон о грамм а к (а) (рефлексы темного поля указаны стрелками: ! -для (е), 2 - для (г, д))

Показано, что в обоих типах зерен высокоскоростное охлаждение стали привело к формированию мартенситной структуры, морфология и средние размеры кристаллитов которой существенным образом зависят от размера зерен, в которых они сформировались. По морфологическому признаку выделены кристаллы пакетного мартенсита, кристаллы пластинчатого низкотемпературного мартенсита и кристаллиты зеренного типа с четко выраженной огранкой. Средние размеры данных кристаллитов составляют мкм. В объеме кристаллитов наблюдается сетчатая дислокационная субструктура, скалярная плотность дислокаций которой -101! см"2. Показано, что кристаллическая решетка данных кристаллитов имеет тетрагональные искажения, обусловленные наличием в твердом растворе высокой концентрации углерода (р = 0,42 вес.%).

Из анализа представленных на рис.4 зависимостей следует, что прочностные характеристики феррито-перлитной стали в результате элек-

трошю-пучковой обработки (для всех трех зон воздействия - зоны термического влияния, зон твердофазного и жидкофазного преобразования) увеличиваются. достигая максимальных значений в поверхностном слое

Это связано в зоне жидкофазного преобразования структуры - с формированием закалочного слоя, в зоне твердофазного преобразования структуры - с частичным а=>у=>а мартенситным превращением и действием термоупругих напряжений, в зоне термического влияния — с действием термоупругих напряжений, возникающих в приповерхностном объеме стали в результате высоких скоростей охлаждения

В 4-ой главе «Электронно-пучковая модификация закаленной стали 65Г» излагаются результаты качественного и количественного анализа фазового состава и дефектной субструктуры закаленной стали, полученные при послойных электронно-микроскопических микродифракционных исследованиях стали 65Г, находящейся как в исходном состоянии, так и модифицированной НСЭП

Выполненные исследования структурно-фазового состояния стали перед облучением электронным пучком (в исходном (после закалки) состоянии) выявили наличие в ней двух морфологических типов мартенсита -пакетного мартенсита и пластинчатого низкотемпературного мартенсита, вдоль границ которых располагаются прослойки и островки остаточного аустенита

Рисунок 4 - Зависимости параметров тонкой структуры от расстояния до поверхности обработки отожженной стали а - амплитуда кривизны-кручения кристаллической решетки х (3,4) и внутренних дальнодейспвующих полей напряжений (1,2) (1,3 — зерна структурно-свободного феррита, 2,4 - ферритиая составляющая колоний перлита), б - скалярная плотность дислокаций (1 - зерна структурно-свободного феррита, 2 - фер-ритная составляющая колоний перлита), в - концентрация атомов углерода в кристаллической решетке феррита

В зоне термического влияния электронно-пучковая обработка приводит к допревращению остаточного аустенита, перестройке дислокационной субструктуры и снижению скалярной плотности дислокаций, изменению морфологии и частичному растворению цементита «самоотпуска», повторному выделению частиц це-

ментита на границах ячеек, фрагментов. Показано, что растворение частиц цементита сопровождается формированием полос измененного контраста, соединяющих частицы и разбивающих кристалл мартенсита на своеобразные ячейки (соты) (рис.5). Высказано предположение, что причиной возникновения данных полос являются процессы растворения частиц цементита и перераспределения атомов углерода между частицами и дислокационной су б структурой. Локальное изменение химического состава материала и, следовательно, поглощательной способности фольги, и приводит к эффекту формирования полос измененного контраста. Рассуждения о повышенной концентрации углерода в полосах измененного контраста подтверждаются присутствием в них частиц карбидной фазы, размеры которых - (2-4) нм (рис.5).

Рисунок 5 - Электронно-микроскопическое (а) и схематическое (б) изображения структуры, формирующейся в зоне термического влияния. Сталь 65Г, предварительно закаленная на мартенсит. Стрелками указаны! светлыми - первичные частицы цементита (цементит «самоотпуска»); темными - вторичные, сформировавшиеся в результате электронно-пучковой обработки

Рисунок 6 - Электронно-микроскопическое изображение структуры стали 65Г, формирующейся в зоне кристаллизации расплава, шшинированного электронно-пучковым воздействием; а. б - светлые поля; в - микроэясктронограмма к (б)

В зоне твердофазного (без формирования расплава) а=>у=>а превращения, инициированного электронно-пучковой обработкой наблюдаются множественные превращения преобразование дефектной субструктуры кристаллов мартенсита с формированием зерен и субзерен, преобразование карбидной фазы с формированием глобулярных частиц цементита, расположенных в стыках границ зерен, пакетов, субзерен и фрагментов, строчек частиц вдоль границ кристаллов мартенсита и протяженных прослоек в объеме кристаллов, формирование вдоль границ раздела цементит-феррит прослоек остаточного аустенита, расположенных как в объеме, так и вдоль границ кристаллов мартенсита, формирование островков остаточного аустенита в стыках границ зерен, пакетов и кристаллов мартенсита, формирование островков вновь образованного (ревертивного) мартенсита, кристаллы которого характеризуются весьма малыми размерами Рассмотренные преобразования структуры носят существенно незавершенный характер и протекают в условиях сохранения морфологии мартенситной структуры, сформированной в результате предварительной закалки стали

В поверхностном слое образца (слое толщиной ~0,5 мкм, включающем и поверхность обработки) электронно-пучковая обработка предварительно закаленной стали приводит к перезакалке слоя, кристаллизующегося из расплавленного состояния Установлено, что высокоскоростные нагрев, плавление, кристаллизация и охлаждение стали сопровождаются формированием поликристаллического агрегата на основе ос-фазы, размеры зерен которого изменяются в пределах от десятых долей до единиц и десятков микрометров В зернах микронных размеров формируется закалочная структура, подобная структуре, образующейся в стали при печных режимах термической обработке под закалку Снижение величины зерен до

200 300

X мкм

Рисунок 7 - Зависимость параметров тонкой структуры от расстояния до поверхности обработки закаленной стали а - амплитуда далыюдействующих по чей напряжений а (кривая 1), кривизна-кручения кристаллической решетки % (кривая 2) кристаллов мартенсита, б - скалярная плотность дислокаций, расположенных в кристаллах мартенсита, в — концентрация атомов углерода в кристаллической решетке кристаллов мартенсита

субмикронных размеров приводит к существенному (в 1,5-4,0 раза) уменьшению продольных и поперечных размеров кристаллов мартенсит-ной фазы В кристаллитах зеренного типа, размеры которых не превышают -0,5 мкм, выявлено формирование морфологически двухосновной структуры, состоящей из центральной части и протяженных прослоек, разделяющих соседние кристаллиты (рис 6) Принимая во внимание тип дислокационной субструктуры (плотные дислокационные сетки) и высокий уровень плотности дислокаций (<р> ~Ю10 см"2), сделано заключение о формировании в зернах размерами <0,5 мкм одного кристалла мартенсита (зерно - кристалл мартенсита) Высказано предположение, что прослойки а-фазы, окаймляющие зерна субмикронных размеров, являются поверхностным мартенситом и сформировались в результате приготовления фольги

В отличие от зависимостей параметров тонкой структуры от расстояния до поверхности обработки отожженной стали (рис 4) аналогичные зависимости для предварительно закаленной стали изменяются по кривым с минимумами, достигая максимальных значений в поверхностном слое (рис 7)

По мере удаления от поверхности электронно-пучковой обработки значения параметров структуры стали, ответственных за ее прочностные характеристики, снижаются, достигая минимальных значений в зоне твердофазного преобразования Это связано с процессами термического отпуска стали, которые сопровождаются релаксацией дефектной субструктуры (снижение скалярной плотности дислокаций, уменьшение амплитуды полей напряжений, протекание начальных стадий разрушения кристаллов мартенсита и формирования субзеренной структуры, уход атомов углерода из кристаллической решетки феррита)

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Методами дифракционной электронной микроскопии выполнен качественный и количественный анализ фазового состава и дефектной субструктуры стали 65Г (предварительно отожженной и закаленной), формирующихся на различных расстояниях от поверхности обработки импульсным низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком микросекундной длительности Полученные результаты позволяют сформулировать следующие основные выводы

1 Показано, что отжиг сопровождается формированием в стали 65Г зерен пластинчатого перлита и зерен структурно свободного феррита Закалка данной стали в воде приводит к формированию кристаллов мартенсита пакетной и пластинчатой морфологии, прослоек и островков остаточного аустенита, частиц цементита «самоотпуска»

2 Методами послойного электронно-микроскопического анализа (исследовали состояние стали в зоне термического влияния, зоне твердофазного а=>у=>а превращения и в поверхностном слое, кристаллизующемся

из расплава) установлено, что структурно-фазовое состояние стали 65Г и в отожженном и в закаленном состояниях, обработанных импульсным электронным пучком, закономерным образом изменяется на различных структурно-масштабных уровнях по мере удаления от поверхности облучения

