Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Анализ стабильности аустенита в условиях пластической деформации

А. А. Дударева, С. В. Станкевич, И. Е. Насенник, К. И. Эмурлаев

Аннотация


Исследовано влияние точечных дефектов на характер развития мартенситного превращения в аустенитной хромоникелевой стали в процессе деформации при испытаниях на трение. Представлены результаты анализа деформированной стали методами дифракции синхротронного излучения и молекулярной динамики. На основании полученных данных рассмотрены процессы возникновения точечных дефектов и склонность к образованию сегрегаций легирующих элементов в условиях пластической деформации. Установлено, что фрикционное нагружение сопровождается превращением аустенита в мартенсит, а также возрастанием степени диффузного рассеяния. Моделирование процесса деформации показало, что при трении формируются сегрегации легирующих элементов. Это приводит к снижению устойчивости аустенита и является одним из факторов развития мартенситного превращения в изучаемой стали.


Ключевые слова


аустенит; хромоникелевая сталь; деформация; точечные дефекты; дифракция синхротронного излучения; молекулярная динамика

Полный текст:

PDF

Литература


Zavalishin V. A., Zavalishin V. A., Deryagin A. I., Sagaradze V. V. Redistribution of alloying elements and variation of the magnetic properties induced by cold strain in stable austenitic chromium-nickel steels. I: Experimental observation of the effect // The Physics of Metals and Metallography. 1993. V. 75, Is. 2. P. 90 – 99.

Deryagin A. I., Zavalishin V. A., Sagaradze V. V. et al. Low-temperature strain-induced atomic segregation in chromium-nickel steels // The Physics of Metals and Metallography. 2000. V. 89, Is. 6. P. 610 – 621.

Zavalishin V. A., Deryagin A. I., Sagaradze V. V. Redistribution of alloying elements in Fe – Cr – Ni alloys upon cold deformation: A phenomenological description of changes in magnetic properties // The Physics of Metals and Metallography. 2001. V. 92, Is. 1. P. 46 – 57.

Koloskov V. M., Deryagin A. I., Vildanova N. F. et al. Сoncentration and structural transformations in austenitic iron-based chromium-nickel alloys under severe plastic deformation // Physical Mesomechanics. 2006. V. 9, Is. 5. P. 97 – 105. DOI: 10.24411/1683-805X-2006-00116

Deryagin A. I., Zavalishin V. A., Sagaradze V. V. et al. Effect of composition and temperature on the redistribution of alloying elements in Fe – Cr – Ni alloys during cold deformation // The Physics of Metals and Metallography. 2008. V. 106, Is. 3. P. 291 – 301. DOI: 10.1134/S0031918X08090093

Sagaradze V. V., Kataeva N. V., Zavalishin V. A. et al. Formation of low-temperature deformation-induced segregations of nickel in Fe – Ni-based austenitic alloys // Philosophical Magazine. 2020. V. 100, Is. 14. P. 1868 – 1879. DOI: 10.1080/14786435.2020.1746848

Сарагадзе В. В., Уваров А. И. Упрочнение и свойства аустенитных сталей / Под ред. В. М. Счастливцева. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2013. 720 с.

Vitek J. M., David S. A. Sigma phase transformation in austenitic stainless steels // Welding Journal. 1986. V. 65, Is. 4. P. 106 – 112.

Villanueva D. M. E., Junior F. C. P., Plaut R. L. et al. Comparative study on sigma phase precipitation of three types of stainless steels: austenitic, superferritic and duplex // Materials Science and Technology. 2006. V. 22, Is. 9. P. 1098 – 1104. DOI: 10.1179/174328406X109230

Suzuki H. Segregation of solute atoms to stacking faults // Journal of the Physical Society of Japan. 1962. V. 17, Is. 2. P. 322 – 325. DOI: 10.1143/JPSJ.17.322

Cottrell A. H., Bilby B. A. Dislocation theory of yielding and strain ageing of iron // Proceedings of the Physical Society. 1979. V. 62, Is. 1. P. 49 – 62. DOI: 10.1088/0370-1298/ 62/1/308

Tian Y., Borgenstam A., Hedström P. Comparing the deformation-induced martensitic transformation with the athermal martensitic transformation in Fe – Cr – Ni alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2018. V. 766. P. 131 – 139. DOI: 10.1016/J.JALLCOM.2018.06.326

Tian Y., Gorbatov O. I., Borgenstam A. et al. Deformation microstructure and deformation-induced martensite in austenitic Fe – Cr – Ni alloys depending on stacking fault energy // Metallurgical and Materials Transactions A. 2017. V. 48, Is. 1. P. 1 – 7. DOI: 10.1007/s11661-016-3839-2

Bataev A. A., Burov V. G., Nikulina A. A. et al. A novel device for quasi in situ studies of materials microstructure during friction // Materials Performance and Characterization. 2018. V. 7, Is. 3. P. 20170065. DOI: 10.1520/MPC20170065

Bataev I. A., Lazurenko D. V., Bataev A. A. et al. A novel operando approach to analyze the structural evolution of metallic materials during friction with application of synchrotron radiation // Acta Materialia. 2020. V. 196. P. 355 – 369. DOI: 10.1016/j.actamat.2020.06.049

Ungár T. Subgrain size-distributions, dislocation structures, stacking- and twin faults and vacancy concentrations in spd materials determined by x-ray line profile analysis // Mater. Sci. Forum. 2006. V. 503 – 504. P. 133 – 140. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.503-504.133

Thompson A., Aktulga H., Berger R. et al. LAMMPS — a flexible simulation tool for particle-based materials modeling at the atomic, meso, and continuum scales // Computer Science. 2022. V. 271. P. 1 – 34. DOI: 10.1016/j.cpc.2021.108171

Zhou X. W., Foster M. E., Sills R. B. An Fe – Ni – Cr embedded atom method potential for austenitic and ferritic system // Journal of Computational Chemistry. 2018. V. 39. P. 2420 – 2431. DOI: 10.1002/jcc.25573

Stukowski A. Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO — the Open Visualization Tool // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. 2009. V. 18, Is. 1. P. 1 – 7. DOI: 10.1088/0965-0393/ 18/1/015012

Emurlaev K., Bataev I., Ivanov I. et al. Friction-induced phase transformations and evolution of microstructure of austenitic stainless steel observed by operando synchrotron x-ray diffraction // Acta Materialia. 2022. V. 234. P. 118033. DOI: 10.1016/j.actamat.2022.118033




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.12.4-9


© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025