Волосевич Павло Юрійович. "Дислокаційні процеси при фазових і структурних перетвореннях в сплавах заліза" : Дис... д-ра наук: 01.04.13 - 2008.
Анотація до роботи:
Волосевич П.Ю. Дислокаційні процеси при фазових та структурних перетвореннях в сплавах заліза. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.13 – фізика металів. – Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, Київ, 2008.
Дисертація присвячена дослідженню участі дислокацій в фазових (ga, g«e та ф+цg) і структурних перетворень при рекристалізації та пластичній деформації. Встановлено, що втрата механічної стійкості аустеніту виявляється не тільки в зниженні модуля зсуву та енергії дефекта пакування, а і в генерації перед початком мартенситних перетворень «свіжих» дислокацій, які рухаються в напрямку концентраційних зародкових неоднорідностей. Методом електронної просвічувальної мікроскопії in situ показано, що в залежності від величини енергії дефекта пакування такі дислокації сприяють утворенню a та e мартенситів та запропоновано дислокаційні механізми утворення цих фаз. Вперше з’ясовано механізм утворення фазонаклепаного аустеніту при eg перетворенні та продемонстровано, шо його степінь залежить від швидкості термообробки та пов’язана із прямим спадкуванням дефектів e -фази. Вперше при in situ спостереженнях в електронному мікроскопі показано, що в умовах швидкісних локальних нагрівань, як на поодиноких дислокаціях, так і їх скупченнях утворюються зародки рекристалізації без участі полігонізації. Вивчено процеси зародження аустеніту в ферито-цементитних структурах та вперше встановлено, що підвищення щільності розташування дислокацій аж до утворення впорядкованих систем в оточенні карбідів перед ф+цg перетворенням є наслідком дисоціації часток. Її швидкість немонотонно залежить від швидкості та температури нагрівання, а кінетика змінюється від поступового продавлювання продуктів дисоціації до вибухоподібного їх закидання в ферит. Встановлено зв’язок між розміром зерна, шириною та геометрією розташування смуги Чернова-Людерса відносно напрямку докладеного зусилля. Для цього випадку запропоновано розглядати механізм пластичної деформації на макрорівні, як колективну форму руху зерен та їх частин, основними елементами якої є проковзування вздовж границь, а в якості запускаючого механізму на мікрорівні служить дислокаційне ковзання всередині зерен.
В роботі розроблені наукові концепції реалізації фазових і структурних перетворень в сплавах заліза за участю дислокаційних процесів та показано, що дислокація, яка рухається, є більш активним у порівнянні із нерухомою носієм нестійкого стану ґратки.
1. Вперше методом електронної мікроскопії in situ досліджена участь дислокацій та продемонстровано явище нестійкості ґратки аустеніту перед реалізацією ga і ge мартенситних перетворень. Воно супроводжується зниженням модуля зсуву і енергії дефекта пакування, а також запуском дислокаційних джерел. Генеровані ними дислокації рухаються під дією чинних напружень в напрямку концентраційних зародкових неоднорідностей і при зіткненні з ними беруть участь у зародженні a і e - мартенситних фаз через полегшення процесу формування міжфазної границі. Для утворення зародка кристала ізотермічного голчатого a- мартенситу достатньо зіткнення однієї повної дислокації типу а/2[110] з умовною границею концентраційної зародкової неоднорідності, яка знаходиться в стані нестійкості. В той же час механізм мартенситного ge перетворення передбачає генерацію плоских дислокаційних скупчень, поодинокі дислокації котрих, при достатній їх щільності і впорядкованому разщепленні в умовах низької енергії дефекта пакування можуть сформувати e-фазу з ГЩУ граткою або любу іншу багатошарову структуру. Вперше продемонстровано, що механізм оберненого eg перетворення здійснюється зсувним шляхом при захлопуванні упорядкованих дефектів пакування в зворотній послідовності по відношенню до прямого ge переходу при повному поновленні орієнтації вихідного аустеніту, а формування його фазонаклепаного стану після eg перетворення залежить від швидкості нагрівання і йде шляхом прямого спадкування повних дислокацій типу а/2 [110], які приймали участь в утворенні e-фази.
Вперше на підставі in situ електронномікроскопічних досліджень встановлено, що дислокації та їх скупчення є місцями безпосереднього зародження рекристалізаційних утворень в умовах швидкісних локальних нагрівань. Було продемонстровано, що висококутові границі зерен в місцях активної взаємодії сусідів при пластичній деформації змінюють свій стан, трансформуючись в субструктурні. Показано, що попередня пластична деформація змінює структуру висококутових границь зерен, збільшуючи щільність розташування вузлів збігу вздовж них або формує більш мобільні малокутові границі із значно більшим числом вузлів збігу. Це створює передумови при невеликих швидкостях нагрівання для развитку конкуруючого з рекристалізацією процесу полігонізації.