3 Установлено, что в зоне термического влияния преобразования отожженной стали, инициированные электронно-пучковым воздействием, не приводят к разрушению колоний перлита и выражаются в увеличении степени дефектности зерен структурно свободного феррита, ферритных прослоек перлита и пластин цементита, росте числа источников и величины кривизны-кручения кристаллической решетки феррита и амплитуды даль-нодействующих полей напряжений материала

4 В зоне термического влияния предварительно закаленной стали после обработки НСЭП выявлено допревращение остаточного аустенита, перестройка дислокационной субструктуры и снижение скалярной плотности дислокаций, изменение морфологии и частичное растворение цементита «самоотпуска», повторное выделение частиц цементита на границах ячеек, фрагментов, формирование полос измененного контраста, обусловленных растворением частиц цементита

5 На макромасштабпом уровне анализа электронно-пучковое воздействие на структуру обоих типов образцов стали 65Г проявляется в зоне жидкофазного преобразования - в формировании поликристаллической структуры, размер зерен которой изменяется в пределах от 0,5 до 20 мкм, в зоне твердофазного превращения - в инициировании начальной стадии развития процесса динамической рекристаллизации

6 На мезомасштабном уровне анализа электронно-пучковая обработка обоих типов образцов стали 65Г проявляется в зоне жидкофазного преобразования - в формировании в зернах микронных размеров мартенсит-ной структуры, характерной для структуры стали закаленной с печного нагрева, в зернах субмикронных размеров - одного кристалла мартенсита («зерно - кристалл мартенсита»), в зоне твердофазного превращения - в инициировании процесса а=>у=>а преобразования с формированием структуры, состоящей из кристаллов мартенсита, частиц цементита и включений остаточного аустенита Для предварительно отожженной стали наблюдается увеличение (в 2-3 раза по отношению к исходному состоянию) количества источников и амплитуды дальнодействующих полей напряжений, а для закаленной - термическое разрушение границ раздела кристаллов мартенсита и формирование субзеренной структуры.

7 На микромасштабном уровне анализа электронно-пучковая обработка обоих типов образцов стали 65Г проявляется в зоне жидкофазного преобразования - в формировании сетчатой дислокационной субструктуры (<р> ~ЮП см"2) и протекании процесса «самоотпуска», в зоне твердофазного превращения и зоне термического влияния - в увеличении скалярной плотности дислокаций, формировании фрагментированной субструктуры

(предварительно отожженная сталь), снижении скалярной плотности дислокаций и преобразовании карбидной подсистемы (предварительно закаленная сталь)

8 На наномасштабном уровне анализа электронно-пучковая обработка обоих типов образцов стали 65Г проявляется в зоне жидкофазного преобразования - в формировании пересыщенного твердого раствора на основе а-железа, в зоне твердофазного превращения - в формировании и распаде полос локального изменения химического состава стали, образующихся при растворением частиц цементита, в зоне термического влияния -в формировании полос локального изменения химического состава стали, обусловленного растворением частиц цементита исходного состояния закаленной стали

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Электронно-пучковая модификация закаленной стали / И. Б. Цел-лермаер [и др.] // Физическая мезомеханика - 2006 - Т 9, № 5 - С 107 — 110

2. Эволюция структурно-фазовых состояний в стали 65Г при воздействии электронных пучков / И. Б. Целлермаер [и др.] // Фундаментальные проблемы современного материаловедения - 2006 - Т. 3, № 2 - С 91 -95

3. Модификация перлитной стали. Зона твердофазного преобразования пучков / И. Б. Целлермаер [и др.] // Заготовительные производства в машиностроении - 2006 -№7-С 36-39

4. Электронно-пучковая модификация перлитной стали. Зона жидко-фазного преобразования / И. Б. Целлермаер [и др.] // Заготовительные производства в машиностроении - 2006 - № 8 - С 45-47

5. Структурно-фазовые превращения в зоне термического влияния перлитной стали при облучении электронными пучками / И. Б. Целлермаер [и др ] // Сборник тезисов - ГУ Международной конференции «Фазовые превращения и прочность кристаллов» посвященная памяти академика Г В Курдюмова - Черноголовка. ЦНИИЧермет, 2006 - с 42

6. Эволюция структурно-фазовых состояний в свободном феррите зоны термического влияния отожженной стали 65Г при воздействии электронных пучков пучками / И. Б. Целлермаер [и др.] // Сборник тезисов - ХУ1 Международной конференции « Физика прочности и пластичности материалов» - Самара СамГТУ, 2006 — с. 220

7. Анализ жидкофазных превращений при электронно-пучковой обработке / И. Б. Целлермаер [и др.] // Труды У Международной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». - Томск ТПУ, 2006 - с.35.

8. Формирование структурно-неоднородных сред при воздействии импульсными электронными пучками / И. Б. Целлермаер [и др.] // Тез

докл Всероссийской конференции «Деформирование и разрушение структурно-неоднородных сред и конструкций» - Новосибирск • НГТУ, 2006 -с 128

9. Целлермаер И. Б. Фазовый состав и дефектная структура "БЬзЬ-зоны" при облучении электронными пучками / И. Б. Целлермаер, В. Е. Громов, Ю. Ф. Иванов // Сборник тезисов «Бернштейновских чтений по термомеханической обработке металлических материалов — Москва МИСИС, 2006 -с 45

10. Целлермаер И. Б. Структурно-фазовые превращения в стали 65Г при высокоскоростной закалке / И Б. Целлермаер, В. Е. Громов, Ю. Ф. Иванов // Сборник тезисов «Бернштейновских чтений по термомеханической обработке металлических материалов - Москва МИСИС, 2006 - с 52

11. Целлермаер И. Б. Формирование дефектной субструктуры на микроуровне в мартенситной стали электронным пучком / И. Б. Целлермаер, Ю. Ф Иванов, В. Е. Громов II Сборник статей по материалам Первой международной конференции "Деформация и разрушение материалов" -Москва ИМЕТ РАН, 2006 -т1 - С 147-150

12. Жидко- и твердофазные превращения в перлитной стали при электронно-пучковой обработке пучком / И. Б. Целлермаер |и др.] // Сборник тезисов 45-ой Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» - Белгород БелГУ, 2006 - с 36

13. Физическая природа поверхностной модификации стали при обработке электронным пучком / И. Б Целлермаер [и др.] // Труды III Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» -Томск ТПУ, 2006 - С 71-74

14. Эволюция феррита в зоне термического влияния сталь 65Г при облучении электронными пучками пучков / И. Б. Целлермаер [и др.] //

Известие вузов Черная металлургия -2007 -№4-С 43-46

15. Структурно-фазовые изменения в поверхностных слоях закаленной стали после электронно-пучковой обработки / И. Б. Целлермаер [и

др ] // Тезисы докладов ХУП Петербургских чтений по проблемам прочности -Санкт-Петербург СПГУ,2007 -С 28

16. Электронно-лучевая модификация структурно-фазового состояния перлитной стали / И. Б. Целлермаер [и др.] // Физика и химия обработки материалов -2007 -№ 1 - С 23-29

Изд лиц № 01439 от 05 04 2000 Подписано в печать_.03.2007

Формат бумаги 60x84 1/16 Бумага писчая. Печать офсетная Услпечл 1,1 Учиздл 1,24 Тираж 100 экз Заказ 33

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

Введение.

1 ГЛАВА 1. ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ ПОТОКАМИ ЭНЕРГИИ.

1.1 Перспективные методы модификации поверхности материалов

1.2 Физические особенности применения электровзрывного легирования для упрочнения и защиты поверхности.

1.3 Формирование упрочненных поверхностных слоев высоко и низкоэнергетическими электронными пучками.

1.4 Моделирование температурных полей при воздействии НСЭП

1.5 Выводы из литературного обзора.

2 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ ИССЛЕДОВАНИЯ, МЕТОД ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНО-ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛА.

2.1 Материал исследования.

2.2 Методика электронно-пучковой обработки образцов стали

2.3 Методы структурно-фазовых исследований и определения количественных характеристик материала исследования.

3 ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВАЯ МОДИФИКАЦИЯ ОТОЖЖЁННОЙ СТАЛИ 65Г.

3.1 Фазовый состав и дефектная субструктура исходного состояния стали

3.2 Фазовый состав и дефектная субструктура зоны термического влияния

3.2.1 Структурно-фазовое состояние зерен перлита.

3.2.2 Структурно-фазовое состояние зерен глобулярного перлита.

3.2.3 Структурно-фазовое состояние зерен феррита.

I -->;

3.3 Твердофазное превращение феррито-перлитной стали. 3.3.1 Структурно-фазовые преобразования зерен феррита.

3.3.2 Структурно-фазовые преобразования зерен пластинчатого перлита.

3.3.3 Структурно-фазовые преобразования зерен глобулярного перлита («псевдоперлита»).

3.4 Фазовый состав и дефектная субструктура дна зоны расплава.

