Эволюция структуры пластинчатого перлита рельсовой стали при растяжении
УДК 539.27:669.148
Аннотация
Методами современного физического материаловедения проведены исследования механических свойств, дефектной субструктуры перлита пластинчатой морфологии и поверхности разрушения рельсовой стали, подвергнутой разрушению в условиях деформации одноосным растяжением. Установлено, что предел прочности на разрыв изменяется от 1247 МПа до 1335 МПа; деформация образцов при разрушении — от 0,22 до 0,26.
Показано, что деформация стали сопровождается разбиением пластин феррита малоугловыми границами на фрагменты и существенным увеличением скалярной плотности дислокаций до 7,9×1010 см-2 (скалярная плотность дислокаций исходной стали 3,2 ×1010 см-2).
Показано, что деформация сопровождается формированием внутренних полей напряжений, проявляющихся в виде изгибных контуров экстинкции. Отмечены источники полей напряжений. Выявлено разрушение пластин цементита по механизмам разрезания и растворения с последующим выносом углерода движущимися дислокациями в объем пластин феррита с образованием в них наноразмерных (8,3 нм) частиц третичного цементита округлой формы. Показано, что растворение пластин цементита сопровождается их фрагментацией (разделением на области когерентного рассеивания, средние размеры которых 9,3 нм).
Скачивания
Metrics
Литература
Yuriev A.A., Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Rubannikova Yu.A., Starostenkov M.D., Tabakov P.Y. Structure and properties of lengthy rails after extreme long-term operation. Millersville, PA, USA: Materials Research Forum LLC, 2021.
Громов В.Е., Перегудов О.А., Иванов Ю.Ф., Коновалов С.В., Юрьев А.А. Эволюция структурно-фазовых состояний металла рельсов при длительной эксплуатации. Новосибирск, 2017.
Konieczny J., Labisz K. Structure and properties of the S49 rail after a long term outdoor exposure // Advances in Science and Technology Research Journal. 2022. Vol. 16 (2).
Wang Y., Tomota Y., Harjo S., Gong W., Ohmuraa T. In-situ neutron diffraction during tension-compression cyclic deformation of a pearlite steel // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 676.
Pan R., Ren R., Chen C., Zhao X. Formation of nanocrystalline structure in pearlitic steels by dry sliding wear // Materials Characterization. 2017. Vol. 132.
Kapp M.W., Hohenwarter A., Wurster S., Yang B., Pippan R. Anisotropic deformation characteristics of an ultrafine- and nanolamellar pearlitic steel // Acta Materialia. 2016. Vol. 106.
Raabe D., Kumar R. Tensile deformation characteristics of bulk ultrafine-grained austenitic stainless steel produced by thermal cycling // Scripta Materialia. 2012. Vol. 66.
Skakov МХ, Uazyrkhanova G.K., Popova N.A., Scheffler M. Influence of heat treatment and deformation on the phase-structural state of steel 30CrMnSiA // Key Engineering Materials. 2013. Vol. 531-532.
Ivanisenko Y., Kulagin R., Fedorov V., Mazilkin A., Scherer T., Baretzky B., Hahn H. High Pressure Torsion Extrusion as a new severe plastic deformation process // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 664.
Fang F., Zhao Y., Liu P., Zhou L., Hub X., Zhou X., Xie Z. Deformation of cementite in cold drawn pearlitic steel wire // Materials Science and Engineering: A. 2014. Vol. 608.
Ning Jiang-li, Courtois-Manara E., Kurmanaeva L., Ganeev A.V., Valiev R.Z., Kubel C., Ivanisenko Yu. Tensile properties and work hardening behaviors of ultrafine grained carbon steel and pure iron processed by warm high pressure torsion // Materials Science and Engineering: A. 2013. Vol. 581.
Tung P.-Y., Zhou X., Mayweg D., Morsdorf L., Herbig M. Under-stoichiometric cementite in decomposing binary Fe-C pearlite exposed to rolling contact fatigue // Acta Materialia. 2021. Vol. 216.
Egerton F.R. Physical Principles of Electron Microscopy. Basel: Springer International Publishing, 2016.
Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Microscopy. Characterization of Nanomaterials. New York : Springer, 2014.
Carter C.B., Williams D.B. Transmission Electron Microscopy. Berlin : Springer International Publishing, 2016.
Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Аксенова К.В., Кузнецов Р.В., Кормышев В.Е., Ващук Е.С. Эволюция структуры рельсовой стали при сжатии // Деформация и разрушение материалов. 2022. № 8.
Фрактография и атлас фрактограмм : справ. изд. / Пер с англ. ; Под ред. Дж. Феллоуза. М., 1982.
Конева Н.А., Тришкина Л.И., Козлов Э.В. Физика субструктурного и зернограничного упрочнения // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2014. Т. 11. № 1.
Счастливцев В.М., Мирзаев А.А., Яковлева И.Л., Окишев К.Ю., Табатчикова Т.И., Хлебникова Ю.В. Перлит в углеродистых сталях. Екатеринбург, 2006.
Panin V.E., Egorushkin VE., Panin A.V, Chernyavskii A.G. Plastic distortion as a fundamental mechanism in nonlinear mesomechanics of plastic deformation and fracture // Physical Mesomechanics. 2016. Vol. 19. № 3.
Григорович К.В., Громов В.Е., Кузнецов Р.В., Иванов Ю.Ф., Шлярова Ю.А. Формирование тонкой структуры перлитной стали при сверхдлительной пластической деформации // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2022. Т. 503.
Li Y.J., Choi P., Borchers C., Westerkamp S., Goto S., Raabe D., Kirchheim R. Atomic-scale mechanisms of deformation-induced cementite decomposition in pearlite // Acta Materialia. 2011. Vol. 59.
Gavriljuk V.G. Decomposition of cementite in pearlite steel due to plastic deformation // Materials Science and Engineering: A. 2003. Vol. 345.
Languillaume J., Kapelski G., Baudelet B. Cementite Dissolution in Heavily Cold Drawn Pearlitic Steel Wires // Acta Materialia. 1997. Vol. 45. № 3.
Sauvage X., Copreaux J., Danoix F., Blavette D. Atomic-scale observation and modelling of cementite dissolution in heavily deformed pearlitic steels // Philosophical Magazine A. 2000. Vol. 80.
Copyright (c) 2023 Крестина Владимировна Аксенова , Виктор Евгеньевич Громов , Юрий Федорович Иванов , Екатерина Степановна Ващук , Михаил Анатольевич Порфирьев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