Вперше експериментально продемонстровано та науково обґрунтовано природу виникнення підвищеної щільності розташування дислокацій аж до фіксування упорядкованих їх систем в феритній матриці біля поверхні карбідів після швидкісних термообробок з міжкритичного температурного інтервалу аустенізації. Вперше показано, що цей процес визначається суперпозицією кінетик аустенізації та дисоціації цементиту, які залежать від розміру часток та швидкості термообробки і регламентують характер проникнення продуктів розпаду в феритне оточення від поступового продавлювання до подібного до вибуху викидання. Це визначає рівень напружень, які виникають, та шляхи їхньої релаксації в фериті при гартуванні в умовах відставання швидкості зародження аустеніту. При цьому здатність загартованих сталей до утворення цементитних виділень при нагріванні, а також їх наявність в вихідних станах є передумовою реалізації при наступних термообробках (в вивченому інтервалі швидкостей) з міжкритичного інтервалу температур дифузійного зародження аустеніту навколо цементитних виділень незалежно від їх морфології.
Вперше сформульовано закономірності реалізації пластичної деформації полікристалів сплавів заліза з послідовним розгляданням участі дислокаційного ковзання та пограничного проковзування в залежності від розміру зерна. При цьому показано, що геометрія розташування полоси Чернова – Людерса відносно осі навантаження, а також її ширина на стадії зародження залежать від розміру зерна, яке через обернено пропорційну залежність визначає кількість структурних концентраторів та умови запуску (механізмів релаксації) дислокаційних джерел в їхніх вершинах. Цей процес є відповідальним за виникнення колективної форми руху зерен і їхніх частин на мезо- і макроскопічному рівнях, в тому числі і через механізм проковзування вздовж границь елементів структури. При цьому досягнення деформації Людерса в крупнозернистих станах супроводжується початком утворення комірок і визначає вичерпання релаксаційних можливостей внутрішніх об’ємів зерен і границь в межах певного колективу зерен, що знаходиться в центральній частині полоси на стадії початку її поширення. В умовах дрібнозернистих структур границі зерен зберігають провідну роль аж до руйнування.
Отримані експериментальні результати, запропоновані на їх підставі моделі та наукові концепції участі дислокаційних процесів в фазових та структурних пертвореннях в сплавах заліза мають загальний характер і вносять значний вклад до розвитку наукових уявлень фізики металів про означені явища.
Публікації автора:
Волосевич П.Ю., Гаврилюк В.Г., Петров Ю.Н., Полушкин Ю.А. Электонно-микроскопическое исследование структурных изменений при нагреве холоднодеформированной стали // Металлофизика. – 1977. – вып. 69. – С. 71 – 77.
Волосевич П.Ю. К вопросу о зарождении e- фазы при ge мартенситном превращении // Металлофизика. – 1979. – вып. 75. – С. 43 – 47.
Волосевич П.Ю. До запитання про втрату стійкості гратки аустеніту поблизу температур фазових ga і g«e перетворень // УФЖ. – 1979. – т. 24, №4. – С. 565 – 567.
Волосевич П.Ю., Гаврилюк В.Г. Электронномикроскопическое исследование структурных изменений при пластической деформации и последующем нагреве стали // Металлофизика. – 1980. – т. 2, №2. – С. 75 – 81.
Волосевич П.Ю., Гаврилюк В.Г., Полушкин Ю.А., Шнайдер М.Б. Влияние ванадия на структурную стабильность стали при испытаниях на длительную прочность // Металлофизика. – 1980. – 2, № 4. – С. 49 – 54
Волосевич П.Ю. Енергія дефекту пакування і її трактовка в практиці дифракційної електронної мікроскопії // УФЖ. – 1981. – т. 26, №7. – С. 1154 – 1159.
Волосевич П.Ю. Дислокації, енергія дефекту пакування та їх зв’язок з проблемою зародкоутворення мартенситів a- і e- фаз // УФЖ. – 1982. – т. 27, №3. – С. 408-418.
Волосевич П.Ю., Гаврилюк В.Г., Сердитова Т.Н. Влияние легирующих элементов на распределение дислокаций в холоднодеформированном a-железе // Металлофизика. – 1983. – т. 5, №2. – С. 112 – 115.