3.4.1 Структурно-фазовое состояние зерен феррита.

3.4.2 Структурно-фазовое состояние зерен глобулярного перлита л .'«к (псевдоперлита).

3.4.3 Структурно-фазовое состояние зерен пластинчатого перлита.

3.5 Фазовый состав и дефектная субструктура объема стали, формирующегося из расплава.

3.5.1 Структурно-фазовое состояние микронных зерен.

3.5.2 Структурно-фазовое состояние зерен субмикронных размеров.

3.6 Корреляции и закономерности эволюции структуры феррито-перлитной стали 65Г при электронно-пучковой модификации.

В последние годы получили развитие новые способы обработки поверхности, использующие концентрированные потоки энергии. Они позволяют существенно (до нескольких секунд, а при импульсных процессах - до долей секунды) сократить время обработки, что в некоторых случаях дает возможность встраивать соответствующее оборудование в единую технологическую цепь изготовления деталей, а также снижать энергозатраты на проведение обработки за счет того, что воздействию концентрированных потоков энергии (КПЭ) подвергаются те части поверхности, которые в наибольшей степени нуждаются в упрочнении и защите. Кроме того, высокоэффективные способы обработки позволяют получать структурно-фазовые состояния поверхности, недостижимые при использовании традиционных технологий.

Все большее применение в промышленном производстве находят методы упрочнения металлов и сплавов с использованием концентрированных источников нагрева - электрической дуги, потоков ионов, плазмы, лазерных и электронных лучей и др. Такие источники позволяют получать на поверхности металла слои с высокой твердостью, обрабатывать участки поверхности, недоступные для упрочнения другими методами, локализовать энергию в узкой зоне, обеспечивая ресурсосбережение, в основе которого лежит замена дорогостоящих и сложнолегированных сплавов экономнолегированными в тонком поверхностном слое.

Одним из основных путей в этом направлении является применение принципиально новых методов формирования и регулирования свойств материалов, основывающихся на современных представлениях о роли структуры в повышении прочности и износостойкости (демпфирование внешних нагрузок релаксацией концентраторов напряжений, диссипация энергии структурными превращениями и т.п.) [1,2] и использовании быстропротекающих и высокоэнергетических воздействий нанесения покрытий [3-38]. В большинстве случаев, как показывает опыт, наибольший эффект может быть достигнут в случае комбинирования указанных методов или их сочетания с уже усвоенными в практике. Таким образом, существует необходимость интенсификации исследований как в области традиционных научных направлений - физики твердого тела, метало- и материаловедения и теплофизики, обеспечивающих основы создания и развития прогрессивных материалов и технологий упрочнения и нанесения защитных покрытий, так и новых - синергетики [39-42], физики ультрадисперсных сред [43], материаловедения быстрозакаленных металлов и сплавов [44-46], физической мезомеханики структурно-неоднородных сред [47-49].

Естественно, возникает необходимость в развитии новых подходов к проблемам повышения прочности, износостойкости и других свойств покрытий, определяющих надежность, долговечность и работоспособность изделий с покрытиями. Несмотря на огромный теоретический и экспериментальный материал, обобщенный в монографиях [3-38], требуется углубленное научное понимание физических процессов, определяющих формирование состава, структуры и свойств, при нанесении покрытий и упрочняющей обработке, с целью расширения представлений о связи механизмов разрушения покрытий с их структурой и свойствами при различных внешних воздействиях.

Актуальность темы

Одним из наиболее эффективных направлений улучшения служебных характеристик конструкционных материалов, в том числе и сталей, является разработка оптимальных режимов термического воздействия. Это дает возможность, с одной стороны, получать изделия с определенными заданными характеристиками, отвечающими эксплуатационным требованиям, а с другой стороны, прогнозировать изменение свойств деталей и конструкций при их изготовлении и эксплуатации. За последние десятилетия, особенно после широкого внедрения методов электронной дифракционной микроскопии, достигнут существенный прогресс в понимании физических процессов, протекающих при этом, что связано, в основном, с работами Г. В. Курдюмова, В. Д. Садовского,

А. П. Гуляева, В. М. Счастливцева, JI. М. Утевского, С. 3. Бокштейна, В. В. Рыбина, Р. И. Энтина, М. А. Штремеля, А. Л. Ройтбурда, М. Л. Бернштейна, М. Е. Блантера, В. И. Изотова, А. Г. Хачатуряна, Л. М. Капуткиной, В. А. Займовско-го, М. П. Усикова, Л. И. Тушинского, Д. А. Мирзаева, Т. Ф. Волыновой, М. И. Гольдштейна, Л. И. Лысака, Дж. Крауса, В. Н. Гриднева, А. Р. Мадера, Э. Гуд-ремона, Дж. Томаса, К. Вокасы, С. М. Ваймана, А. Келли, Ф. Б. Пикеринга, В. Бадеши, Б. И. Николина, Ю. Н. Петрова, В. Г. Гаврилюка, М. В. Белоуса и многих других российских и зарубежных металлофизиков и материаловедов.

Успехи в области физики генерации высоких плотностей энергии привели к новым методам управления фазовым составом, дефектной субструктурой и, следовательно, физико-механическими, триботехническими, электрофизическими и т.д. свойствами неорганических материалов, основанным на применении концентрированных потоков энергии. Характерной особенностью воздей

8 10 ствия концентрированных потоков энергии являются сверхвысокие (10 -10 К/с) скорости нагрева и весьма малые (10"6-10~3 с) времена воздействия высоких температур (вплоть до температуры плавления и испарения материала). Исключительно гибкими источниками, позволяющими реализовать высокоскоростной ввод энергии в тонкие поверхностные слои материала, являются интенсивные импульсные электронные пучки, установки для получения которых многие годы с успехом разрабатываются в Институте сильноточной электроники СО АН СССР (РАН). Исследования, выполненные в основном Российскими учеными, показывают, что использование импульсных электронных пучков в качестве способа модификации металлов и сплавов в определенных условиях способно приводить к существенному увеличению коррозионной стойкости, износостойкости и микротвердости поверхностных слоев неорганических материалов, в том числе и стали. Однако физическая природа многих процессов, протекающих при воздействии таких пучков на материалы, не раскрыта. Это связано, главным образом, с отсутствием систематических экспериментальных исследований эволюции фазового состава и микроструктуры облученных образцов в широком диапазоне параметров электронного пучка и материалов исследования.

Работа выполнялась в соответствии с грантом РФФИ-ГФЕН (Российско-китайский международный грант) проект №05-02-39008 «Закономерности и механизмы формирования упрочненных слоев в сплавах на основе железа при воздействии импульсных электронных пучков и плазменных потоков», грантами Министерства образования и науки по фундаментальным проблемам металлургии на 2004-2006 год, темами Сибирского государственного индустриального университета и Томского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель работы: выявление закономерностей эволюции на различных структурно-масштабных уровнях фазового состава и дефектной субструктуры стали 65Г, находящейся в феррито-перлитном и закаленном состояниях, в условиях высокоскоростного нагрева и охлаждения, инициированных облучением низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком микросекундной длительности.

Научная новизна работы состоит в том, что

1. Впервые получены систематические комплексные экспериментальные данные о структурно-фазовых превращениях, протекающих в стали 65Г, подвергнутой импульсной электронно-пучковой обработке.

2. Выявлены качественные и количественные закономерности изменения параметров, характеризующих фазовый состав и дефектную субструктуру стали 65Г, обработанную импульсным электронным пучком микросекундной длительности.

3. Проведен сравнительный анализ на различных структурно-масштабных уровнях механизмов структурно-фазовых превращений стали 65Г, находящейся в предварительно нормализованном и предварительно закаленном состояниях.

4. Впервые на различных структурно-масштабных уровнях рассмотрена эволюция колонии перлита в условиях твердофазного и жидкофазного превращений, инициированных импульсной электронно-пучковой обработкой.

Практическая значимость выполненных в работе исследований заключается в:

1. Формировании базы данных эволюции фазового состава и дефектной субструктуры стали 65Г в условиях импульсной электронно-пучковой обработки.

2.Выявлении роли типа исходного структурно-фазового состояния углеродистой стали на формирующуюся при электронно-пучковой обработке структуру.

3. Установлении закономерностей изменения структурно-фазового состояния углеродистой стали, обработанной импульсным электронным пучком, по мере удаления от поверхности облучения.

4. Выявлении и анализе концентраторов напряжений, формирующихся в углеродистой стали в условиях импульсной электронно-пучковой обработки.

Личный вклад автора состоит в осуществлении предварительной термической обработки материалов исследования, проведении электронно-микроскопических исследований исходных образцов и образцов, облученных электронным пучком, анализе полученных результатов и формулировании выводов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Совокупность экспериментальных результатов, полученных при анализе фазового состава и дефектной субструктуры стали 65Г с исходно феррито-перлитной и мартенситной структурами, подвергнутой импульсной электронно-пучковой обработке.

