Исследование послойного распределения значений микротвердости в стальных многослойных материалах
Авторы: Власова Д.В., Плохих А.И.
Опубликовано в выпуске: #8(80)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-8-1792
Раздел: Металлургия и материаловедение | Рубрика: Материаловедение в машиностроении
Приведены результаты послойного распределения значений микротвердости в многослойных металлических материалах, полученных на основе сталей. Учитывая, что одним из показателей неоднородности свойств является нарушение нормального закона распределения, методом измерения микротвердости получен массив данных каждого из слоев исследуемых бинарных композиций, проведена математическая обработка с построением гистограмм распределения вероятностей и изучен характер распределения этих значений в пределах каждого слоя. Установлено, что нарушение нормального закона проявляется в бимодальном распределении значений микротвердости, что говорит о наличии областей, имеющих в пределах слоя неодинаковый химический состав. Поскольку синтез многослойных материалов осуществляется при высокой температуре и значительной суммарной деформации, высказано предположение о том, что именно эти факторы оказывают влияние на диффузионное перераспределение легирующих элементов между слоями. Для подтверждения гипотезы о перераспределении легирующих элементов проведен термический анализ, представлены результаты анализа положения критических точек в исходных материалах и в многослойных композициях, полученных на основе этих материалов
Литература
[1] Рыбин В.В., Малышевский В.А., Хлусова Е.И. Технологии создания конструкционных наноструктурированных сталей. Металловедение и термическая обработка металлов, 2009, № 6, с. 3–7.
[2] Горынин И.В., Рыбин В.В., Малышевский В.А., Хлусова Е.И. Принципы легирования, фазовые превращения, структура и свойства хладостойких свариваемых судостроительных сталей. Металловедение и термическая обработка металлов, 2007, № 1, с. 9–15.
[3] Каблов Е.Н., Бондаренко Ю.А., Ечин А.Б. Исследование влияния переменного управляемого температурного градиента на особенности структуры, фазовый состав, свойства высокотемпературных жаропрочных сплавов при их направленной кристаллизации. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2016, № 6 (111), с. 20–25.
[4] Kimura Y., Inoue T., Yin F., Tsuzaki K. Inverse Temperature Dependence of Toughness in Ultrafine Grain-Structure Steel. Science, 2008, vol. 320, pp. 1057–1060.
[5] Inoue T., Yin F., Kimura Y., Tsuzaki K. Delamination Effect on Impact Properties of Ultrafine-Grained Low-Carbon Steel Processed by Warm Caliber Rolling. Metall. Mater. Trans. A, 2010, vol. 41A, pp. 341–355.
[6] Inoue T., Yin F., Kimura Y., Ochiai S. Shape effect of ultrafine-grained structure on static fracture toughness in low-alloy steel. Science and technology of advanced materials, 2012, vol. 13, pp. 1–10.
[7] Saito Y., Utsunomiya, Tsuji N., Sakai T. Novel ultra-high straining process for bulk materials-development of the accumulative roll bonding (ARB) process. Acta Materialia, 1999, vol. 47, pp. 579–583.
[8] Рудской А.И., Коджаспиров Г.Е., Добаткин С.В. Перспективные технологии изготовления листового проката с ультрамелкозернистой структурой. Металлы, 2012, № 1, с. 88–92.
[9] Колесников А.Г., Плохих А.И., Комисарчук Ю.С., Михальцевич И.Ю. Исследование особенностей формирования субмикро- и наноразмерной структуры в многослойных материалах методом горячей прокатки. Металловедение и термическая обработка металлов, 2010, № 6, с. 44–49.
[10] Mara N.A., Tamayo T., Sergueeva A.V. et al. The effects of decreasing layer thickness of the high temperature mechanical behavior of Cu/Nb nanoscale multilayers. Thin Solid Films, 2007, vol. 515, iss. 6, pp. 3241–3245.
[11] Карпов М.И., Внуков В.И., Волков К.Т. и др. Возможности метода вакуумной прокатки как способа получения многослойных композитов с нанометрическими толщинами слоев. Материаловедение, 2004, № 1, с. 48–53.
[12] Карпов М.И., Внуков В.И., Волков К.Г. и др. Изменение структуры при отжиге многослойного композита Cu-Nb с нанометрической толщиной слоев. Материаловедение, 2004, № 2, с. 47–52.
[13] Cui B.Z., Xin Y., Han K. Structure and transport properties of nanolaminate Cu–Nb composite foils by a simple fabrication route. Scripta Mater, 2007, vol. 56, pp. 879–882.
[14] Wang Y.-C., Misra A., Hoagland R.G. Structure and diffusion processes in laminated composites of a Cu –Ti system. Scripta Mater, 2006, vol. 54, pp. 1593–1598.
[15] Lempitskii S.V. Properties of an anisotropic system composed of a superconductor and a normal phase. Physica. C., 1990, vol. 167, pp. 168–176.
[16] Гладковский С.В., Кутенева С.В., Каманцев И.С., Сергеев С.Н., Сафа- ров И.М. Влияние пластической деформации на структуру и механические свойства сверхнизкоуглеродистой IF-стали в монолитном материале и в составе слоистого композита. Физика металлов и металловедение, 2016, т. 117, № 10, с. 1105–1112.
[17] Табатчикова Т.И., Плохих А.И., Яковлев И.Л., Клюева С.Ю. Структура и свойства многослойного материала на основе сталей, полученного методом горячей пакетной прокатки. Физика металлов и металловедение, 2013, т. 114, № 7, с. 633–646.
[18] Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Плохих А.И., Дельгадо Рейна С.Ю. Исследование многослойного материала на основе нержавеющих сталей, полученного методом горячей пакетной прокатки. Физика металлов и металловедение, 2014, т. 115, № 4, с. 431–442.
[19] Lesuer D.R., Syn C.K., Sherby O.D., Wadsworth J., Lewandowski J.J., Hunt W.H. Mechanical behaviour of laminated metal composites. Int. Mater. Rev., 1996, vol. 41 (5), pp. 169–197.
[20] Pozuelo M., Carreno F., Cepeda-Jimenez C.M., Ruano O.A. Effect of Hot Rolling on Bonding Characteristics and Impact Behavior of a Laminated Composite Material Based on UHCS-1.35 Pct C. Metall. Mater. Trans. A, 2008, vol. 39 (3), pp. 666–671.
[21] Schmiedt A., Luecker L., Kolesnikov A., Plokhikh A.I., Walther F. Production- and microstructure-based fatigue assessment of metallic AISI 304/430 multilayer materials produced by hot pack rolling. Materialpruefung, 2017, vol. 59 (2), pp. 123–129.
[22] Плохих А.И., Власова Д.В., Ховова О.М., Полянский В.М. Исследование влияния диффузионной подвижности легирующих элементов на стабильность структуры многослойных металлических материалов. Наука и образование: Электронное научно-техническое издание, 2011, № 11. URL: http://technomag.edu.ru/doc/262116.html
[23] Плохих А.И., Чан Юэ, Карпухин С.Д. Исследование влияния межслойного диффузионного перераспределения углерода на ударную вязкость многослойных материалов. Известия Волгоградского государственного технического университета. Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении», 2015, т. 168, № 8, с. 86–91.