Разработка многослойного стального материала с высоким запасом вязкости разрушения при низких температурах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Власова Дарья Владимировна

• Власова Дарья Владимировна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Власова Дарья Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ХЛАДОСТОЙКОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МНОГОСЛОЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Хладостойкость сталей с ОЦК-решеткой

1.2 Современные хладостойкие материалы

1.3 Влияние слоистого строения на ударную вязкость стальных материалов

1.3.1 Стальные монолитные материалы

1.3.2 Стальные композитные материалы

1.4 Получение многослойных металлических материалов

1.5 Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Технология получения многослойных стальных материалов

2.1.1 Выбор сталей для формирования многослойных композиций

2.1.2 Выбор температуры горячей прокатки для исследуемых стальных композиций

2.2 Методы исследования структуры многослойных материалов

2.2.1 Оптическая микроскопия

2.2.2 Растровая электронная микроскопия

2.2.3 Микрорентгеноспектральный анализ

2.2.4 Микродифракционный анализ

2.2.5 Рентгеноструктурный анализ

2.2.6 Дифференциальная сканирующая калориметрия

2.3 Методика изучения механических свойств многослойных материалов

2.3.1 Определение механических свойств при одноосном статическом растяжении

2.3.2 Определение ударной вязкости

2.3.3 Измерение твердости по методу Бринелля

2.3.4 Измерение микротвердости

2.4 Статистическая обработка экспериментальных данных

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ СТРУКТУРЫ В ИССЛЕДУЕМЫХ КОМПОЗИЦИЯХ

3.1 Результаты микроструктурных исследований многослойных материалов

3.1.1 Микроструктура многослойных материалов первого технологического цикла

3.1.2 Исследование микротвердости многослойных материалов первого цикла

3.2 Микроструктура многослойных материалов второго технологического цикла

3.3 Анализ структурообразования в исследуемых композициях

3.4 Выводы по Главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СЛОЕВ МНОГОСЛОЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КРАТНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

4.1 Исследование влияния кратности технологических циклов на положение критических точек в многослойных материалах

4.2 Исследование химического состава слоёв образцов многослойных материалов

4.3 Выводы по Главе

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

МНОГОСЛОЙНЫХ СТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

5.1 Исследование статических свойств

5.2 Влияние температуры отпуска на твердость исследуемых композиций

5.3 Исследование ударной вязкости многослойных стальных материалов

5.4 Выводы по Главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Для большинства машиностроительных сталей ферритного класса проявление хладноломкости представляет существенную опасность при эксплуатации машин и сооружений в условиях низких климатических температур. Известные эффективные металлургические способы повышения хладостойкости направлены в первую очередь на повышение чистоты металла, использование оптимального легирования и микролегирования, а также модифицирование микроструктуры, что привело к созданию группы сталей с наследственно мелкозернистой структурой, обладающих высоким уровнем механических свойств и надежности эксплуатации, в том числе в условиях климатического холода.

Как показывают результаты ряда исследований, существует возможность кардинального изменения характера температурной зависимости ударной вязкости, которую можно наблюдать в составных и слоистых композиционных образцах (Г.И. Погодин-Алексеев, J.D. Embury, Л.Р. Ботвина), которое выражается в росте энергии разрушения при понижении температуры испытания. Аналогичный эффект отмечен в ферритных сталях при образовании трещин расслоения (И.М. Счастливцев, И.Л. Яковлева, Д.А. Мирзаев, П.Д. Одесский), а также при формировании ориентированной слоистой структуры методами ТМО (Y. Kimura), что приводит к возрастанию значений ударной вязкости в направлении, перпендикулярном плоскости проката, и снижению температуры вязко-хрупкого перехода (ВХП).

Фундаментальные основы создания металлических слоистых материалов заложены в работах современных ученых, таких как Ю.П. Трыков, В.И. Лысак, Л.М. Гуревич, А.А. Батаев, А.Г. Кобелев, С.В. Гладковский, А.А. Саркеева и ряд других. Среди методов получения гомогенных многослойных конструкционных материалов можно выделить ARB-технологию (N. Tsuji), а также технологию получения многослойных конструкционных материалов методом горячей пакетной прокатки (А.Г. Колесников, А.И. Плохих).

Учитывая это, практический интерес представляет создание многослойных материалов высокопроизводительными методами горячей пакетной прокатки, имеющих высокие показатели ударной вязкости в области низких температур, применение которых возможно в условиях климатического холода.

Цель работы — разработка конструкционного стального материала со стабильным многослойным строением, обладающего высоким запасом вязкости разрушения при ударных нагрузках в направлении, перпендикулярном плоскости проката, в том числе в области низких климатических и криогенных температур.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

1. Установление закономерностей формирования и наследования многослойной структуры при горячей деформации стальных композитных заготовок.

2. Определение закономерностей межслойной диффузии легирующих элементов замещения и ее влияние на температурные интервалы фазовых превращений в исследуемых многослойных материалах.