2. Количественные и качественные закономерности эволюции структуры и фазового состава колоний пластинчатого перлита в условиях высокоскоростного ввода энергии, инициированного импульсным электронным пучком.

3. Количественные и качественные закономерности эволюции структуры и фазового состава мартенсита закалки в условиях высокоскоростного ввода энергии, инициированного импульсным электронным пучком.

4. Обнаружение формирования в стали 65Г в слое жидкофазного преобразования материала нового типа закалочной структуры «зерно - кристалл мартенсита».

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью, использованием современных методов и методик исследования, большим объемом экспериментальных данных и их статистической обработкой, сопоставлением установленных в работе закономерностей с фактами, полученными другими исследователями.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: IV Международной конференции «Фазовые превращения и прочность кристаллов» посвящённая памяти академика Г. В. Курдюмова. Черноголовка. 2006; XVI Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов». Самара. 2006; V Международной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». Томск. 2006; Всероссийской конференции «Деформирование и разрушение структурно-неоднородных сред и конструкций». Новосибирск. 2006; Берштейновских чтениях по термомеханической обработке металлических материалов. Москва. 2006; Первой международной конференции «Деформация и разрушение материалов». Москва. 2006; 45-й международной конференции «Актуальные проблемы прочности». Белгород. 2006; II 1-й международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения». Томск. 2006; XVII Петербургских чтениях по проблемам прочности. Санкт-Петербург. 2007; XV Республиканской научной конференции аспирантов по физике конденсированного состояния. Гродно. 2007.

Публикации Результаты диссертации опубликованы в 16 печатных работах, в том числе в 4-х статьях, в изданиях, входящих в список ВАК РФ, список основных из них приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 257 наименований, содержит 186 страниц машинописного текста, включая 3 таблицы и 91 рисунок.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Методами дифракционной электронной микроскопии выполнен качественный и количественный анализ фазового состава и дефектной субструктуры стали 6.5Г (предварительно отожжённой и закаленной), формирующихся на различных расстояниях от поверхности обработки импульсным низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком микросекундной длительности. Полученные результаты позволяют сформулировать следующие основные выводы:

1. Показано, что отжиг сопровождается формированием в стали 65Г зерен пластинчатого перлита и зерен структурно свободного феррита. Закалка данной стали в воде приводит к формированию кристаллов мартенсита пакетной и пластинчатой морфологии, прослоек и островков остаточного аустенита, частиц цементита «самоотпуска».

2. Методами послойного электронно-микроскопического анализа (исследовали состояние стали в зоне термического влияния, зоне твердофазного а=>у=>а превращения и в поверхностном слое, кристаллизующемся из расплава) установлено, что структурно-фазовое состояние стали 65Г и в отожжённом и в закаленном состояниях, обработанных импульсным электронным пучком, закономерным образом изменяется на различных структурно-масштабных уровнях по мере удаления от поверхности облучения.

3. Установлено, что в зоне термического влияния преобразования отожжённой стали, инициированные электронно-пучковым воздействием, не приводят к разрушению колоний перлита и выражаются в увеличении степени дефектности зерен структурно свободного феррита, ферритных прослоек перлита и пластин цементита; росте числа источников и величины кривизны-кручения кристаллической решетки феррита и амплитуды дальнодействующих полей напряжений материала.

4. В зоне термического влияния предварительно закаленной стали после обработки НСЭП выявлено допревращение остаточного аустенита; перестройка дислокационной субструктуры и снижение скалярной плотности дислокаций; изменение морфологии и частичное растворение цементита «самоотпуска»; повторное выделение частиц цементита на границах ячеек, фрагментов, формирование полос измененного контраста, обусловленных растворением частиц цементита.

5. На макромасштабном уровне анализа электронно-пучковое воздействие на структуру обоих типов образцов стали 65Г проявляется: в зоне жидкофазно-го преобразования - в формировании поликристаллической структуры, размер зерен которой изменяется в пределах от 0,5 до 20 мкм; в зоне твердофазного превращения - в инициировании начальной стадии развития процесса динамической рекристаллизации.

6. На мезомасшмабном уровне анализа электронно-пучковая обработка обоих типов образцов стали 65Г проявляется: в зоне жидкофазного преобразования - в формировании в зернах микронных размеров мартенситной структуры, характерной для . структуры стали закаленной с печного нагрева; в зернах субмикронных размеров - одного кристалла мартенсита («зерно - кристалл мартенсита»); в зоне твердофазного превращения - в инициировании процесса а=>у=>а преобразования с формированием структуры, состоящей из кристаллов мартенсита, частиц цементита и включений остаточного аустенита. Для предварительно отожженной стали наблюдается увеличение (в 2-3 раза по отношению к исходному состоянию) количества источников и амплитуды даль-нодействующих полей напряжений, а для закаленной - термическое разрушение границ раздела кристаллов мартенсита и формирование субзеренной структуры. 'I

7. На микромасштабном уровне анализа электронно-пучковая обработка обоих типов образцов стали 65Г проявляется: в зоне жидкофазного преобразования - в формировании сетчатой дислокационной субструктуры (<р> -1011 см" ) и протекании процесса «самоотпуска»; в зоне твердофазного превращения и зоне термического влияния - в увеличении скалярной плотности дислокаций, формировании фрагментированной субструктуры (предварительно отожженная сталь), снижении скалярной плотности дислокаций и преобразовании карбидной подсистемы (предварительно, закаленная сталь).

8. На наномасштабном уровне анализа электронно-пучковая обработка обоих типов образцов стали 65Г проявляется: в зоне жидкофазного преобразования - в формировании пересыщенного твердого раствора на основе а-железа; в зоне твердофазного превращения - в формировании и распаде полос локального изменения химического состава стали, образующихся при растворением частиц цементита; в зоне термического влияния - в формировании полос локального изменения химического состава стали, обусловленного растворением частиц цементита исходного состояния закаленной стали.

1. Панин В.Е. Новые направления в создании высокопрочных материалов методами порошковой металлургии // Прогрессивные технологические процессы в порошковой металлургии.- Минск: Высшая школа.- 1982.- С. 117121.

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

3. Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева ИЛ. Структура термически обработанной стали. -М.: Металлургия, 1994.- 288 с.

4. Бернштейн М.Л., Капуткина Л.М., Прокошкин С.Д. Отпуск стали.- М.: МИСиС, 1997,- 336 с.

5. Криштал М.А., Жуков А.А., Кокора А.Н. Структура и свойства сплавов, обработанных лучом лазера.- М.: Металлургия, 1973.- 192 с.

6. Миркин Л.И. Физические основы обработки материалов лучами лазера,- М.: Йзд-во МГУ, 1975.-304 с.

7. Рыкалин Н.Н., Углов' "А.А., Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов.- М.: Машиностроение, 1975.- 296 с.

8. Рыкалин Н.А., Зуев Л.Б., Углов А.А. Основы электронно-лучевой обработки металлов. -М.: Машиностроение, 1978.- 239 с.

9. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под ред. Дж.Поута, Г.Фоти и Д.Джекобсона,- М.: Машиностроение, 1987.-424 с.

10. Ионная имплантация й лучевая технология / Под ред. Дж.С.Вильямса, Дж.М.Поута.- Киев: Наукаво думка, 1988.- 360 с.

11. Тиллер 3., Гайзич У., Панцер 3. Электронно-лучевая технология.- М.: Энергия, 1980.- 528 с.

12. Ударные волны и явления высокоскоростной деформации / Под ред. М.А.Майерса, Л.Е.Мурра.- М.: Металлургия, 1984.- 512 с.

13. Каннель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фортов В.Е. Ударно-волновые явления в конденсированных средах.- М.: "Янус-К", 1996.- 408 с.

14. Садовский В.Д., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л. Лазерный нагрев и структура стали: Атлас микроструктур.- Свердловск: УрО АН СССР, 1989.- 101 с.

15. Будовских Е.А., Сарычев В.Д., Громов В.Е. и др. Основы технологии обработки поверхности материалов импульсной гетерогенной плазмой. Новокузнецк.- Изд-во СибГИУ.- 2002.- 170 с.

16. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник / Н.Н.Рыкалин, А.А.Углов, И.В.Зуев, А.Н.Кокора.- М.: Машиностроение, 1985.496 с.

17. Крапошин B.C. Обработка поверхности металлических материалов лазерным излучением // Поверхность.- 1982.- № 3.- С. 1-12.

18. Крапошин B.C. Термическая обработка стали и сплавов с применением лазерного луча и прочих прогрессивных видов нагрева // Итогинауки и техники.- Металловедение и термическая обработка.- М.: ВИНИТИ, 1987.- СЛ44-206.

19. Поболь И.Л. Электронно-лучевая термообработка металлических материалов 7/ Итоги науки й :-техники. Металловедение и термическая обработка.- М.: ВИНИТИ, 1990.- Т.24.- С.99-166.

20. Быковский Ю.А., Неволин В.Н., Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов.- М.: Энергоатомиздат, 1991.- 240 с.