Волосевич П.Ю., Козлов А.В., Мордюк Н.С., Пискун Н.А. Пластическая деформация стали в ультразвуковом поле // Металлофизика. – 1983 – 5, №6 – С. 107 – 109.
Волосевич П.Ю., Мешков Ю.Я., Полушкин Ю.А., Сердитова Т.Н. Влияние легирующих элементов на характеристики хрупкого разрушения холоднодеформированной стали // Металлофизика. – 1984. – 6, № 5. – С. 127 – 129.
Волосевич П.Ю., Москаленко В.А., Сердитова Т.Н., Еремин В.И. 0 некоторых особенностях поведения Fе после больших степеней деформации в условиях низкотемпературных испытаний // Металлофизика. – 1986. – 8, № 3. – С. 111 –113.
Волосевич П.Ю., Коджаспиров Г.Е., Мешков Ю.Я., Полушкин Ю.А., Шевченко Г.А. Влияние температуры раскатки на структуру и механические свойства конструкционных сталей // Металлофизика. – 1987. – 9, № 2. – С. 29 – 32.
Волосевич П.Ю., Сердитова Т. Н. Структурные особенности деформации и разрушения в условиях порообразования в шейке растягиваемого образца // Порошковая металлургия. – 1988. – №5. – С. 66 – 70.
Волосевич П.Ю., Полушкин Ю.А. О некоторых особенностях пластической деформации и разрушения ОЦК сплавов железа в условиях растяжения // Металлофизика – 1988. – 10, № 4. – с. 125 – 127. – Деп. в ВИНИТИ 13.04.88 № 2829 – 888 (21 С.)
Волосевич П.Ю., Мусиенко М.Н. Формирование структуры фазонаклёпанного аустенита при eg превращении в условиях непосредственного наблюдения в колонне электронного микроскопа // Металлофизика. – 1993. – т. 15, №5. – С. 45 – 50.
Волосевич П.Ю., Гарасим Ю.А., Грайворонский Н.В. Структурообразование в холоднодеформированной стали при электронагреве // Металлофизика и новейшие технологии. – 1994. – т. 16, №5. – С. 22 – 27.
Волосевич П.Ю., Котречко С.А., Мешков Ю.Я., Мусиенко М.Н., Никоненко Д.И. Влияние пластической деформации на внутризёренное распределение дислокаций в малоуглеродистой стали при её разрушении в области температур вязко – хрупкого перехода // Металлофизика и новейшие технологии. – 1994. – т. 16, №12. – С. 40 – 43.
Volosevich P.Yu., Garasim Yu.A., Graivoronsky N.V. Formation of multilayer struktures in ferrite of e rapidli heated steel // Met. Phys. Adv. Tech. – 1995. – vol. 15. – P. 383 – 385.
Volosevich P.Yu. Instability of the FCC lattice, dislocations, and their part in the realisation of martensitic and transformations // Met. Phys. Adv. Tech. – 1997. – Vol. 16. – P. 403 – 410.
Волосевич П.Ю. Границы зёрен и пластическая деформация Ст10 на площадке текучести // Металлофизика и новейшие технологии. – 1996. – т. 18, №9. – С. 63 – 69.
Volosevich P.Yu., Girzhon V.V., Danil’chenko V.E. Formation of the stracture of Fe-Ni allois аt the result ofmultiple martensite transvormations // Scripta Materialia. – 1997. – vol. 37, №7. – P. 977 – 981.
Волосевич П.Ю. Рекристаллизация в условиях изменяющейся скорости и локальности нагрева // Металлофизика и новейшие технологии. – 2001. – т. 23, № 3. – С. 353 – 366.
Волосевич П.Ю., Гарасим Ю.А., Даниленко Н.И., Адеев В.М., Никоненко Д.И. Влияние предварительной холодной пластической деформации ( раскатки) на структуру и механические свойства термоупрочнённой стали 45ХН2МФА // Металлофизика и новейшие технологии. – 2002. – т. 24, №3. – С. 413 – 422
Волосевич П.Ю., Козлов А.В., Мордюк Б.Н., Прокопенко Г.И., Даниленко Н.И. Пластическая деформация в ультразвуковом поле и её возможности применительно к насыщению углеродом поверхностных слоев образцов железа // Металлофизика и новейшие технологии. – 2003. – т. 25, №5 – С. 679 – 792.
Волосевич П.Ю., Беспалов С.А. Склерометрия и ее возможности в комплексном выявлении особенностей распределения элементов структуры, их механических характеристик и размерных параметров // Металлофизика и новейшие технологии. – 2004. – т.26, №3 – С. 343 – 359.
