Методичні основи дослідження зернограничної структури у сталях з α, γ і α + γ фазовим станом
Ключові слова:
сталі, прокат, мікроструктура, гомофазні й гетерофазні спеціальні границі, методики досліджень, гратка співпадаючих вузлів, зернограничне конструюванняАнотація
Постановка проблеми. Перспективний напрям підвищення комплексу властивостей металопродукції з полікристалічних матеріалів ‑ це застосування у процесі її виготовлення принципу зернограничного конструювання (ЗГК) (grain boundary engineering). Його сутність полягає в сукупності температурно-деформаційних процесів, що сприяють утворенню структури з максимально можливою кількістю спеціальних границь (СГ) зерен типу Σ3n у концепції ґраток співпадаючих вузлів (ГСВ). На цей час досягнуто певних практичних результатів, проте розвиток цього напряму стримується відсутністю наукової методології й надійних методик ідентифікації, кількісної оцінки та визначення енергетичного рівня великокутових гомофазних і гетерофазних границь у сталях з α, γ і γ+α фазовими станами. Мета роботи – створення нових і вдосконалених методик дослідження для визначення комплексу характеристик спеціальних гомофазних і гетерофазних СГ в низьколегованих і високолегованих сталях. Висновки. Розроблено нові та модифіковано існуючі металографічні й електроннодифракційні методи розпізнавання та оцінювання енергетичного рівня спеціальних границь сімейства Σ3n у сталях з α, γ і α+γ фазовими станами. Ідентифіковані СГ зерен у фериті низьколегованих феритно-перлітних сталей і в γ-фазі високолегованих аустенітних і феритно-аустенітних сталей. Вперше знайдено віртуальні міжфазні границі α-γ в феритно-перлітних сталях і оцінено їх питому поверхню й енергетичний рівень, а також знайдено низькоенергетичні міжфазні границі α-γ у високолегованих феритно-аустенітних стлях. Розроблені методики можуть бути застосовані для фундаментальних досліджень зернограничної структури полікристалічних матеріалів, а також при розробленні інноваційних технологій виготовлення різних видів прокату.
Посилання
Watanabe T. An approach to grain-boundary design for strong and ductile polycrystals. Res Mechanica. 1984, vol. 11, iss. 1, pp. 47–84.
Watanabe T. The potential for grain boundary design in materials development. Materials Forum. 1988, vol. 11, pp. 284–303.
Qing Zhao, Shuang Xia, Bangxin Zhou, Qin Bai, Cheng Su, Baoshun Wang and Zhigang Cai. Effect of deformation and thermomecha- nical processing on grain boundary character distribution of alloy 825 tubes. Acta Metallurgica Sinica. 2015, vol. 51(12), pp. 1465–1471.
Qin Bai, Qing Zhao, Shuang Xia, Baoshun Wang, Bangxin Zhou and Cheng Su. Evolution of grain boundary character distributions in alloy 825 tubes during high temperature annealing: Is grain boundary engineering achieved through recrystallization or grain growth? Materials Characterization. 2017, vol. 123, pp. 178–188.
Shimada M., Kokawa H., Wang Z. J., SatoY. S. and Karibe I. Optimization of grain boundary character distribution for Intergranular corrosion resistant 304 stainless steel by twin induced grain boundary engineering. Acta Materialia. 2002, vol. 50, iss. 9, pp. 2331–2341.
Suxomlin G.D. and Bol’shakov V.I. Special'nye granicy zeren v metallax i splavax promyshlennoj chistoty [Special grain boundaries in metals and alloys of industrial purity]. Stroitel'stvo. Materialovedenie. Mashinostroenie [Construction. Materials Science. Mechanical Engineering]. Pridnepr. gos. akad. str-va i arxitektury [Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnepropetrovsk, 2000, iss. 10, pp. 140–147. (in Russian).
Bol'shakov V.I., Suxomlin G.D., Lauxin D.V., Beketov A.V., Dergach T.A. and Kuksenko V.I. Special'nye granicy i mnozhestvennye styki v doevtektoidnom ferrite nizkouglerodistyx stalej [Special boundaries and multiple joints in the pre-eutectoid ferrite of low-carbon steels]. Theoretical foundations of civil engineering. Warsaw, 2007, vol. 15, pp. 73–81. (in Russian).
Bol'shakov V.I., Suxomlin G.D. and Suxomlin V.I. Kristallograficheskie svyazi cementit-austenit-ferrit pri diffuzionnom raspade austenita [Crystallographic bonds of cementite-austenite-ferrite during the diffusion decay of austenite]. Vіsnyk Prydnіprovs'koi derzhavnoi akademіi budіvnytstva ta arkhіtektury [Bulletin of Prydniprvs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnіpro, 2016, no. 5, pp. 79–87. (in Russian).