3. Определение механических свойств и установление температурной зависимости ударной вязкости исследуемых многослойных стальных материалов.

4. Установление закономерностей изменения ударной вязкости исследуемых материалов в зависимости от состава и параметров многослойной структуры.

5. Разработка многослойного материала на основе сталей различных структурных групп для использования в машинах и агрегатах, работающих в области низких климатических и криогенных температур.

Научная новизна работы

1. Впервые экспериментально установлено отсутствие порога ВХП в многослойных металлических материалах в направлении, перпендикулярном

плоскости проката, обусловленное особым характером частичного разрушения и последующей пластической деформации испытуемых образцов.

2. В результате проведенных исследований установлен механизм наследования многослойного строения, основанный на роли межслойной границы, являющейся либо барьером для протекающей рекристаллизации в пределах слоя (сохранение структуры), либо источником зарождения новых зерен (перекристаллизация многослойной структуры).

Практическая значимость

Разработаны рекомендации по осуществлению условий формирования и наследования многослойного строения в синтезируемом материале. Рекомендуется осуществлять горячую пакетную прокатку многослойных заготовок до толщины, не превышающей 10 мм, либо в условиях, предотвращающих их охлаждение до температуры протекания динамической полигонизации, например, путем пакетирования тонких заготовок, подогревом прокатных валков, либо с использованием иных технических приемов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка многослойного стального материала с высоким запасом вязкости разрушения при низких температурах»

Апробация работы

Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Ключевые тренды в композитах: новые материалы и технологии» (Москва, 2019 г.), IV Междисциплинарном научном форуме с международным участием «Новые материалы и перспективные технологии» (РАН Москва, 27-30 ноября 2018 г.), ХХ^ Уральской школе металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (Екатеринбург, 2018 г.), XII международной конференции «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, 2018 г.), Международной научно-технической конференции «Проблемы и достижения в инновационных материалах и технологиях машиностроения» (Комсомольск-на-Амуре, 2015 г.), IV Международной научной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения» (Волгоград, 2014 г.), IV Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов»

(Москва, ИМЕТ РАН, 2011 г.), Международных научно-инновационных молодежных конференциях «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент» (Тамбов, ТГТУ, 2014, 2016 гг.), Международных конференциях молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана 2015, 2016, 2017, 2018, 2019гг.).

Методы исследований и достоверность результатов

Достоверность результатов обеспечена использованием современного исследовательского оборудования, встроенных программ сбора и обработки данных и комплекса взаимодополняющих методов структурных исследований (сканирующей электронной и оптической микроскопии, рентгеноструктурными методами анализа). Обоснованность теоретических выводов подтверждена экспериментальными данными, полученными лично соискателем.

Личный вклад автора

Вошедшие в диссертацию результаты получены автором под научным руководством кандидата технических наук Андрея Ивановича Плохих. Совместно с научным руководителем автор участвовал в постановке цели и задач исследования. Диссертантом лично проведены испытания по определению механических свойств, ударной вязкости при нормальной и пониженной температурах, теплофизические измерения и обработка полученных результатов, проведенные на оборудовании лаборатории «Прочность конструкционных материалов» УДЦ НУК МТ МГТУ им. Н.Э. Баумана. Металлографические исследования структуры многослойных материалов, подготовка образцов для электронной микроскопии были проведены автором с использованием оборудования кафедры «Материаловедение» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Вошедшие в диссертационную работу результаты и выводы были получены автором лично.

Публикации

По материалам диссертации опубликованы 15 научных работ, в том числе 5 статей в российских периодических рецензируемых изданиях, рекомендуемых

ВАК при Министерстве науки и высшего образования РФ, 4 статьи в изданиях, индексируемых в Scopus и WoS. Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и заключения, списка литературы из 152 наименований. Работа содержит 158 страниц машинописного текста, 98 рисунков и 21 таблицу.

ГЛАВА 1. ХЛАДОСТОЙКОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

МНОГОСЛОЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Хладостойкость сталей с ОЦК-решеткой

При понижении температуры в металлах с объёмноцентрированной кубической решеткой (ОЦК) наблюдается состояние хладноломкости, характеризуемое критической температурой вязко-хрупкого перехода. Ниже этой температуры возможно хрупкое разрушение материалов [1-3]. В металлах, имеющих гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК), и многих металлах, имеющих гексагональноплотноупакованную кристаллическую решетку (ГПУ), не возникает состояния хладноломкости и хрупкого разрушения не наблюдается.

Несмотря на активное проведение исследований, физико-механические причины и механизмы формирования хрупкого разрушения металлических материалов еще недостаточно определены. В этом направлении проводятся исследования на основе методов механики разрушения, теории дислокаций, теории внутренних напряжений и особенностей межатомных взаимодействий в металлах разных кристаллографических классов [4-6].

Объяснение механизма хрупко-вязкого перехода было предложено А.Ф. Иоффе и развито Н.Н. Давиденковым (Рисунок 1.1). Как видно из схемы, при понижении температуры сопротивление отрыва изменяется незначительно по сравнению с пределом текучести оТ, что в определенный момент вызывает смену механизма разрушения [7].

Температура Ткр, соответствующая пересечению кривых ат и аотр, является критической температурой хрупкости (температурой вязко-хрупкого перехода). При температуре ниже температуры хрупко-вязкого перехода сопротивление отрыва меньше предела текучести, что является характеристикой хрупкого разрушения материала. Множество факторов, такие как наличие концентраторов напряжений, острота и глубина надреза, скорость деформирования, оказывают

влияние на порог хладноломкости - с их увеличением возрастает склонность к хрупкому разрушению.

О.МПа

Ткр. //с

Рисунок 1.1. Схемы хрупкого (I) и вязкого (II) разрушений стали в зависимости

от температуры [7]

Однако у схемы Иоффе - Давиденкова отмечен ряд недостатков, среди которых сложность определения сопротивления отрыву и недостоверность полученных значений, а также то, что фактически при всех температурах испытания хрупкому разрушению предшествует более или менее выраженная пластическая деформация. К неоспоримым достоинствам схемы можно отнести её наглядность. При условии, что за предел текучести принимать локальное сопротивление пластической деформации, а не среднее, а за сопротивление отрыву - локальное сопротивление хрупкому разрушению, то эта схема будет больше отвечать современным представлениям [8].

Возникновение хладноломкости металлов при пониженных температурах в настоящее время объясняют ряд теорий. В первую очередь хладноломкость связывают с типом кристаллической решетки [9-14]. В частности, материалы с ГЦК и ГПУ решетками (такие, как стали аустенитного класса или титановые сплавы) показывают при низких температурах большую сопротивляемость разрушению. В металлах с ГЦК решеткой при понижении температуры увеличивается число систем скольжения, процесс пластической деформации при этом идет равномерно и сопровождается упрочнением, тетрагональные искажения отсутствуют. Для ряда таких металлов (в частности, алюминия) выполняется закон Коттрелла-Стокса [13].

Согласно авторам [15, 16], материалы с ГЦК и ГПУ решетками демонстрируют более высокую сопротивляемость хрупкому разрушению при низких температурах вследствие более высокой динамической устойчивости этих решеток, поскольку у них меньшее межатомное расстояние, которое и определяет амплитуду колебаний атомов в кристаллической решетке и её деформацию волнами смещения. Авторами [15] было высказано предположение, что носителями деформации в кристаллической решетке могут являться не только дислокации, но и волны смещения, пластически деформирующие кристаллическую решетку, которые возникают в ней вследствие колебания атомов при их растяжении или сжатии, усиливаются колебаниями электронов, и определяют возникновение и характер движения дислокаций, в том числе и при низких температурах. Энергия волн смещения, вызывающая деформацию кристаллической решетки, достаточна для начала ее пластической деформации, причем у металлов с ГЦК решетками она будет выше, чем у металлов, имеющих ОЦК решетку.

Некоторые авторы [16, 17] связывают хладноломкость с потерей подвижности дислокаций при низких температурах, вследствие чего образуются локальные напряжения и появляются расслоения в кристалле по определённым плоскостям. Авторы [4] полагают, что значительное затруднение перемещения винтовых дислокаций в ОЦК-металлах вызвано наличием у них рельефа Пайерсла при температурах ниже 0,15Тпл. Хладноломкость при этом рассматривается как взаимодействие дислокаций с трещиной, зависящей от температуры [4], а также как зависимость критического напряжения сдвига от температуры.

В рамках физической мезомеханики, рассмотренной в трудах академика В.Е. Панина, сделано предположение, что вязко-хрупкий переход в ОЦК-металлах в условиях низкотемпературной деформации вызван затрудненностью развития потоков дефектов в планарной подсистеме [18]. В ГЦК-металлах последние развиваются и при низких температурах, обеспечивая их пластичность. Впоследствии авторы [19] пришли к мнению, что причиной

снижения хладноломкости ОЦК конструкционных материалов при отрицательных температурах является новый вид деформационных дефектов -межузельные бифуркационные вакансии, вызывающие аномальные кинетические процессы в зонах кривизны кристаллической структуры.

Другой подход, объясняющий хрупкое разрушение металлов с ОЦК решеткой, связан с влиянием примесей на прочность границ зерен [15, 20]. Фосфор, сегрегируя на границы зерен, понижает их прочность [21], что вызывает хрупкое межзеренное разрушение таких металлов. Такие химические элементы, как кислород, водород, азот, вызывают снижение пластичности, что связано с образованием твердых растворов внедрения [10, 22]. ОЦК-металлы обладают повышенной чувствительностью к загрязнению газовыми примесями, наибольшей растворимостью при этом обладает водород [21].

Авторы [20] отметили зависимость между охрупчиванием а-железа и разницей атомных радиусов элементов: чем значительнее разница между атомными радиусами железа и легирующего элемента, тем сильнее искажается кристаллическая решетка и растет склонность такого сплава к хрупкому разрушению. Нужно отметить, что наибольшую растворимость в железе имеют никель, кобальт, ванадий, марганец. При этом, те же самые элементы оказывают наибольшее влияние и на механические свойства, в том числе и на пластичность железа. Такой вывод следует из фундаментальных работ Юм-Розери [23], а также исследований И.И. Корнилова [24] и других авторов [20, 21].

В работе [25] показано, что склонность металлов к хрупкому разрушению определяется не только их электронной структурой, количеством и распределением примесей, но и энергией дефекта упаковки (ЭДУ) металлов и теплофизическими свойствами.

С практической точки зрения [26], существуют два основных аспекта улучшения ударной вязкости конструкционных материалов: увеличение сопротивления собственному разрушению в материалах и ослабление концентрации напряжений в вершине трещины. Хорошо известными методами для повышения стойкости к внутреннему разрушению сталей являются:

уменьшение примесных элементов, таких как фосфор [27] и сера [28], и включений, вызывающих охрупчивание [29, 30], уменьшение содержания углерода [31], добавление легирующих элементов, таких как М [31, 32], и измельчение зерна [32, 33].

Несмотря на тот факт, что большое количество хладостойких материалов уже разработано, возникает необходимость создания новых групп материалов, обладающих заданными свойствами, для определенных условий эксплуатации. При этом возникает вопрос выбора надежного метода оценки хладостойкости.

Наиболее распространенными методами оценки хладостойкости являются

[8]:

1. Оценивание количества вязкой составляющей. В данном методе за температуру вязко-хрупкого перехода принимается температура, при которой доля вязкой составляющей в изломе составляет 50% от общей площади излома.

2. Отслеживание характера изменения ударной вязкости. Температурой вязко-хрупкого перехода считается температура, при которой значение ударной вязкости в два раза ниже значения при комнатной температуре. Однако данный метод требует не только проведения разрушающих методов контроля, но и построения зависимостей ударной вязкости от температуры.

3. Определение минимального значения ударной вязкости: по кривой, показывающей зависимость ударной вязкости от температуры, определяется температура, которая соответствует заданному минимальному значению ударной вязкости. Полученная температура считается минимальной температурой эксплуатации.

Недостатком данных методов является необходимость проведения большого количества разрушающих испытаний при разных температурах.

1.2 Современные хладостойкие материалы

Область применения хладостойких материалов весьма обширна: не только многие металлоконструкции работают при пониженных температурах, такие как

полотна железных дорог, трубы газо- и нефтепроводов, мосты, но и автомобили, вагоны, строительные машины, работающие в северных районах страны. К криогенным относятся стали, которые применяются в качестве сосудов для сжиженных газов с температурой кипения от минус 80 до минус 269 °С.

Современные и перспективные стали для криогенных температур подробно рассмотрены Ю.П. Солнцевым [34]. Хромоникелевые аустенитные стали, содержащие от 17 до 25 % Сг и от 8 до 25 % М, благодаря сохранению высокой пластичности и вязкости в широком температурном диапазоне, коррозионной стойкости и хорошим технологическим свойствам, являются наиболее распространенными материалами криогенной техники. Рекомендуемая температура эксплуатации сварных соединений от минус 269 до плюс 600 °С. Недостатки данных сталей - низкая прочность при комнатной температуре и сравнительно высокая стоимость из-за большого содержания никеля. Для эксплуатации при криогенных температурах хромоникелевые стали упрочняют методом холодной пластической деформации, но при этом наблюдается значительное снижение пластических характеристик, что особенно сильно проявляется у сталей с нестабильным аустенитом, содержащих от 8 до 10 % № [35, 36].

Разработаны метастабильные аустенитные стали системы Сг-№-Мп, легированные ванадием и азотом. Для данных сталей применена термообработка, состоящая из аустенитизации при 1050 °С с охлаждением в воде и последующего старения при 690 °С в течение 25 часов. В результате старения временное сопротивление и особенно предел текучести возрастают, а благодаря деформационному мартенситному превращению при криогенных температурах сохраняются высокие характеристики пластичности и вязкости [36].

Высокая хладостойкость сталей аустенитного класса вызвана возможностью её деформационного упрочнения, в том числе с образованием дисперсных частиц в процессе деформации, которые когерентно связаны с матрицей и являются барьером для перемещения дислокаций [21]. В связи с этим, возможным способом повышения хладостойкости конструкций из

низкоуглеродистых сталей может являться дисперсное упрочнение металлов с ОЦК решеткой. Одним из способов реализации этого направления является деформационное старение [37-42], приводящее к дисперсному упрочнению металлов. Процессы динамического деформационного старения обусловлены взаимодействием движущихся дислокаций с примесными атомами внедрения, например, азота или углерода. Вследствие высокой энергии связи дислокаций и примесных атомов в ОЦК-металлах возможно появление атмосфер примесей [21]. Поскольку для их образования достаточно смещения примесных атомов в пределах элементарной ячейки, они могут возникать и при пониженных температурах.

