ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСЛОКАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ, ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ И ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ АТОМОВ УГЛЕРОДА В ЗОНЕ ЛОКАЛИЗОВАННОЙ ДЕФОРМАЦИИ В КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ 20: 10.25712/ASTU.1811-1416.2024.01.013

Николай Викторович  Абабков; Владимир Иванович  Данилов; Александр Николаевич  Смирнов; Наталья Анатольевна  Попова; Максим Владимирович  Пимонов

Авторы

Николай Викторович Абабков Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН, пр. Советский, 18, 650000, Кемерово, Россия; Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, ул. Весенняя, 28, 650000, Кемерово, Россия https://orcid.org/0000-0003-0794-8040
Владимир Иванович Данилов Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический 2/4, 634055, Томск, Россия; Томский государственный архитектурно-строительный университет, пл. Соляная, 2, 634003, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0002-5741-7574
Александр Николаевич Смирнов Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, ул. Весенняя, 28, 650000, Кемерово, Россия https://orcid.org/0000-0002-0342-3055
Наталья Анатольевна Попова Томский государственный архитектурно-строительный университет, пл. Соляная, 2, 634003, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0001-8823-4562
Максим Владимирович Пимонов Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН, пр. Советский, 18, 650000, Кемерово, Россия; Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, ул. Весенняя, 28, 650000, Кемерово, Россия https://orcid.org/0000-0001-9509-4692

Ключевые слова:

дислокационная субструктура, конструкционная сталь 20, структурно-фазовое состояние, устойчивая зона локализации деформации, поля внутренних напряжений, перераспределение атомов углерода

Аннотация

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 s_Л. Изменение локальных напряжений s_д 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).