Физика металлов и металловедение

CONSTITUTIVE RELATIONS FOR DETERMINING THE CRITICAL CONDITIONS FOR DYNAMIC RECRYSTALLIZATION BEHAVIOR

JEAN

A series mathematical model has been developed for the prediction of flow stress and microstructure evolution during the hot deformation of metals such as copper or austenitic steels with low stacking fault energies, involving features of both diffusional flow and dislocation motion. As the strain rate increases, multiple peaks on the stress – strain curve decrease. At a high strain rate, the stress rises to a single peak, while dynamic recrystalhzation causes an oscillatory behavior. At a low strain rate (when there is sufficient time for the recrystallizing grains to grow before they become saturated with high dislocation density with an increase in strain rate), the difference in stored stress between recrystallizing and old grains diminishes, resulting in reduced driving force for grain growth and rendering smaller grains in the alloy. The final average grain size at the steady stage (large strain) increases with a decrease in the strain rate. During large strain deformation, grain size reduction accompanying dislocation creep might be balanced by the grain growth at the border delimiting the ranges of realization (field boundary) of the dislocation-creep and diffusion-creep mechanisms.

АСИММЕТРИЧНЫЙ ПИННИНГ ВИХРЕВЫХ ДОМЕННЫХ СТЕНОК В МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ НА ОБЛАСТЯХ С ПОНИЖЕННОЙ НАМАГНИЧЕННОСТЬЮ НАСЫЩЕНИЯ

ДУБОВИК М.Н., ФИЛИППОВ Б.Н., КОРЗУНИН Л.Г.

Исследован асимметричный пиннинг вихревых доменных стенок, существующих в ферромагнитных пленках с плоскостной анизотропией, на области с пониженным значением намагниченности насыщения. Использовано численное микромагнитное моделирование в двухмерной модели распределения намагниченности. Исследованы зависимости структуры стенки и полей отрыва в разных направлениях от размеров области с пониженной намагниченностью насыщения, а также толщины пленки. Установлены физические причины полученных закономерностей.

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ КРУЧЕНИЯ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ НА СТРУКТУРУ И УПРОЧНЕНИЕ СПЛАВА ZR–1% NB

РОГАЧЕВ С.О., РОЖНОВ А.Б., НИКУЛИН С.А., РЫБАЛЬЧЕНКО О.В., ГОРШЕНКОВ М.В., ЧЖЕН В.Г., ДОБАТКИН С.В.

Изучено влияние температуры и степени деформации при интенсивной пластической деформации (ИПД) кручением под высоким давлением (КВД) на структуру, фазовый состав и микротвердость промышленного циркониевого сплава Zr–1% Nb (Э110). КВД при комнатной температуре (N= 10 оборотов) сплава Zr–1% Nb приводит к формированию зеренно-субзеренной наноразмерной структуры со средним размером структурных элементов 65 нм, повышению микротвердости в 2.3–2.8 раза (до 385 МПа) и фазовым превращениям -Zr -Zr и -Zr -Zr. Повышение температуры КВД до 200°С не приводит к снижению микротвердости сплава из-за увеличения доли -Zr, хотя наблюдается рост среднего значения структурных элементов до 125 нм. Увеличение температуры КВД до 400°С при N = 10 приводит к росту зерна преимущественно в зеренной структуре -Zr ( 90) до 160 нм и снижению микротвердости до 253–276 HV.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЕФОРМАЦИИ В НАКОВАЛЬНЯХ БРИДЖМЕНА И ИСХОДНОЙ ОРИЕНТИРОВКИ НА ЭВОЛЮЦИЮ СТРУКТУРЫ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО НИОБИЯ

ГАПОНЦЕВА Т.М., ДЕГТЯРЕВ М.В., ПИЛЮГИН П.В., ЧАЩУХИНА Т.И., ВОРОНОВА Л.М., ПАЦЕЛОВ А.М.

Исследовали эволюцию структуры и твердость монокристаллического ниобия с различной исходной ориентировкой, деформированного в наковальнях Бриджмена при комнатной (290 K) и криогенной (80 K) температуре. Показано, что при криогенной деформации двойникование не происходит, но образуются тонкие протяженные полосы, разделяющие матрицу на слабо разориентированные участки. После максимально достигнутой деформации при криогенной температуре формируется однородная структура наномасштабного уровня (dср = 40 нм). В ходе деформации при комнатной температуре средний размер микрокристаллитов выходит на уровень 120 нм.

ДЕФЕКТЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ ЧИСТОГО НИКЕЛЯ ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ БЫСТРЫМИ НЕЙТРОНАМИ И ПОСЛЕДУЮЩИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ОТЖИГОВ (НЕЙТРОНОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)

ВОРОНИН В.И., БЕРГЕР И.Ф., ПРОСКУРНИНА Н.В., ГОЩИЦКИЙ Б.Н.

Методами нейтронной и рентгеновской дифракции исследованы образцы никеля после облучения быстрыми нейтронами и последующих температурных отжигов. Впервые методом нейтронной дифракции выявлен тип структурных дефектов, возникающих в процессе облучения кристаллов никеля быстрыми нейтронами, и получена экспериментальная зависимость параметра решетки от концентрации межузельных дефектов. Показано, что изменения параметров решетки как при облучении, так и после температурных отжигов, обусловлены, в основном, изменением концентрации межузельных атомов в кристаллической решетке.

ДИСЛОКАЦИОННАЯ СТРУКТУРА МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

САТДАРОВА Ф.Ф.

Разработанный метод дифракционного анализа показал: мартенситное превращение кристаллов железа с внедренными атомами углерода создает наибольшую природную плотность дислокаций в металлах. Превращение совершают микроскопические сдвиги, сообща перестраивающие кристаллическую решетку. Проясняет процесс выявленная высокая концентрация мелких петель дислокаций сначала в кубических, а теперь и в тетрагональных кристаллах мартенсита.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МИКРОСТРУКТУРА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ МАРТЕНСИТНОЙ ЖАРОПРОЧНОЙ СТАЛИ С 9% CR

ШАХОВА Я.Э., БЕЛЯКОВ А.Н., КАЙБЫШЕВ Р.О.

Изучены структура и механические свойства сварного соединения стали 10Х9К3В2МФБР (в мас. % 0.097С; 0.17Si; 0.54Mn; 8.75Cr; 0.21Ni; 0.51Mo; 0.07Nb; 0.23V; 0.004N; 0.003B; 1.6W; 0.15Cu, остальное – Fe), полученного ручной сваркой в среде аргона с использованием сварочной проволоки 03Х20Н45М7Г6Б (в мас. % 0.3C; 20Cr; 45Ni; 7Mo; 6Mn; 1Nb). Сварное соединение разделяется на зоны основного металла, термического влияния (ЗТВ), которую, в свою очередь, можно разделить на зоны с крупным и мелким исходным аустенитным зерном, а также металла шва (МШ). Показано, что сварное соединение стали 10Х9К3В2МФБР обладает высокими прочностными свойствами при комнатной температуре при статическом нагружении и удовлетворительной ударной вязкостью, которая минимальна в МШ (30 Дж/см2) и не зависит от температуры. При понижении температуры от комнатной до 253 K в ЗТВ имеет место хрупко-вязкий переход. Испытания на ползучесть при температуре 923 K показали, что долговременная прочность сварного шва ниже, чем основного материала при всех изученных напряжениях. Ускорение ползучести в сварном шве наблюдается при напряжениях 140 МПа и выше, а при малых напряжениях 120 МПа скорость ползучести в сварном шве и основном металле одинакова до перехода на стадию ускоренного разрушения; разница в долговременной прочности связана с преждевременным разрушением в мелкозернистой ЗТВ.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ И ХРУПКО-ВЯЗКИЙ ПЕРЕХОД В ВЫСОКОХРОМИСТОЙ МАРТЕНСИТНОЙ СТАЛИ

ОДНОБОКОВА М.В., КИПЕЛОВА А.Ю., БЕЛЯКОВ А.Н., КАЙБЫШЕВ Р.О.