21. Коваленко B.C., Головко Л.Ф., Меркулов Г.В., Стрижак А.И. Упрочнение деталей лучом лазера.- Киев: Техника, 1981.- 132 с.

22. Месяц Г.Л., Проскуровский Д.И. Импульсный электрический разряд в вакууме. Новосибирск: Наука, 1984.

23. Rotshtein V., Ivanov Yu., Markov A. Surface treatment of materials with low-energy, high-current electron beams. Charter 6 in Book "Materials surface processing by directed energy techniques". P. 205-240. Ed. By Y.Pauleau: Elsevier.-2006.-763 s. .

24. Гефурикен Д.С., Маренко В.Ф., Дальченко B.M. Импульсная обработка и массоперенос в металлах при низких температурах. Киев: Наукова думка, 1991.-208 с. '

25. Веденов А.А., Гладуш Г.Г. Физические процессы при лазерной обработке материалов. М.: Энергоатомиздат, 1985,- 208 с.

26. Лазерная техника и технология. В7. Кн.6. Основы лазерного термоупрочнения сплавов. Ред. А.Г. Григорьянц, А.Ф.Сафонова. М.: Высшая школа. 1988.- 159 с.

27. Промышленное применение лазеров. Под ред. Г.Кебнера. Машиностроение, 1988.- 240'с.

28. Дьюли У. Лазерная технология и анализ материалов. М.: Мир, 1986.211 с.

29. Лещинский И.К., Самотугин С.С., Пирч И.И. и др. Плазменное поверхностное упрочнение. Киев: Техника, 1990.- 109 с.

30. Донской А.В., Клубников B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении. М.-Л.: Машиностроение, 1979.- 143 с.

31. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. М.: Наука, 1977.- 184 с.

32. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М.: Машиностроание, 1981.- 192 с.

33. Кудинов В.В., Пекшев П.Ю., Белашенко В.Е. и др. Нанесение покрытий плазмой. М.: Наука, 1990.- 407 с.

34. Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. М.: Машиностроение, 1990.- 384 с.

35. Кудинов В.В., Гусев О.В. Пекшев В.И. и др. Состояние и перспективы развития плазменной технологи создания новых материалов и покрытий. // Новые металлургические процессы и материалы. Ред. Н.П.Лекшиев, М.: Наука, 1991.-296 с.но. : I,. .

36. Тушинский JI.И. Теолрия и технология упрочнения металлических сплавов. Новосибирск.: Наука, 1990.- 306 с.

37. Конструктивная прочность композиции основной металл покрытие / Л.И.Тушинский, А.В.Плохов, А.А.Столбов, В.И.Синдеев. Новосибирск.: Наука, 1996.-296 с.

38. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах.- М.: Мир, 1979.- 512 с.

39. Хакен Г. Синергетика,- М.: Мир, 1980.- 400 с.

40. Иванова B.C., Баланкин А.С., Бунин И.Ж. и др. Синергетика и фракталы в материаловедении.- М.: Наука, 1994.- 383 с.

41. Иванова B.C. Управление структурообразованием и оптимизация механических свойств металлов на основе принципов синергетики. // Перспективные материалы., 1995.- № 3.- С.5-12.

42. Морахов И.Д., Трусов Л.И., Лановок В.К. Физические явления в ультрадисперсных средах.- М.: Энергоатомиздат, 1984.- 224 с.

43. Мирошниченко И.С. Закалка из жидкого состояния.- М.: Наука, 1982.163 с.

44. Бакай А.С. Поликластерные аморфные тела.- М.: Энергоатомиздат, 1987.- 192 с.

45. Валиев Р.В., Исламгалиев Р.К. Структура и механическое поведение ультрамелкозернистых металлов и сплавов, подвергнутых интенсивной пластической деформации. // ФММ, 1998.- Т.5.- Вып.6.- С.161-177.

46. Панин В.Е., Егорушкин В.Е., Макаров П.В. и др. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов,- Новосибирск.: Наука, 1995.- 225 с.

47. Physical Mesomechanics of Heterogeneous Media and Computer-Aided Design of Materials / Ed. V.E.Panin. Cambridge International Science Publishing, 1998.-339 p.

48. Панин B.E. Современные проблемы пластичности и прочности твердых тел.// Изв. Вузов. Физика, 1998.- № 1.- С.7-33.

49. Электрохимико-термическая обработка металлов и сплавов / И.Н.Кйдин," В.И.Андрюшечкин, В.А.Волков, А.С.Холин.- М.: Металлургия, 1978.- 320 с.

50. Головин Г.Ф. Высокочастотная термическая обработка: Вопросы металловедения и технологии./ Г.Ф.Головин, М.М.Замятин 3-е изд., перераб. И доп.- Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1990.- 240 с.

51. Кирия Г.Ш. Поверхностное упрочнение серого чугуна индукционным оплавлением / Г.Ш.Кирия, Ю.К.Бунина, Л.Х.Иванова. Л.: Металловедение и термическая обработка металлов, 1982.- № 5.- С.58-59.

52. Высокочастотная импульсная закалки сталей / М.Ф.Жуков, В.Г.Щукин, В.А.Неронов, В.В.Марусин // Физика и химия обработки материалов.- 1994.- № 6.- С.8-108.

53. Новые материалы и технологии. Теория и практика упрочнения материалов в экстремальных. процессах / А.Н.Папырин, Н.П.Болотина,

54. A.А.Боль и др.- Н.:ВО "Наука! Сиб.издат.фирма", 1992.- 200 с.

55. Высокочастотная импульсная закалка стальных деталей. Расчет динамики нагрева // Теплофизика кристаллизации и высокотемпературная обработка металлов: Сб.научн.тр./ Под ред. Н.А.Рубцова.- Новосибирск.: Изд-во ИТ СО АН СССР, 1990.- С.141-151.

56. Щукин В.Г. Высокочастотная импульсная закалка стальных деталей. Получение толстых закаленных слоев. / В.Г.Щукин, В.П.Зиновьев,

57. B.В.Марусин //Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук.- 1989.- Вып.2.- С.102-106.

58. Auerbach N. Randschichtumschmelzlegieren / N. Auerbach, J. Grosch // Forsch. Actuell.-1986.- Vol.3.-№ 9.- P.31-35.

59. Архипов B.E. Структура и твердость высокопрочного чугуна ВЧ50 при закалке световым лучом / В.Е.Архипов, М.И.Спарин // Металловедение и термическая обработка металлов. 1990.- № 7.- С.34-36.

60. Тенсхоф Х.К. Поверхностная обработка с применением дуговых ламп большой мощности / Х.К.Тенсхоф, К.Мейер-Коббе // Черные металлы. 1990.- № 4.- С.71-76.

61. Диденко А.Н. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов./ А.Н.Диденко, А.Е.Лигачев, И.Б.Куракин М.: Энергоатомиздат, 1987.- 184 с.

62. Повышение эксплуатационных характеристик сплавов под действием мощных ионных пучков / А.Д.Погребняк, В.А.Пирогов, Е.П. Логачев и др. // Физика и химия обраб.материалов.-1987.-№6,- С.4-10.

63. Модификация свойств металлов под действием мощных ионных пучков / А.Д.Погребняк,' Г.Е.Рёмнев, С.А.Чистяков, А.Е.Лигачев // Изв.вузов. Физика.-1987.-Вып.1.-С.52-65.

64. Моделирование теплофизических процессов импульсного лазерного воздействия на металлы / А.А.Углов, И.Ю.Смуров, А.М.Лашин, А.Г.Гуськов.-М.: Наука, 1991.-288 с.

65. Веденов А.Ю. Физические процессы при лазерной обработке материалов^/ А.Ю.Веденов, Г.Т.Гладуш . М.: Энергоатомиздат, 1985.- 208 с.

66. Леонтьев П.А. Лазерная поверхностная обработка, металлов и сплавов/П.А.Леонтьев, Н.Т.Чеканова, М.Г.Хан М.: Металлургия, 1986.- 2081. С. •'::.■ ' ':;/.

67. Лазерное и электроэрозионное упрочнение материалов/ В.С.Коваленко, А.Д.Верхотуров, Л.Ф.Головко, И.А.Подчерняева.- М.: Наука, 1986.- 276 с.

68. Упрочнение деталей лучом лазера / В.С.Коваленко, Л.Ф.Головко, Г.В.Меркулов, А.И.Стрижак.- К.: Техника, 1981.- 132 с.

69. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн.З. Методы поверхностной лазерной обработки. Учеб. Пособие для вузов / Под ред. А.Г.Григорьянца.- М.: Высшая школа, 1987.- 192 с.

70. Андрияхин В.М. Процессы лазерной сварки и термообработки./ В.М.Андрияхин-М.: Наука, 1988.- 176 с.

71. Воздействие лазерного излучения на материалы / Р.В.Арутюнян, В.Ю.Баранов, Л.А.Большов и др.-М.: Наука, 1989.- 368 с.