Bol'shakov V.I. and Suxomlin G.D. Metallograficheskoe opredelenie kristallograficheskoj struktury i matric povorota reshetok special'nyx granic v GCK polikristallax [Metallographic determination of the crystallographic structure and lattices rotation matrices of special boundaries in fcc polycrystals]. Stroitel'stvo. Materialovedenie. Mashinostroenie [Construction. Materials Science. Mechanical Engineering]. Pridnepr. gos. akad. str-va i arxitektury [Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnepropetrovsk, 2004, iss. 26, ch. 1, pp. 174–180. (in Russian).
Suxomlin G.D. and Dergach T.A. Primenenie zernogranichnogo konstruirovaniya stali dlya polucheniya trub s vysokim kompleksom svojstv [Application of steel grain-boundary design for the pipes production with a high properties complex]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost' [Metallurgy and mining industry]. 2008, no. 6, pp. 50–53. (in Russian).
Bol'shakov V.I., Suxomlin G.D. and Dergach T.A. Primenenie zernogranichnogo konstruirovaniya dlya sozdaniya vysokogo kompleksa svojstv v trubax iz korrozionnostojkix austenitnyx stalej [Application of grain-boundary design to create a high properties complex in pipes made of corrosion-resistant austenitic steels]. Oborudovanie i texnologii termicheskoj obrabotki metallov i splavov [Equipment and technologies for heat treatment of metals and alloys]. Kharkiv, 2008, pp. 165–170.
Bol'shakov V.I., Dergach T.A., Suxomlin G.D. and Panchenko S.A. Primenenie zernogranichnogo konstruirovaniya dlya povysheniya korrozionnoj stojkosti trub iz ferritno-austenitnyx stalej [Application of grain-boundary design to improve the corrosion resistance of pipes made of ferrite-austenitic steels]. Korroziya: materialy, zashhita [Corrosion: Materials, Protection]. 2014, no. 7, pp. 20–26. (in Russian).
Dergach T.A., Suxomlin G.D. and Panchenko S.A. Novye predstavleniya o vliyanii zernogranichnoj struktury na korrozionnye svojstva trub iz ferritno-austenitnyx stalej [New ideas about the influence of the grain boundary structure on the corrosion properties of pipes made of ferrite-austenitic steels]. Perspektyvnі napriamki svіtovoi nauky: zb. statei ХХVIII mіzhnar. nauk.-prakt. іnternet-konf. «Іnnovacіinyi potentsіal svіtovoi nauky – XXI storіchchia» [Prospective directions of world science: Collection of articles of the XXVIII International Scientific-Practical Internet Conference «Innovative Potential of World Science - XXI Century»]. Pіvdennoukr. humanіtar. alians Gromad. ob-nia «Gromadianska dіia» [The South Ukrainian Alliance of the Community. "Civic Action"]. Zaporіzhia, 2014, vol. 2, pp. 50–54. (in Russian).
Suxomlin G.D. Poverxnostnaia energiya mezhfaznyx γ→α granic pri difuzionnom prevrashhenii austenita [The surface energy of γ → α interphase boundaries in the austenite diffusion transformation]. Stroitel'stvo. Materialovedenie. Mashinostroenie [Construction. Materials Science. Mechanical Engineering]. Pridnepr. gos. akad. str-va i arxitektury [Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnepropetrovsk, 2013, iss. 67, pp. 7–11. (in Russian).
Bol'shakov V.I., Panchenko S.A. and Dergach T.A. Nauchnye i texnologicheskie metody povysheniya korrozionnoj stojkosti trub iz dupleksnyx stalej [Scientific and technological methods of increasing of pipes corrosion resistance made of duplex steels]. Dnepropetrovsk: Litograf, 2016, 135 p. (in Russian).
Herring С. Some theorems on the free energies of crystal surfaces. Physical Review. 1951, vol. 82, pp. 87–93.
Utevskij L.M. Difrakcionnaya elektronnaya mikroskopiya v metallovedenii [Diffraction electron microscopy in metallurgy ]. Moskva: Metallurgiya, 1973, 584 p. (in Russian).
Endryus K., Dajson D. and Kioun S. Elektronogrammy i ix interpretaciya [Electron diffraction patterns and their interpretation]. Moskva: Mir, 1971, 256 p. (in Russian).
Grimer G., Bollman U. and Uorrington D. Reshyotki sovpadayushhix uzlov i polnye reshyotki nalozhenij v kubicheskix kristalax [Coincident nodes lattices and complete lattices of overlap in cubic crystals]. Atomnaya struktura mezhzyorennyx granic [Atomic structure of intercellular boundaries]. Moskva: Mir, 1978, pp. 25-54. (in Russian).
##submission.downloads##
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство роботи та передають журналу право першої публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право самостійно укладати додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження наукової роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу передбачає можливість розміщення авторами рукопису в мережі Інтернет (наприклад, у електронних сховищах інформації або на веб-сайтах), оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
Договір про передачу авторського права