Представлены данные по статическим испытаниям на растяжение и динамическим испытаниям на ударную вязкость высокохромистой мартенситной стали 10Х9В1М1ФБР (мас. %: 0.12С; 9.8Cr; 0.93W; 1.01Mo; 0.2V; 0.05Nb; 0.05 N; 0.003B; 0.36Mn; 0.2Ni; 0.06Si; 0.01P; 0.008S; 0.02Cu; 0.1Co; 0.015Al; остальное Fe) в интервале температур от 20 до –196°С. При статическом нагружении понижение температуры приводит к повышению прочностных характеристик, причем пластичность также повышается при понижении температуры от 20 до –100°С. Это связано с тем, что вязкое разрушение остается основным механизмом вплоть до криогенных температур. Хрупко-вязкий переход, связанный с переходом от вязкого внутризеренного разрушения к квазихрупкому, наблюдается при –45°С. Сталь демонстрирует высокую ударную вязкость вплоть до температуры –60°С (КСV-60 = 95 Дж/см2), при которой доля вязкой составляющей в изломе равна 20%. При –80°С ударная вязкость падает до критических значений (30 Дж/см2), что коррелирует с уменьшением доли вязкой составляющей на поверхности разрушения до 1%. Дальнейшее понижение ударной вязкости до 10 Дж/см2 при –196°С связано с переходом от внутризеренного к межзеренному хрупкому разрушению.

МИГРАЦИЯ И НАКОПЛЕНИЕ НА ДИСЛОКАЦИЯХ ТРАНСМУТАЦИОННОГО ГЕЛИЯ В АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЯХ ПРИ НЕЙТРОННОМ ОБЛУЧЕНИИ

КОЗЛОВ А.В., ПОРТНЫХ И.А.

Предложена модель миграции и накопления на дислокациях трансмутационного гелия и формирования гелий-вакансионных зародышей пор в аустенитных сталях при нейтронном облучении. В качестве иллюстрации ее применения рассчитаны зависимости характеристик зародышей пор от температуры нейтронного облучения. Результаты расчета сопоставлены с литературными экспериментальными данными по измерению характеристик радиационной пористости, сформировавшейся при облучении оболочек твэлов из стали 16Cr–19Ni–2Mo–2Mn–Si–Ti–Nb–V–B в реакторе БН-600 при различных температурах.

РАСЩЕПЛЕНИЯ В СТАЛЯХ, ИСПЫТАВШИХ КОНТРОЛИРУЕМУЮ ПРОКАТКУ И ПОСЛЕДУЮЩЕЕ УСКОРЕННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

ФАРБЕР В.М., ХОТИНОВ В.А., БЕЛИКОВ С.В., СЕЛИВАНОВА О.В., ЛЕЖНИН Н.В., МОРОЗОВА А.Н., КАРАБОНАЛОВ М.С., ЖИЛЯКОВ А.Ю.

С помощью испытаний на ударный изгиб в диапазоне температур от +20 до –90°C и фрактографического анализа изучены зоны на поверхности разрушения и профили изломов образцов Шарпи, вырезанных из толстолистового проката, изготовленного по технологии контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением из сверхнизкоуглеродистых сталей типа 05Г2Б с микродобавками Ti, Nb, V, а также Cu. Детальный анализ расщеплений (морфологии, количества, площади, занимаемой ими и окружающими их областями релаксации, строения стенок) позволил выявить механизмы их возникновения и роста. Обнаружено, что согласованное увеличение длины, ширины и глубины расщеплений сопровождается возникновением и расширением вокруг них областей релаксации, площадь которых увеличивается быстрее, чем площадь самих расщеплений, что способствует макровязкому разрушению образцов.

ФИЗИЧЕСКОЕ МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ: НАУЧНАЯ ШКОЛА АКАДЕМИКА В.М. СЧАСТЛИВЦЕВА

ТАБАТЧИКОВА Т.И.

Настоящая работа посвящена известному ученому в области физики металлов и металловедения, академику РАН Вадиму Михайловичу Счастливцеву. Статья содержит анализ актуальных вопросов физического металловедения начала XXI века, а также вклада В.М. Счастливцева и созданной им школы в науку о фазовых и структурных превращениях в сталях. В 2015 г. исполняется 80 лет со дня рождения Вадима Михайловича, и данная статья приурочена к этой замечательной дате. В ней приводится список основных трудов ученого.