72. Рэди Дж. Промышленные применения лазеров / Дж.Рэди: Пер. с англ.-М.: Мир, 1981.- 638 с.

73. Промышленное применение, лазеров / Под ред. Г.Кебнера; Пер. с англ.- М.: Машиностроение," 1988.-280 с.

74. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под ред. Дж.М. Поута и др.; Пер. с англ.-М.: Машиностроение, 1987.- 424 с.

75. Лахтин Ю.М. Поверхностное легирование металлов и сплавов при лазерном нагреве/ Ю.М.Лахтин, Я.Д.Коган: Учеб. Пособие.- М.: Машиностроение, 1990.- 5$ с. .

76. Коган Я.Д. Перспективы развития технологий поверхностного упрочнения материалов деталей машин и инструмента / Я.Д.Коган // Металловедение и термическая обработка металлов. 1993.- № 8.- С.5-9.

77. Софонов А.Н. Изучение структуры и твердости поверхности железоуглеродистых сплавов после их оплавления лазерным излучением // МиТОМ, 1999.- № 1.- С.7-13.

78. Boettinger W.J., Coriell S.R. et al., Solidification microstructures: recent developments, future directions // Acta mater. 2000. V. 48. P.43-70.

79. Kurz W., Fisher D.J. Fundamentals of Solidification, 3rd ed. Aedermannsdorf: Trans Tech Publication, 1992.- 305 p.

80. Trivedi R., Kurz W. Morphological Stability of a Planar Inferface under Rapid Solidification Condition // Acta Metal. 1986. V.34. P.l663-1670.

81. Pan Q.Y., Huang W.D. et al., Primary spacing selection of Cu-Mn alloy under laser rapid solidification condition // J.Cryst. Growth. 1997.V.l81.P. 109-116.

82. Galenko P., Sobolev S. Local nonequilibrium effect on undercooling in rapid solidification of alloys // Phys.Rev.E.1997.V.55.P.343-352.

83. Galenko Р.К., Kriviliov M.D. Modelling of crystal pattern formation in isothermal undercooled alloys // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. 2000. V.8. 1. Р.8Ш.

84. Исследование лазерного термоупрочнения сталей маломощным ИК-излучением / Р.А.Ганеев. Металлы, 2000.- № 6,- С. 116-120.

85. 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

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

87. Соболев В.В. Поверхностное упрочнение сплавов при воздействии струй ударно-сжатого газа / В.В.Соболев, С.И.Губенко // Физика и химия обработки материалов, 1994.- № 4-5,- С. 188-196.

88. Исследование динамики и структуры плазменного потока импульсного ускорителя углеродной плазмы / В.В.Клубович, В.Д.Егорова, В.А.Батвинков, В.Н.Нестеренко // ДАН БССР,1990.-Т.34.-№2.- С.137-140.

89. Особенности упрочнения стали У8 с помощью импульсно-плазменной обработки / М.Н.Волошин, Д.А.Гасин, И.Р.Кораблева, Н.Н.Скляренко // Физика и химия обработки материалов, 1994.- № 1.- С. 16-20.

90. Волошин М.Н. Повышение долговечности турбинных лопаток методом импульсно-плазменной обработки / М.Н.Волошин, Д.А.Гасин, Е.С.Ищенка'Физика и химия обработки материалов, 1995.- № 3.- С.62-66.

91. Голубец В.М.' Износостойкость импульсно-плазменных покрытий / В.М.Голубец, В.В.Швец, Г.Н.Лукина // Физико химическая механика материалов, 1990.- Т.26.- № 6.- С. 114-116.

92. Поболь И.Л. Использование электронно-лучевого воздействия в технологиях, второго поколения поверхностной обработки металлических материалов / И.Л.Поболь // Трение и износ, 1993.- Т.14,- №3.- С.524-531.

93. Упрочнение и массоперенос при импульсной плазменно-детонационной обработке сталей / А.Д.Погребняк, О.П.Клементьева,

94. В.С.Конякин, Ю.Н.Тюрин, О.Л.Колесниченко. Физика и химия обработки •материалов,2002.- №2.-С.40-48.

95. Модификация. структуры и свойств поверхностных слоев углеродистых сталей при воздействии компрессионного плазменного потока /

96. B.В.Углов, В.М.Анищик,В.В.Асташинский Ю.В. Свешников и др. Физика и химия обработки материалов,2002.- №3.- С.23-28.

97. Механические свойства инструментальных сталей после плазменной поверхностной обработки. Физика и химия обработки материалов, 2002.- №311. C.65-71.

98. Куприянов И.Л., Геллер М.А. Газотермические покрытия с повышенной прочностью счепления,- Мн.: Навука i тэхшка,1990.- 176 с.

99. Болотина Н.П. Повышение износостойкости поверхностей с использованием высококонцентрированных потоков энергии порошковых материалов // Автореферат докторской диссертации.- М.: 1994.-32 с.

100. Кудинов В.В., Гусев О.В., Пекшев В.И., Калита В.И. Состояние и перспективы.развития плазменной технологии создания новых материалов и покрытий // Новые металлургические процессы и материалы. Отв.ред. Н.П.Лякишев.-М.: Наука, 1991.- 296 с.

101. Тушинский Л.И., Плохов А.П. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий.- Новосибирск.: Наука, 1986.- 200 с.

102. Тушинский Л.И. Теория и технология упрочнения металлических сплавов.- Новосибирск.: Наука, 1990.- 306 с.

103. Конструктивная прочность композиции основной металл-покрытие / Л.И. Тушинский, А.В.Плохов, А.А.Столбов, В.И.Синдеев.- Новосибирск.: Наука, 1996.-296 с.

104. Якушин В.Л. Модифицирование углеродистых и низколегированных сталей потоками высокотемпературной импульсной плазмы // Металлы,2005.-№2.-С. 12-24.•Hi к., . .

105. 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.

106. ПО.Изменение микроструктуры и механических свойств железа в результате воздействия компрессионного плазменного потока // В.В.Углов,

107. B.М.Анищик, В.В.Асташинский и др. // Физика и химия обработки материалов, 2004- № 4-'с.37-42.

108. Поверхностная обработка инструментальных сталей плазменными потоками квазистационарного ускорителя / В.В.Углов, В.М.Анищин, Е.К.Стальмошенок и др. // Физика и химия обработки материалов, 2004- № 5.1. C.44-49.

109. Структурно-фазовое состояние системы титан-сталь, облученной компрессионным плазменным потоком азота / В.В.Углов, В.М.Анищин, Н.Н.Черенда и др. // Физика и химия обработки материалов, 2005.-№2.-С.36-41.

110. Оптическая микроскопия и микротвердость зоны электровзрывного легирования железа и никеля после высокоинтенсивной обработки / А.Я.Багаутдинов, Е.А.Будовских, О.А.Цвиркун и др. // Вестник РАЕН.2006.-Вып.8.- С. 143-150.

111. Структурно-масштабные уровни рельефа поверхности железа и никеля после электровзрывного легирования в высокоэнергетичном режиме / О.А.Цвиркун, Ю.Ф.Иванов, Е.А.Будовских, В.Е.Громов // Физическая мезомеханика, 2006.- Т.9.- №5.- С.91-95.

112. Электровзрывное легирование железо углеродом: рельеф поверхности,, фазовый состав и дефектная субструктура / А.Я.Багаутдинов, Е.А.Будовских, Ю.Ф.Иванов и др. // Изв.ВУЗов. Физика, 2005.- №9.- С.36-41.

113. Электронно-микроскопические исследования поверхностного слоя никеля после электровзрывного науглероживания и карбоборирования /

114. A.Я.Багаутдинов, Е.А.Будовских, Ю.Ф.Иванов и др. // Физика и химия обработки материалов, 2006,- №2.- С. 143-150.

115. Мезоструктурный уровень модификации никеля бором при электровзрывной обработке поверхности / А.Я.Багаутдинов, Е.А.Будовских, Ю.Ф.Иванов и др. // Физическая мезомеханика, 2005.-Т.8.-№4.-С.89-94.

116. Электровзрывное легирование железа медью: градиент фазового состава и дефектной субструктуры модифицированных слоев / О.А.Цвиркун, Е.А.Будовских, Ю.Ф.Иванов," ВБ.Громов // Физическая мезомеханика, 2006.-Т.9.-№4 С.49-54.

117. Electro-explosive Alloung of Metals: Surface Morphology, Phase Structure and Defective Substructure / Е.А.Будовских, О.А.Цвиркун, Ю.Ф.Иванов,

118. B.Е.Громов// Изв.ВУЗов. Физика,2006.-№8.-Приложение.-С.367-370.

119. Цвиркун О.А., Будовских Е.А., Громов В.Е. Фазовый состав и дефектная субструктура зоны электровзрывного меднения и боромеднения желазе / Изв.ВУЗов. Черная металлургия, 2006.- №8.- С.55-60.

