1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 12, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 12, стр. 90-100

О характеристиках и роли коттрелловских косегрегаций углерода и водорода в деформационном старении и охрупчивании ряда сталей

Ю. С. Нечаев a, *, Е. А. Денисов b, Н. А. Шурыгина a, А. О. Черетаева c, Н. С. Морозов a, В. П. Филиппова a, Н. М. Александрова a

a Научный центр металловедения и физики металлов, Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина
105005 Москва, Россия

b Санкт-Петербургский государственный университет
199034 Санкт-Петербург, Россия

c Научно-исследовательский институт прогрессивных технологий, Тольяттинский государственный университет
445020 Тольятти, Россия

* E-mail: yuri1939@inbox.ru

Поступила в редакцию 12.12.2022
После доработки 14.02.2023
Принята к публикации 14.02.2023

Аннотация

Работа посвящена изучению характеристик фазоподобных “атмосфер” Коттрелла (карбогидридоподобных косегрегаций углерода и водорода) на дислокациях в мартенситной и ферритной составляющих в высокопрочной аустенитной стали с пластичностью, наведенной превращением, в связи с проблемами старения, водородного охрупчивания и деградации ряда сталей при эксплуатации. Особое внимание уделено углубленной обработке (новая методика) и анализу термодесорбционных спектров водорода для ряда сталей и железа (в качестве материала сравнения). Были использованы методы термодинамичеcкого анализа, методология определения термодинамических характеристик (концентраций водорода, энергий активации и констант скорости десорбционных процессов) и природы “ловушек водорода” посредством анализа наиболее представительных термодесорбционных данных, сопоставления с теоретическими и соответствующими данными, полученными методом трехмерной атомно-зондовой томографии. Проведенные исследования показали возможность образования коттрелловских карбогидридоподобных косегрегаций углерода и водорода на дислокациях в мартенситной и ферритной фазах в высокопрочной аустенитной стали с высокой пластичностью, наведенной превращением, в частности, позволили впервые определить энергии связи водорода с карбогидридоподобными косегрегациями углерода и водорода на дислокациях в мартенситной и ферритной фазах.

Ключевые слова: аустенитная сталь с пластичностью, наведенной превращением, мартенситная и ферритная составляющие, термодесорбционные спектры водорода, атомно-зондовая томография, карбогидридоподобные “атмосферы” Коттрелла, деформационное старение, водородное охрупчивание сталей.

Список литературы

  1. Marquis E.A., Hyde J.M. // Mater. Sci. Eng. R.: Rep. 2010. V. 69. Iss. 4–5. P. 37. https://www.doi.org/10.1016/j.mser.2010.05.001

  2. Pareige P., Cadel E., Sauvage X., Deconihout B., Blavette D., Mangelinck D. // Intern. J. Nanotechnology. 2008. V. 5. № 6–8. P. 592. https://www.doi.org/10.1504/IJNT.2008.018684

  3. Blavette D., Duguay S. // Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2014. V. 68. P. 10101. https://www.doi.org/10.1051/epjap/2014140060

  4. Herbig M., Choi P., Raabe D. // Ultramicroscopy. 2015. V. 153. P. 32. https://www.doi.org/10.1016/j.ultramic.2015.02.003

  5. Blavette D., Cadel E., Fraczkiewicz A., Menand A. // Science. 1999. V. 286. № 5448. P. 2317. https://www.doi.org/10.1126/science.286.5448.2317

  6. Cadel E., Lemarchand D., Gay A.-S., Fraczkiewicz A., Blavette D. // Scripta Materialia. 1999. V. 41. № 4. P. 421. https://www.doi.org/10.1016/S1359-6462(99)00106-2

  7. Calonne O., Fraczkiewicz A., Louchet F. // Scripta Materialia. 2000. V. 43. № 1. P. 69. https://www.doi.org/10.1016/S1359-6462(00)00367-5

  8. Cadel E., Launois S., Fraczkiewicz A., Blavette D. // Phil. Mag. Letters. 2000. V. 80. № 11. P. 725. https://www.doi.org/10.1080/09500830050192945

  9. Blavette D., Fraczkiewicz A., Cadel E. // J. Phys. IV France. 2000. V. 10. № PR6. P. 111. https://www.doi.org/10.1051/jp4:2000619

  10. Cadel E., Fraczkiewicz A., Blavette D. // Mater. Sci. Engineering A. 2001. V. 309–310. P. 32. https://www.doi.org/10.1016/S0921-5093(00)01688-9

  11. Cottrell A.H., Bilby B.A. // Proc. Phys. Soc. Section A. 1949. V. 62. № 308. P. 49.

  12. Cottrell A.H. Dislocations and Plastic Flow in Crystals. Oxford: Clarendon, 1953. 134 p.

  13. Хирт Дж., Лоте И. Теория дислокаций. М.: Атомиздат, 1972. 600 с.

  14. Nechaev Yu.S., Öchsner A. // DDF. 2019. V. 391. P. 246. https://www.doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF. 391.246

  15. Wilde J., Cerezo A., Smith G.D.W. // Scripta Materialia. 2000. V. 43. № 1. P. 39. https://www.doi.org/10.1016/S1359-6462(00)00361-4

  16. Kahn R.W. The Coming of Materials Science. Pergamon Materials Series: Cambridge Univ. Press, 2001. 571 c.

  17. Нечаев Ю.С. // УФН. 2011. Т. 181. № 5. С. 483. https://www.doi.org/10.3367/UFNr.0181.201105b.0483

  18. Нечаев Ю.С. // УФН. 2008. Т. 178. № 7. С. 709. https://www.doi.org/10.3367/UFNr.0178.200807b.0709

  19. Нечаев Ю.С. // Материаловедение. 2009. № 3. С. 50.