В соответствии с [21], создание субструктуры в поверхностных слоях при термомеханической обработке, которая будет обеспечивать сегрегацию примесей на большеугловые границы, также является одним из направлений деформационного старения. Авторы полагают, что подобная структура уменьшит подвижность дислокаций и возможность протекания полигонизационных процессов. Поскольку диффузия точечных дефектов вдоль дислокаций замедляется, скорость переползания краевых компонент также снижается при низких температурах. С целью повышения хладостойкости ОЦК-металлов проводят введение карбидообразующих элементов на границы зерен для реализации дисперсного упрочнения [21]. Дисперсные частицы располагаются на границах зерен вследствие последующей прокатки образцов с дополнительным отжигом.

Мартенситностареющие стали, легированные кобальтом, удачно сочетают высокие прочностные и пластические свойства, хорошую хладостойкость и сопротивление хрупкому разрушению [34]. Такое влияние кобальта на свойства этих сталей объясняется образованием сложных соединений Со-№-Мо-Т в процессе старения, которые когерентно связаны с металлической матрицей. Кобальт уменьшает растворимость молибдена в а-железе, подавляет образование 5-феррита и способствует упрочнению при старении, а также уменьшает скорость роста высокодисперсных фаз, задерживая процесс

разупрочнения. Присутствие никеля и низкое содержание углерода способствуют уменьшению опасности хрупких разрушений при низких температурах по сравнению с другими высокопрочными сталями. Сталь 03Х14К14Н4М3Т (ЭП 767) широко используется в ракетнокосмической технике для изготовления тонколистовых конструкций сложной конфигурации и деталей арматуры, работающих при температуре до минус 196 °С. Оптимальное сочетание свойств в этой стали достигается после закалки при 1050 °С, обработки холодом и старении при 520 °С в течение 6 часов. Недостатками данных сталей являются повышенное содержание дефицитного кобальта.

В работах [43, 44] предложена сталь 05Х12Н7К6М4Б с пониженным содержанием дорогостоящего кобальта. После оптимальных режимов упрочняющей термической обработки (закалка с температуры 1000 °С, обработка холодом при минус 70 °С, старение при 520 °С в течение 5 часов) благодаря содержанию в структуре, наряду с легированным мартенситом и интерметаллидами, около 35 % остаточного аустенита, достигнуто уникальное сочетание свойств в широком температурном диапазоне.

Как известно, с недавнего времени металлургия азотистых сталей интенсивно развивается [45-50]. Высокоазотистые стали не являются массовой продукцией из-за технологически сложного процесса выплавки, заключающегося в электрошлаковом переплаве под давлением азота, хотя многие задачи современной техники успешно решаются за счет применения таких сталей [51].

Азот повышает прочность аустенитных сталей не только за счет твёрдорастворного упрочнения, но и путём воздействия на дислокационную структуру материалов. Повышая стабильность аустенита при высоких температурах, азот препятствует образованию 5-феррита. При введении в хромоникельмарганцевую сталь до 0,20 % азота предел текучести повышается на 50 % при 20 °С, а с понижением температуры увеличивается ещё более интенсивно. Пластичность и вязкость стали в результате введения азота несколько снижаются, но остаются на достаточно высоком уровне, характерном

для аустенитных сталей. Преимущества азота как стабилизирующего аустенит элемента также проявляются в высоколегированных, особенно в полуферритных и ферритных хромистых сталях [52]. Применение азота как легирующего элемента осложняется его склонностью к ликвации при кристаллизации и необходимости ограничения погонной энергии при сварке для предотвращения выпадения карбонитридов по границам зерен и соответственно снижения пластичности, вязкости сварного шва.

1.3 Влияние слоистого строения на ударную вязкость стальных

материалов

1.3.1 Стальные монолитные материалы

Известно, что при выплавке сталей и проведении прокатки нередко возникают расслоения. Автор [53] объясняет это тем, что в процессе затвердевания слитков вблизи границ первичных зерен вследствие ликвации образуются зоны, обогащенные примесями. При последующей прокатке первичные зерна вытягиваются в продольном направлении, а неметаллические включения на их границах облегчают распространение трещины, параллельной плоскости листа.

По мнению авторов [54], происхождение слоистой структуры связано с воздействием сильного деформирования, в результате которого участки литой структуры, обогащенные или обедненные легирующими добавками, как бы расслаиваются и приобретают форму пластин вследствие неравномерной диффузии легирующих элементов. Склонность к образованию слоистой структуры устраняется более высокими скоростями охлаждения, кратковременным отжигом, а также металлургическими методами [54].