120. Электровзрывное боромеднение железа: структурно-фазовое состояние зоны легирования / Цвиркун О.А., Ю.Ф.Иванов, Будовских Е.А., В.Е.Громов //Материаловедение, 2006.- № 11.- С.30-33.

121. Фазовый состав и дефектная субструктура зоны электровзрывного алитирования железа / Цвиркун О.А., Ю.Ф.Иванов, Будовских Е.А., В.Е.Громов // Заготовительные производства в машиностроении,2006.- №11.-С.37-40.

122. Багаутдинов А.Я., Будевских Е.А., Иванов Ю.Ф. Определение микротвердости поверхностных слоев никеля после электровзрывного науглероживания // Заготовительные производства в машиностроении, 2005.-№9.-С.67.

123. Упрочнение и защита поверхности инструментальной стали комплексным электровзрывным легированием и нанесение покрытий / А.Я.Багаутдинов, Е.А.Будовских, Ю.Ф.Иванов и др. // Заготовительные производства в машиностроении,2005.'-№9.-С.44-45.

124. Поболь И.Л. Электроннолучевая термообработка металлических материалов // Итоги науки и техники ВИНИТИ. Сер. Металловедение и термическая обработка, 1990.-Т.24.-С.99-166.

125. Поболь И.Л. Модифицирование металлов и сплавов электроннолучевой обработкой // МиТОМ, 1990.-№3.-С.42-47.

126. Коноплева Е.В., Голдовский М.Г., Абрашов О.В., Вайсман А.Ф. Модифицирование структуры поверхностных слоев низкоуглеродистых легированных сталей концентрированным электронным пучком в атмосфере // Изв. АН СССР. Металлы, 1990.-№4.-С.71-76.

127. Yan Y.Q., Senkare I., Wlosinski W. Electron beam indueed modification of nickel coated molybdenum surfaces // Surface and Coat.Technol,1991.-Vol.48.-№3.-P.211-217.

128. Iomie M., Abf N., Morimoto I., Yamaguchi F., Arata Y. Improvement of sprayed coatings with ultra high voltage E.B. melting // Trans.IWBI,1992.-Vol.21.-№2.-P.229-300.

129. Козырев И.Г., Бородин P'.B., Воропаев и др. Структура и свойства инструментальной стали после обработки электронным пучком и термического отпуска // Физ. И ХОМ, 1998.-№3.-С.30-38.

130. Смирятин Н.Н., Семенов А.П., Сизов И.Г. и др. Электронно-лучевое модифицирование и борирование железоуглеродистых сплавов // Физ. И ХОМ, 2000.-№ 3.-С.45-49.•О .( ' ! > '7

131. Лыков С.В., Итин В.И., Месяц Г.А. и др. Эволюция волн напряжений, возбуждаемых в металлах импульсным электронным пучком // ДАН СССР, 1990.-Т.310.-№4.-С.858.

132. Погребняк А.Д., Ошнер Р., Зека Ф. и др. Изменение дефектной структуры и физико-механических свойств a-Fe, облученного сильноточным электронным пучком // ФХОМ,1996.-№1.-С.29.

133. Иванов Ю.Ф., Лыков С.В., Ротштейн В.П. Структура приповерхностного слоя предоткольной зоны стали среднеуглеродистой 45, облученной наносекундным мегавольтным сильноточным электронным пучком //ФХОМ, 1993.-№5.-С.52.

134. Скрипняк В.А., Потекаев А.И. О микролокализации высокоскоростного пластического течения во фронте ударных волн // Изв.ВУЗов. Физика, 1995.-№2.-С.21.

135. Иванов Ю.Ф., Итин В.И., Лыков С.В. и др. Структурный анализ зоны термического влияния стали 45, обработанной низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком // ФММ, 1993.-Т.75.-№5.-С.103.

136. Иванов Ю.Ф., Гнюсов С.Ф. Модификация твердого сплава WC-сталь 110Г13 импульсным низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком //Изв.ВУЗов. Физика, 1996.-Ж7, С.40?

137. Гнюсов С.Ф., Иванов Ю.Ф. Модификация структуры и механических свойств твердого сплава сильноточным электронным пучком. Металлы, 1998.-№5.-С.95-99.

138. Коваленко В.В. Эволюция структуры и фазового состава стали У7А, подвергнутой обработке сильноточным электронным пучком // Изв.ВУЗов. Черная металлургия, 2004,- №10.-С .25-30.

139. Proskurovsky D.I., Rotstein V.P., et al. Pulsed electron-beam technology for surface ''modification" of metallie materials. J.Vac.Sei.Technol.,1998,v.A16(4),p.2480-2488.

140. Гнюсов С.Ф. Иванов Ю.Ф. Модификация структуры и механических свойств твердого сплава сильноточным электронным пучком. Металлы, 1998.-№5.-C.S>5-99.

141. Marcov А.В., Ivanov Yu.F., Proskurovsky D.I., Rotstein V.P. Mechanisms for hardening of carbon steel with a nanosecond high-current electron beam. Mater.Manufactur. Process, 1999.-V. 14.-№2.-P.205-216.

142. Proskurovsky D.I., Rotstein V.P., Ozur G.E., Ivanov Yu.F., Marcov A.B. Physical foundations for surface treatment of materials with low energy, high current electron beams. Surf. Coat.Technol,2000.-V.l.-№125 (1-3)ю-Р.49-56.

143. Иванов Ю.Ф., Гнюсов С.Ф. Природа объемной модификации твердого сплава WC-сталь 110Г131 электронным пучком // Изв.ВУЗов. Черная металлургия, 1998.-№10.-С.59-63.

144. Иванов Ю.Ф., Гнюсов С.Ф. Поверхностная модификация сталей и сплавов импульсными низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками // Изв.ВУЗов. Физика, 1996.-№8.-С. 104-110.

145. Boley В.A., Weiner J. Theory of thermal stresses. Wiley, New York,1960.

146. Шиллер 3., Гайзич У., Панцер 3. Электронно-пучковые технологии.М.: Энергия, 1980.

147. Woord R.F., Giles G.E. Phys. Rev. D, 1981. v.23, p.2923.

148. Рыжиков А.А., Денисова H.A. и др. Свойства расплавленных металлов. М.: Наука, 1974.-С.12.

149. Baery P., Campisano S.U., Foti G., Rimini E.J. Appl.Phys. 1979.-V.50.1. P.788.

150. Назаров Д.С., ч Озур кГ.Е., Проскуровский Д.И. Генерация низкоэнергетичных сильноточных электронных пучков в пушке с плазменным анодом // Изв. ВУЗов. Физика. 1994, №3, с. 100-114.

151. OzyrG.E., Proskurovsky D.I., Karlik K.V. Pulsed Electron-Beam Facility with Improved Purity of the Treatment Process // Proc. 7th Intern. Conf. on

152. Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. Tomsk. -2004. -P.20-23.

153. Смолмен P., Ашби К. Современная металлография. М.: Атомиздат, 1970. 208 с.

154. Глазов В.М., Вигдорович В.Н. Микротвердость металлов. М.: Металлургиздат, 1962.224 с.164Утевский JI.M. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. -М.: Металлургия, 1973. 584 с.

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

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

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

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

159. Конева Н.А., Теплякова Л.А., Козлов Э.В. Стадийность и природа упрочнения металлических -материалов // Структура и пластическое поведение сплавов. Томск: Изд-во ТГУ. 1983. С.74-99.

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

161. Закономерности лпластической 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

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

163. ПЗ.Гольдштейн М.И., Фарбер В.М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия, 1963. -456с. •

164. Schumann Н. Metallographie. Leipzig: VEB, 1964.- 621 p.

165. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1978. -392 с.

166. Тушинский Л.И., Батаев А.А., Тихомирова Л.Б. Структура перлита и конструктивная прочность стали. Новосибирск: ВО Наука, 1993. -280 с.177Долженков И.Е., Долженков И.И. Сфероидизация карбидов в стали.

167. М.: Металлургия, 1984. 142 с. 178Ростокер В., Дворак Д. Микроскопический метод в металловедении. -М.: Металлургия, 1967.-206 с.

168. Пинес Б .Я. // ЖТФ. 1948. - Т. 18, вып.6. - С.831-842.

169. Громов В.Е., Козлов Э.В., Базайкин В.И., Целлермаер В.Я., Иванов Ю.Ф. и др. Физика и механика волочения и объемной штамповки. М.: Недра, 1997. -293 с. " " - г

170. Таран Ю.Н., Мазур В.И. Структура эвтектических сплавов. М.: Металлургия, 1978.-312 с.

171. Бунин К.П., Иванцов Г.И., Малиночка Я.Н. Структура чугуна. Киев-Москва: Машгиз,, 1952,- 162 с.

172. Таран Ю.Н., Новик В.И. // Кристаллография. 1965. - Т.10, вып.6. -С.901-907.

173. Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Заваров А.С. Влияние отпуска на структуру и свойства патентированной стали// ФММ.- 1980.- Т.49, вып. 1.-С. 135-144.