  20. Чувильдеев В.Н. // Материаловедение. 2009. № 4. С. 60.

  21. Нечаев Ю.С. // Материаловедение. 2009. № 6. С. 55.

  22. Нечаев Ю.С. // Успехи физических наук. 2001. Т. 171. № 11. С. 1251. https://www.doi.org/10.3367/UFNr.0171.200111e.1251

  23. Nechaev Yu.S., Filippov G.A. // DDF. 2001. V. 194–199. P. 1099. https://www.doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF. 194-199.1099

  24. Nechaev Yu.S. // Solid State Phenomena. 2008. V. 138. P. 91. https://www.doi.org/10.4028/www.scientific.net/ SSP.138.91

  25. Nechaev Yu.S., Burzhanov A.A., Filippov G.A. // Adv. in Mater. Sci. 2007. V. 7. № 1. P. 166.

  26. Nechaev Yu.S., Iourtchenko D.V., Hirschberg J.G., Veziroglu T.N. // Int. J. Hydrogen Energy. 2004. V. 29. № 13. P. 1421. https://www.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2004.01.011

  27. Nechaev Yu.S. // DDF. 2018. V. 385. P. 120. https://www.doi.org/10.4028/www.scientific.net/ DDF.385.120

  28. Свелин Р.А. Термодинамика твердого состояния. М.: Металлургия, 1968. 316 с.

  29. Kirchheim R. // Progress in Mater. Sci. 1988. V. 32. № 4. P. 261. https://www.doi.org/10.1016/0079-6425(88)90010-2

  30. Kirchheim R. // Acta Metall. 1981. V. 29. № 5. P. 835. https://www.doi.org/10.1016/0001-6160(81)90126-7

  31. Oriani R. // Acta Mater. 1970. V. 18. № 1. P. 147. https://www.doi.org/10.1016/0001-6160(70)90078-7

  32. Нечаев Ю.С., Родионова И.Г., Удод К.А., Немтинов А.А., Митрофанов А.В. // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2013. № 4. С. 5.

  33. Nechaev Yu.S., Alexandrova N.M., Cheretaeva A.O., Kuznetsov V.L., Öchsner A., Kostikova E.K., Zaika Yu.V. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 46. P. 25030. https://www.doi.org/ 10.1016/j.ijhydene.2020.06.242

  34. Nechaev Yu.S., Alexandrova N.M., Shurygina N.A., Cheretaeva A.O., Denisov E.A., Kostikova E.K. // Bull. RAS: Physics. 2021. V. 85. № 7. P. 701. https://www.doi.org/ 10.3103/S1062873821070169

  35. Zaika Yu.V., Kostikova E.K., Nechaev Yu.S. // Techn. Phys. 2021. V. 91. P. 210. https://www.doi.org/10.1134/S1063784221020250

  36. Depover T., Verbeken K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. P. 3050. https://www.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.12.109

  37. Lee J., Lee T., Kwon Y.J., Mun D.J., Yoo J.Y., Lee C.S. // Corros. Rev. 2015. V. 33. P. 433. https://www.doi.org/10.1515/corrrev-2015-0052

  38. Depover T., Monbaliu O., Wallaert E., Verbeken K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. P. 16977. https://www.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.06.157

  39. Kissinger H. // Anal. Chem. 1957. V. 29. № 11. P. 1702. https://www.doi.org/ 10.1021/ac60131a045

  40. Legrand E., Oudriss A., Savall C., Bouhattate J., Feaugas X. // Int. J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. № 6. P. 2871. https://www.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.12.069

  41. Drexler A., Vandewalle L., Depover T., Verbeken K., Domitner J. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. P. 39590. https://www.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.09.171

  42. Kirchheim R. // Metall. Mater. Trans. A Phys. Metall. Mater. Sci. 2016. V. 47. P. 672. https://www.doi.org/10.1007/s11661-015-3236-2

  43. Escobar D.P., Verbeken K., Duprez L., Verhaege M. // Mater. Science and Engineering: A. 2012. V. 551. P. 50. https://www.doi.org/ 10.1016/j.msea.2012.04.078

  44. Escobar D.P., Depover T., Duprez L., Verbeken K., Verhaege M. // Acta Mater. 2012. V. 60. P. 2593. https://www.doi.org/10.1016/j.actamat.2012.01.026

  45. Hagi H. // Mater. Trans. JIM. 1994. V. 35. № 2. P. 112. https://www.doi.org/10.2320/matertrans1989.35.112

  46. Kedzierzawski P., Oriani R.A., Hirth J.P., Smialowski M. // Acta Metallurgica et Materialia. 1985. V. 39. P. 271.

  47. Кулабухова Н.А. Исследование процессов абсорбции и диффузии водорода в ГЦК металлах методом молекулярной динамики: Дисс. ... канд .ф.-м.н.: 01.04.07. Барнаул: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 2014. 129 с.

  48. Ганеев А.В. Особенности формирования сегрегаций и карбидов на границах зерен в ультрамелкозернистых углеродистых сталях, полученных интенсивной пластической деформацией кручением: Диcс. ... канд. ф.-м.н.: 01.04.07. Уфа: ФГБОУ ВО “Уфимский государственный авиационный технический университет”, 2019. 140 с.

  49. Мишетьян А.Р. Особенности механизмов разрушения и деформационного старения в зависимости от структурного состояния низколегированных трубных сталей: Диcс. ... канд. т.н.: 2.6.1. Москва: ФГУП ЦНИИчермет им. И.П. Бардина, 2021. 145 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал