Особенности деградации карбидной фазы при нагреве и деформации

Т.С. Скобло, О.Ю. Клочко ORCID logo , В.Н. Романченко ORCID logo , Е.Л. Белкин показать трудоустройства и электронную почту
Получена 05 августа 2020; Принята 26 октября 2020;
Цитирование: Т.С. Скобло, О.Ю. Клочко, В.Н. Романченко, Е.Л. Белкин. Особенности деградации карбидной фазы при нагреве и деформации. Письма о материалах. 2021. Т.11. №1. С.22-27
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-1-22-27

Аннотация

Исследованы деградационные процессы, происходящие в массивных включениях карбидной фазы хромоникелевого чугуна при деформациях в условиях повышенных температур (400-600 ºС). Рассмотрено влияние локальных деформаций на легкое скольжение дислокаций, показано, что этом имеет место диссипация энергии и появление новых фаз.Представленная работа отражает результаты комплексных исследований поведения карбидной фазы (цементита) в чугунах, которые широко используются в качестве формующего инструмента в металлургии. Такая структурная составляющая определяет стабильную работу инструмента в условиях производства. В связи с развитием новых научных подходов в исследованиях, разрабатываются специальные методики анализа изменчивости структуры, которые позволяют глубоко заглянуть в процессы, определяющие характер деградационных явлений, в том числе и происходящих в карбидной фазе. В данной работе использованы результаты разработанных новых методик, позволивших выявить деградационные процессы, происходящие в массивных включениях карбидной фазы хромоникелевого чугуна при деформациях в условиях повышенных температур (400 – 600°С). Выявлена существенная нестабильность карбидной фазы при таких условиях обработки. На основе оптико-математического анализа, полученных SEM изображений микроструктур, показано, что такая карбидная фаза деградирует под действием локальных деформаций. На первом этапе деформации интенсифицируется создание локальных напряжений, формирование границ субзерен и отдельных дефектов — дислокаций, которые определяют степень диффузии углерода и железа, формируя новые фазы — феррит, с разной степенью насыщенности углеродом, бейнит, карбиды нестехиометрического состава типа FeC и FexCy, а также выявлены их парные и тройные взаимодействия. Рассмотрено влияние локализации деформаций на легкое скольжение дислокаций, которое выявило, что этот процесс сопровождается уменьшением дисперсности формируемых новых фаз феррита и карбидов, а также их взаимодействий. Однако показано, что при скольжении дислокаций имеет место появление новых и диссипация энергии. Полученные качественные и количественные представления о деградации карбидной фазы при нагреве и деформации могут быть использованы для разработки новых технологических процессов производства и упрочнения такого материала с учетом конкретного назначения.

Ссылки (20)

1. T. S. Skoblo, O. Yu. Klochko et al. Theoretical and experimental framework for prediction of structure formation and high-carbon doped alloys properties). Disa plus (2019) 278 p. (in Russian) [Т. С. Скобло, О. Ю. Клочко и др. Теоретические и экспериментальные основы прогнозирования структурообразования, свойств высокоуглеродистых легированных сплавов. Х.: Діса плюс (2019) 278 с.].
2. T. S. Skoblo et al. Industrial laboratory diagnostics of materials. 78 (6), 35 (2012). (in Russian) [Т. С. Скобло и др. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 78 (6), 35 (2012).].
3. T. S. Skoblo et al. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 40 (2), 255 (2018). (in Russian) [Т. С. Скобло и др. МФиНТ. 40 (2), 255 (2018).]. Crossref
4. M. A. Guitar et al. J. of Materials Engineering and Performance. 27, 3877 (2018). Crossref
5. U. Pranav Nayak et al. Metals. 10 (1), 30 (2020). Crossref
6. V. G. Gavriljuk. Materials Science and Engineering A. 345 (1-2), 81 (2003). Crossref
7. K. M. Yamaleev, V. A. Sandakov. Petroleum Engineering, 6 (2), 97 (2008). (in Russian) [К. М. Ямалеев, В. А. Сандаков. Нефтегазовое дело, 6 (2), 97 (2008).].
8. V. E. Gromov et al. Journal of Metastable and Nanocrvsfalline Materials. 30, 39 (2018). Crossref
9. J. Takahashi. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 219, 012007 (2017). Crossref
10. C. R. S. da Silva et al. Materials Science and Technology. 21 (5), 565 (2013). Crossref
11. T. S. Skoblo et al. High Carbon Alloy Rolling Rolls (Ed. by T. S. Skoblo). Moscow, Metallurgy (1994) 336 p. (in Russian) [Т. С. Скобло и др. Прокатные валки из высокоуглеродистых сплавов (Под ред. T. С. Скобло). Москва, Металлургия (1994) 336 с.].
12. G. A. Domrachev et al. Physics of the solid state. 46 (10), 1901 (2004). (in Russian) [Г. А. Домрачев и др. ФТТ. 46 (10), 1901 (2004).].
13. A. I. Lazarev et al. Crystallography. 41 (5), 798 (1996). (in Russian) [А. И. Лазарев и др. Кристаллография. 41 (5), 798 (1996).].
14. T. S. Skoblo et al. Lett. Mater. 10 (2), 129 (2020). (in Russian) [Т. С. Скобло и др. Письма о материалах. 10 (2), 129 (2020).]. Crossref
15. Patent UA № 137100, 10.10.2019. (in Ukrainian) [Пат. Украины № 137100, 10.10.2019.].
16. T. S. Skoblo et al. Steel in Translation. 42 (3), 261 (2012). Crossref
17. R. W. K. Honeycombe: The plastic deformation of metals. 2nd ed. Edward Arnold (Publ.) ltd., maidenhead (1984) 483 p.
18. A. Mussi et al. Philosophical Magazine. 96 (17), 1773 (2016). Crossref
19. J. Kim et al. Computational Materials Science. 173, 109375 (2020). Crossref
20. T. S. Skoblo et al. Physicochemical mechanics of materials. 56 (3), 57 (2020). (in Russian) [Т. С. Скобло и др. Физико-химическая механика материалов. 56 (3), 57 (2020).].

Другие статьи на эту тему