174. Счастливцев В.М., Яковлева И. Л., Мирзаев Д. А. Структурныепревращения в перлите при нагреве. 1. Твердорастворное упрочнениец. . • .ферритной составляющей перлита// ФММ.- 1994,- Т.77, вып.4.- С.138-148.

175. Яковлева И.Л., Карькина Л.Е., Хлебникова Ю.В., Счастливцев В.М. Кристаллографический анализ дефектов в цементите пластинчатого перлита углеродистой стали// ФММ.- 2001.- Т.92, №3.- С.77-88.

176. Громов В.Е., Козлов Э.В., Базайкин В.И., Целлермаер В.Я., Иванов Ю.Ф. и др. Физика и механика волочения и объемной штамповки. М.: Недра, 1997.-293 с.

177. Иванов Ю.Ф., Итин.В.И;, Лыков С.В. и др. Структурный анализ зоны термического влияния стали 45, обработанной низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком // ФММ. 1993. - №5. - С.103-112.

178. Apple S.A., Caron : R.N;,. Krauss G. Packet microstructyre in Fe-0,2C martensite // Met. Trans. 1974. - V.5, №3. - P. 593-599.

179. Marder A.R., Krauss G. The formation of low-carbon martensite in Fe-C allous // Trans. ASM. 1969. - V.62, №4. - P. 891-896.

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

181. Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л. Структура термически : обработанной стали. М.: Металлургия, 1994. -288 с.197Лысак Л.И., Николин Б;И. Физические основы термической обработки стали. Киев: Техника, 1975. -304 с.

182. Иванов Ю.Ф. Влияние технологических параметров на размерную однородность пакетного мартенсита// ФММ. 1992. - №9. - С.57-63.

183. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1978. -647 с.

184. Томас Дж. Фазовые превращения и микроструктура сплавов с высокой прочностью и вязкостью разрушения. Возможности и ограничения их использования при разработке сплавав // Проблемы разработки конструкционных сплавов. М.: Металлургия, 1980. - С. 176-203.

185. Иванов Ю.Ф. Электронно-микроскопические исследования структуры и фазового состава цементованного слоя стали 20Х2Н4М// Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1990,- Т.6.- С.55-56.

186. Иванов Ю.Ф., Конева Н.А., Козлов Э.В. Структурно-концентрационные диаграммы мартенситных превращений в сплавах железа и сталях// МиТОМ.- 1989.- №2.- С.2-4.

187. Изотов В.И. Морфология и кристаллогеометрия реечного (массивного) мартенсита// ФММ. -1972. -Т.34, №1. -С. 123-132.

188. Wakasa К., Wayman С.М. The morphology and crystallography of ferrous lath martensite. Studies of; :Fe-20%Ni-5%Mn. 11. Transmission electron microscopy//Acta met.-1981.- V.29.- P.991-1011.

189. Wirth A., Bickerstaffe N. The morphology of substructure of martensite in managing steels//Met. Trans.- 1974.- V.5.- P.799-808.

190. Naulor I.R. The influence of the lath morphology on the yield strength and transition temperature on iriartensite-bainite steels // Met. Trans. -1979. -V.10A, №7. -P.873-891.

191. Карабасова Л.А., Спасский M.H., Штремель M.A. Иерархия структуры малоуглеродистого мартенсита// ФММ. 1974. -Т.37, №6. -С. 1238-1248.

192. Maki Т., Tsuzaki К., Tamyra I. The morphology of microstructure of lath martensite in steels // Trans. Iron and Steel Inst. Japan. -1980. -V.20, №4. -P.207-215.

193. Этерашвили Т.В., Хасия Н.И. Строение мартенситного пакета и внутренние напряжения// ФММ.- 1989.- Т.67, вып.2.- С.328-333.

194. Счастливцев В.М., Копцева Н.В., Артемова Т.В. Электронно-микроскопическое исследование структуры мартенсита в малоуглеродистых сплавах железа// ФММ.- 1976.- Т.41, вып.6.- С.1251-1260. i \

195. Chilton J.M., Barton С.J., Speich G.R. Martensite transformation in low-carbon steels // Journal Iron and Steel Inst. -1970. -V.208, №2. -P.184-193.

196. Thomas G., Rao B.V.N. Morphology, crystallography and formation of dislocated (lath) martensite in steels // Мартенситные превращения. Доклады международной конференции ICOMAT-77. Киев: Наукова думка, 1978.-С.57-64. .

197. Rao B:V.N., Thomas G. Transmission electron microscopy characterisation of dislocated lath martensite // Proc. Int. Conf. Martensite Transformation ICOMAT-1979.-Cambridge, 1979. -V.l. P. 12-21.

198. Изотов В.И. Структура закаленной стали. Состояние перегрева // ФММ. -1973. Т 39, № 4. -С.801-814. .

199. Голиков В.В., Добриков А.А., Изотов В.И. Кинетика, внутренняя структура и поверхностный рельеф реечного мартенсита // ФММ. -1973. -Т.36, №5. С. 179-187.

200. Umemoto М., Yoshitake Е., Tamura J. The morphology of martensite in Fe-C, Fe-Ni-C, Fe-Cr-C alloys//J. Mater. Science.- 1983.- V.18, №10.- P.2893-2904.

201. Изотов В.И., Хандаров П.А. Классификация мартенситных структур в сплавах железа // ФММ. -1972. -Т.34, №2. -С.332-338.

202. Изотов В.И., Утевский JI.M. Влияние углерода на формирование мартенситной структуры высоконикелевых сталей// МиТОМ. 1967.-№8.- С.20-28.

203. Петров Ю.Н. Дефекты и бездиффузионное превращение в стали. Киев: Наукова думка, 1978. -267 с.

204. 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.

205. Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Самоотпуск стали анализ кинетики процессов карбидообразования// Известия ВУЗов. Черная металлургия. -1990. - №12. - С.38-40.226Бернштейн M.JL, Капуткина JI.M., Прокошкин С.Д. Отпуск стали. М.: МИСИС, 1997.-336 с.

206. Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Анализ кинетики карбидообразования при самоотпуске и низкотемпературном отпуске конструкционной стали// Сб. «Дефекты кристаллической решетки и свойства металлов и сплавов». Тула: ТулПИ, 1992.- С.90-94.

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

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

209. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978.- 568 с.

210. Marder A.R., Benscoter A.O. Microcracking in Fe-C acicular martensite// Trans. Soc. ASME; -1968. -V.61. -P.293-299.

211. Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Исследование влияния параметров аустенизации на морфологию мартенситной фазы стали 38ХНЗМФА// ФМк -1991.-№11.- С.202-205.

212. Иванов Ю.Ф., Итин В.И., Лыков С.В. и др. Фазовые и структурные изменения в стали 45 под действием низкоэнергетичного сильноточного электронного пучка// Металлы.-1993.-№3.-С.130-140.

213. Иванов Ю.Ф., Марков А.Б., Кащенко М.П. и др. Критический размер зерна для зарождения а-мартенсита// Препринт №16. Томск: Изд. ТНЦ СО РАН.- 1993.-8 с!

214. Гудремон Э. Специальные стали. Т. I и II: Пер. с нем. М.: Металлургия, 1966;-1274 с.244Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и обработка сталей. М.: Металлургия, 1982. -184 с.

215. Гольдштейн М.И., Фарбер Б.М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия, 1979. -208 с.

216. Бернштейн М.Л., Займовский В.А., Капуткина Л.М. Термомеханическая обработка стали. -М.: Металлургия, 1983.- 480 с.

217. Садовский В.Д. Структурная наследственность в стали. М.: Металлургия, 1973. -208 с.

218. Ivanov Yu., Matz W., Rotshtein V., Gunzel R., Shevchenko N. Pulsed electron-beams melting of high-speed steel: structural phase transformations and wear resistance// Surface and Coatings Technology. 2002.- №150.-P.188-198.

219. Иванов Ю.Ф. Природа прочности машиностроительных среднелегированных сталей// Субструктура и механические свойства металлов и сплавов. Томск: Изд. ТГУ, 1988.- С.63-70.

220. Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Структурная и морфологическая неоднородность закаленной конструкционной стали// Структура и конструктивная прочность стали. Новосибирск: НЭТИ, 1989.- С. 125130.

221. Гриднев В.Н., Петров Ю.Н. Тонкая структура мартенсита углеродистых сталей//МиТОМ. 1967. -№8. -С. 29-33.

222. Спасский М.Н., Утевский JI.M. Блочная структура фрагментов кристаллов мартенсита конструкционных сталей// МиТОМ. -1967. -№8. -G.33-37.

223. Kellu P.M., Nutting J; ТЪе morphology of martensite I I J. Iron and Steel Inst.-1961.-V.197, №1. -P.199-211.

224. Das S.K., Thomas G. On the morphology and substructure of martensite // Met: Trans. -1970. -V.l, №1. -P.325-327.14'