Статьи

В работе представлены результаты исследования дислокационной структуры, величины кривизны-кручения кристаллической решетки, амплитуд полей внутренних напряжений, а также перераспределения атомов углерода в зонах устойчивой локализации деформаций в зависимости от состояния образцов из конструкционной стали 20. Исследовались образцы без эксплуатации, после эксплуатации без разрушения и с разрушением. Образцы растягивали с одинаковой скоростью до появления устойчивой зоны локализации деформации, после чего нагружение останавливали. Для исследования дислокационной структуры в работе использовали метод просвечивающей электронной микроскопии на тонких фольгах. Показано, что деформация образцов из конструкционной стали 20 в направлении «исходный» ® «не разрушенный» ® «разрушенный» во всех морфологических составляющих структуры, а также в целом по материалу постепенно приводит к измельчению структуры вплоть в отдельных участках материала до нанокристаллической. Дислокации перемещаются на границы фрагментов, скалярная плотность дислокаций r уменьшается. Одновременно уменьшаются и внутренние напряжения сдвига sЛ. Изменение локальных напряжений sд носит иной характер, а именно, пластическая составляющая локальных напряжений уменьшается, а упругая резко возрастает. Установлено, что деформация стали 20 приводит к разрушению частиц цементита, расположенных на границах дислокационных фрагментов (объемная доля уменьшается), и образованию карбидов внутри фрагментов (объемная доля их увеличивается). Углерод из разрушенных частиц цементита на границах фрагментов идет на образование частиц цементита внутри фрагментов, на дефекты кристаллической решетки и образование карбидов в новых морфологических структурах (микро- и нанозернах).

Выполнен анализ различий структурно-фазового состояния и полей внутренних напряжений в зонах локализации деформации и на расстоянии 1 мм от нее для образцов из теплоустойчивой стали марки 12Х1МФ. Исследование микроструктуры образцов осуществляли методом просвечивающей электронной микроскопии на тонких фольгах. Показано, что структура металла всех исследованных участков образцов после деформации до образования зон устойчивой локализации деформаций состоит из феррита и перлита. Занимающий основную часть объема материала феррит присутствует как не фрагментированный, так и фрагментированный. Выявлены отличия в структурно-фазовом состоянии в металле образцов из стали марки 12Х1МФ в зонах устойчивой локализации деформации и на расстоянии от нее. Установленные различия заключаются как в разном процентном соотношении морфологических составляющих микроструктуры (феррита и перлита), в том числе в содержании фрагментированной и не фрагментированной дислокационной субструктуры, так и в количественных показателях (скалярной и избыточной плотности дислокаций, кривизны-кручения кристаллической решетки, амплитуды полей внутренних сдвиговых и дальнодействующих напряжений). Установлено, что после кратковременного испытания до достижения устойчивой локализации деформации не весь объем металла образца имеет одинаковую микроструктуру. Установленные различия структурно-фазового состояния и полей внутренних напряжений в зонах локализации деформации и на расстоянии 1 мм от нее для образцов из теплоустойчивой стали марки 12Х1МФ свидетельствуют о том, что именно в зонах локализации деформации возникновение микротрещин имеет наибольшую вероятность.