Тем не менее, многие авторы отмечают положительное влияние специально ориентированной слоистой структуры на характеристики ударной вязкости. Исследователи И.Л. Яковлева, И.М. Счастливцев и другие обнаружили

слоистую ферритно-перлитную структуру, образовавшуюся в листовом прокате вследствие ВТМО, которая оказывает положительное влияние на сопротивление хрупким разрушениям листового стального проката. Авторы [55-57] отмечают, что формирование слоистой структуры благоприятно влияет на уровень ударной вязкости стали, поскольку расслоения могут изменить напряженное состояние вблизи распространяющейся трещины, а потому и уровень поглощаемой энергии. Механизмы формирования трещин расслоения подробно рассмотрены в работе [58]. Авторы провели теоретический анализ развития трещины в материале со слоистой структурой и выдвинули предположение, что установленный механизм образования трещин расслоения характерен для широкого круга ОЦК-металлов.

В работах Y. Ктига с соавторами [59-61] представлены результаты, показывающие положительное влияние особого вида структур на значение ударной вязкости ферритных сталей в области низких температур (Рисунок 1.2). В работе исследовалась образцы стали, содержащей 0,4 % С, 2 % Si, 1 % Сг и 1 % Мо, после разных видов обработки: QT - закалка и отпуск при 500 °С и TF -закалка и деформация. При экспериментах образец, прошедший обработку TF, показал обратную температурную зависимость ударной вязкости при низких температурах. Вид разрушенных образцов представлен на Рисунке 1.3.

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 Temperature (°С)

Рисунок 1.2. Зависимость энергии разрушения ударных образцов Шарпи для

двух видов обработки QT и TF [59]

Рисунок 1.3. Вид образцов, обработанных по режимам QT и ТБ, разрушенных

при ударном нагружении [59]

Образец, прошедший обработку ТБ, в отличии от образца QF, имеющего произвольное кристаллографическое направление, имел в структуре ультратонкие удлиненные зерна феррита, направленные параллельно направлению деформации. Расслоение наблюдалось вдоль границ между матрицей и включениями, такими как сульфид марганца и карбиды.

Авторами было замечено, что утонение поперечного размера зерна может обеспечить большую пластичность и прочность при более низких температурах. Это подтверждается тем фактом, что значение относительного удлинения составило 39 % при испытании образцов, обработанных по режиму ТБ, при температуре минус 196 °С.

Кроме того, были проведены опыты на сталях, прошедших термическую обработку в виде теплой прокатки [62]. Было выявлено, что полученная структура состоит из чередующихся слоев вытянутых ферритных зерен и колоний дисперсного сфероидального цементита, благодаря чему наблюдается сочетание высокой прочности и высокой пластичности. Исследователи отмечают, что такой баланс достигается за счет измельчения кристаллических зерен и контроля их формы и ориентировки.

Авторами [63, 64] было установлено, что появление расслоений смещает температуру перехода в хрупкое состояние в область более низких температур, т.е. повышает хладостойкость сталей.

Однако известно и отрицательное влияние возникающего расслоения. По мнению авторов [65, 66], полосчатость структуры по неметаллическим включениям, возникающая вследствие принятой в металлургии технологии выплавки и прокатки стали, приводит к понижению надежности материалов и оказывает отрицательное влияние на механические характеристики в z-направлении. Для устранения слоистого растрескивания проводятся комплексные мероприятия, направленные на уменьшение количества неметаллических включений, усиление равномерности распределения и глобулирование формы.

1.3.2 Стальные композитные материалы

Наряду с металлургическими способами повышения характеристик хладостойкости, эффективным оказалось использование материалов с искусственно созданным слоистым строением.

Одним из основателей многослойных конструкционных материалов является Погодин-Алексеев, который отметил экранирующее влияние продольной трещины в ударных образцах, анализируя результаты заводских исследований ударной вязкости стали [67].

Проверка, выполненная на образцах со специально полученными продольными и поперечными трещинами [68], показала, что продольная трещина, плоскость распространения которой перпендикулярна направлению удара, заметно повышала ударную вязкость образца, в то время как продольная трещина, лежащая в плоскости, параллельной направлению удара, не оказывала влияния на величину ударной вязкости. При этом поперечные трещины существенно снижали ударную вязкость образцов.

Автором было сделано предположение, что, изготавливая образцы из отдельных пластин стали марки Ст3, скрепленных между собой на торцах, можно добиться повышения их стойкости против разрушения, так как зазор между пластинами будет выступать в качестве экрана, препятствующего развитию поперечной трещины разрушения. Результаты испытания подтвердили данное предположение: составные образцы со скрепленными по торцам пластинами, составленными по высоте по отношению к действующей нагрузке, требовали для разрушения затраты работы на 60% большей, чем сплошные образцы. Такие же образцы, но с не скрепленными пластинами, показали лишь небольшое повышение работы разрушения. Образцы, составленные из пластин по ширине, как скрепленных, так и не скрепленных, не показали изменения работы разрушения по сравнению со сплошными образцами.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Власова Дарья Владимировна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Степанов А.В. Основы практической прочности кристаллов. М.: Наука, 1974. 132 с.

2. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М.: Металлургия, 1986. 224 с.

3. Штремель М.А. Разрушение. Кн. 1 - Разрушение материала. М.: МИСиС. 2014. 670 с.; Кн. 2 - Разрушение структур. М.: МИСиС, М.: 2015. 976 с.

4. Чернов В. М., Кардашев Б. К., Мороз К. А. Хладноломкость и разрушение металлов с разными кристаллическими решетками - дислокационные механизмы // Журнал технической физики. 2016. Т. 86. №. 7. С. 57-64.

5. Судзуки Т., Ёсинага Х., Такеучи С. Динамика дислокаций и пластичность. Пер. с яп. М.: Мир, 1989. 296 с.

6. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения: основы механики разрушения. М.: ЛКИ, 2008. 352 с.

7. Лахтин Ю. M. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений/ Ю. M. Лахтин, В. П. Леонтьева. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1990. 528 с.

8. Вологжанина С.А. Хладостойкие материалы. Лабораторные работы. Учебно-методическое пособие / С.А. Вологжанина, А.Ф. Иголкин. СПб.: Университет ИТМО, 2015. 42 с.

9. Лебедев Д.В. Конструктивная прочность криогенных сталей / Д.В. Лебедев. М.: Металлургия, 1976. 264 с.

10. Ульянин Е. А. Стали и сплавы для криогенной техники: справочник / Е. А. Ульянин, Н. А. Сорокина. М.: Металлургия, 1984. 206 с.

11. Вигли, Д. А. Механические свойства материалов при низких температурах / Д.А. Вигли; Перевод с англ. В. Н. Геминова; под ред. [и с предисл.] Л. К. Гордиенко. Москва: Мир, 1974. 373 с.

12. Солнцев Ю. П. Материалы в криогенной технике: Справочник / Ю. П. Солнцев, Г. А. Степанов. Л.: Машиностроение: Ленингр. отд-ние, 1982. 312 с.

13. Береснев Г.А. Факторы, влияющие на склонность стали к хрупкому разрушению // Сборник «Проблемы металловедения и физики металлов». М.: Металлургия. 1968. № 9. С. 157-162.

14. Спектор Я.Я., Саррак В.И., Энтин Р.И. О причинах влияния никеля на хладноломкость железа // ДАН СССР. 1964. Т. 155. № 5. С. 156-157.

15. Механизмы усталостного разрушения материалов при низких температурах / Кабалдин Ю.Г. [и др.] // Вестник машиностроения. 2017. №7. С. 51-58.

16. Григорович В.К. Металлическая связь и структура металлов / М., Наука, 1988. 296 с.

17. Кандрашов Б.К. Внутреннее трение и хрупко-вязкий переход в конструкционных сталях / Б.К. Кандрашов, А.С. Нефагин, Г.Н. Ермолаев [и др.] // Письмо в ЖТФ. 2008. Т.2. № 18. С. 44-49.

18. Панин А.В., Казаченок М.С. О природе низкотемпературной хрупкости сталей с ОЦК структурой // Физическая мезомеханика. 2013. №6. С. 5-12.

19. Панин В.Е. [и др.] Фундаментальная роль кривизны кристаллической структуры в пластичности и прочности твердых тел // Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17. №. 6. С. 7-18.

20. Савицкий, Е.М. Металловедение тугоплавких и редких металлов / Е.М. Савицкий, Г.С. Бурханов. М.: Наука, 1973. 143 с.

21. Трефилов В.И. Дисперсные частицы в тугоплавких металлах / В.И. Трефилов, В.Ф. Моисеев. Киев: Наукова думка, 1975. 240 с.

22. Филлипов Г.А., Ливанова О.В. Деградационные процессы и их влияние на трещиностойкость трубных сталей после длительной эксплуатации // Сборник трудов научно-практического семинара «Проблемы старения сталей магистральных трубопроводов». Н. Новгород: Университетская книга, 2006. 220 с.

23. У. Юм-Розери. Факторы, влияющие на стабильность металлических фаз // Устойчивость в металлах и сплавах. М.: Мир. 1970. С. 79-199.

24. Корнилов И.И. Металлохимические свойства элементов периодической системы. М.: Наука, 1986. 256 с.

25. Аносов М.С. Оценка структурной устойчивости металлических материалов и выявление механизмов их разрушения при низких температурах: дис. ... канд. тех. наук: 05.16.01. Аносов Максим Сергеевич. Нижний Новгород, 2018. 193 с.