Волосевич П.Ю., Беспалов С.А. Структурообразование и износостойкость стали 40Х // Металлофизика и новейшие технологии. – 2004. – т. 26, №5. – С. 691 – 701.
Волосевич П.Ю. О поведении глобулярных карбидов стали 45ХН2МФА в интервалах ф+ц и ф превращений в зависимости от скорости и температуры нагрева // Металлофизика и новейшие технологии – 2005. – т. 27, – № 11 – С. 1455 – 1469.
Волосевич П.Ю., Беспалов С.А. Про закономірності формування зносостійких станів в інструментальніх легованих сталях // Металознавство та обробка металів. – 2006. – № 2, – С. 37 – 43.
Волосевич П.Ю., Беспалов С.А. Микротвердость поверхностей и ее связь с температурой закалки и распределением углерода в сталях 40Х и 40ХНМ // Металлофизика и новейшие технологии. – 2006 – т. 28, №12. С. – 1629 –1638.
Волосевич П.Ю., Гриднев В.Н., Петров Ю.Н. Влияние марганца и углерода на энергию дефекта упаковки в сплавах Fe-Mn, Fe-Mn-C // Применение в металловедении просвечивающей и растровой электронной микроскопии. – Общество “Знание” РСФСР. – 1976. – С. 141 – 145.
Волосевич П.Ю., Гриднев В.Н., Петров Ю.Н. Влияние марганца на энергию дефекта упаковки в сплавах железо-марганец // ФММ. – 1976. – т. 42, вып. 2. – С. 372 – 376.
. Аветисян Ю.А., Волосевич П.Ю., Горбач В.Г., Самсонов Ю.И. ICOMAT-77; Доклады международной конференции «Мартенситные превращения»: (Киев, Украина, 16-20 мая 1977 г.). Кинетика образования мартенсита при циклической деформации // Киев: Наук. Думка, 1979. – С. 171 – 177.
Волосевич П.Ю. Наблюдение процесса рекристаллизации при нагреве в колонне электронного микроскопа с ускоряющим напряжением 100 кВ // ФММ. – 1978. – т. 45, вып. 2. – С. 309 – 314.
Крымчанский И.И., Рольщиков Л.Д., Гаврилюк В.Г., Волосевич П.Ю. и др Изменение структуры и механических свойств стальной проволоки при больших суммарных обжатиях // Сталь. 1979. – № 3. – С. 211 – 213.
Волосевич П.Ю. К вопросу о развитии процессов разрушения в железе и малоуглеродистых сталях // ФХММ, – 1985. – № 4. с.128. – Деп. В ВИНИТИ 22.04.85. №2681 – 85 (18 С.).
Волосевич П.Ю., Полушкин Ю.А. Роль легирования в изменении характеристик прочности и разрушения предварительно деформированных конструкционных сталей // Прочность материалов и конструкций при низких температурах. – К. : Наукова думка, 1990. – С. 56-61.
Волосевич П.Ю., Гиржон В.В., Данильченко В.Е. Влияние многократных переходов на структуру железоникелевых сплавов // МиТОМ. – 1990. – №11. – С. 5 – 7.
Волосевич П.Ю., Гиржон В.В., Данильченко В.Е. Закономерности формирования структуры фазонаклёпанной стали 50Н25 при медленном нагреве // МиТОМ. – 1992. – №3. – С. 5 – 8.
Волосевич П.Ю. Толщина фольги и её роль в реализации зарождения мартенситной фазы при прямых электронно-микроскопических наблюдениях // Поверхность. – 1992. – №12. – С. 88 – 95.
Kyзiн О.А., Беспалов С.А., Волосевич П.Ю. Гарасим Ю.А. Структура i процеси зношування покращених сталей 40Х i 40XHM // Вісник національного університету «Львівська Політехніка» Оптимізація виробничих процесів та технічний контроль у машинобудуванні та приладобудуванні. Львів. – 2001. – № 422 – С. 104 – 113.
Деклараційний патент на корисну модель № 10011 Україна, МКП G01L1/00. Спосіб визначення внутрішніх напружень / Волосевич П.Ю., Беспалов С.А.; заявник і власник патенту Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України – № 200504983; заявлено 26. 05. 2005; видано 17.10. 2005. Бюл. «Промислова власність» № 10. – С. 1 – 4.
Патент на корисну модель № 22454 Україна, МКП G01L1/00 Спосіб визначення внутрішніх напружень / Волосевич П. Ю., Беспалов С. А.; заявник і власник патенту Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України – № 200612108; заявлено 20. 11. 2006; видано 25.04. 2007, Бюл. «Промислова власність» № 5. – С. 3.