26. Kimura Y., Inoue T. Influence of warm tempforming on microstructure and mechanical properties in an ultrahigh-strength medium-carbon low-alloy steel // Metallurgical and Materials Transactions A. 2013. Т. 44. №. 1. P. 560-576.

27. Bika D. [et al.] Sulfur-induced dynamic embrittlement in a low-alloy steel // Acta metallurgica et materialia. 1995. Т. 43. №. 5. С. 1895-1908.

28. Ohtani H., McMahon, Jr. C. J. Modes of fracture in temper embrittled steels // Acta Metallurgica. 1975. Vol. 23. Р. 377-386.

29. Maloney J. L., Garrison Jr W. M. The effect of sulfide type on the fracture behavior of HY180 steel // Acta materialia. 2005. Vol. 53. №. 2. P. 533-551.

30. Iorio L. E., Garrison W. M. The effects of titanium additions on AF1410 ultra-high-strength steel // Metallurgical and Materials Transactions A. 2006. Vol. 37. №. 4. P. 1165-1173.

31. Garrison Jr W. M., Wojcieszynski A. L. A discussion of the effect of inclusion volume fraction on the toughness of steel // Materials Science and Engineering: A. 2007. Vol. 464. №. 1-2. P. 321-329.

32. Syn C. K., Morris J. W., Jin S. Cryogenic fracture toughness of 9Ni steel enhanced through grain refinement //Metallurgical Transactions A. 1976. Vol. 7. №. 12. P. 1827-1832.

33. Morris J. W. Stronger, tougher steels // Science. 2008. Vol. 320. №. 5879. P. 1022-1023.

34. Солнцев Ю. П. Перспективные разработки в области металловедения для криогенного и низкотемпературного оборудования // Вестник международной академии холода. 2008. №. 1. С. 1-7.

35. Гольдштейн М.И., Грачёв С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали: Учебник для вузов. М.: МИСИС, 1999. 408 с.

36. Солнцев Ю.П. Хладостойкие стали и сплавы: Учебник для вузов. Санкт-Петербург: ХИМИЗДАТ, 2014. 476 с.

37. Шахназаров Ю.В., Анисимова М.С., Цукров Е.А. Исследование старения Cr-Ni-Co-Mo сталей // ФММ. 1973. Т. 35. №1. С. 201-204.

38. Дж. У. Мартин. Микромеханизмы дисперсного твердения // Физическая мезомеханика. М.: Металлургия. 1998. №1. С. 3-35.

39. Гринберг Б.А. Интерметаллиды Ni3Al и TiAl: микроструктура, деформационное поведение / Б.А. Гринберг, М.А. Иванов. Екатеринбург: УРО РАН, 2002. 358 с.

40. Трефилов В.И. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов / В.И. Трефилов, В.Ф. Моисеев, Э.П. Печковский [и др.]; под ред. акад. АН УССР В. И. Трефилова. К.: Наукова думка, 1987. 246 с.

41. Коротаев А.Д. Дисперсное упрочнение тугоплавких металлов / А.Д. Коротаев, А.Н. Тюменцев, В.Ф. Суховаров. Новосибирск: Наука, 1989. 211 с.

42. Панин В. Е. [и др.] О природе хрупкой прочности сталей с ОЦК-структурой // Физическая мезомеханика. 2013. Т. 16. С.5-12.

43. Анисимов А.А, Солнцев Ю.П. Определение оптимального состава мартенситностареющей стали для криогенных температур методом главных компонент - в кн.: Прочность материалов и конструкций при низких температурах. СПб.: ГУНПТ, 2002. С. 104-106.

44. Пат. 2275439 Российская Федерация, МПК C22C38/52 Коррозионностойкая высокопрочная сталь для криогенной техники / Анисимов А.А. [и др.]; заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский государственный

университет низкотемпературных и пищевых технологий. 2003110202/02; заявл. 09.04.2003; опубл. 27.04.2006.

45. Березовская В. В. Система легирования высокоазотистых аустенитных сталей, структура, механические и коррозионные свойства // Инновации в материаловедении и металлургии. Ч. 1. Екатеринбург. 2012. С. 257-266.

46. Горынин И. В. [и др.] Коррозионно-стойкие высокопрочные азотистые стали // Вопросы материаловедения. 2009. №. 3. С. 7-16.

47. Банных О. А. [и др.] О возможности применения в российском арматуростроении аустенитных азотистых сталей // Арматуростроение. 2014. Т. 89. №. 2. С. 67.

48. Тонышева О. А. [и др.] Новая высокопрочная экономнолегированная азотосодержащая сталь повышенной надежности //Авиационные материалы и технологии. 2012. №. S. С. 84.

49. Наркевич Н. А. [и др.] Аномалия низкотемпературной пластичности и микромеханизмы разрушения азотистой хромомарганцевой стали // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2016. Т. 21. №. 3.

50. Костина М. В. [и др.] Хладостойкость новой литейной Сг-Мд-М-Мо^ стали с 0, 5% N. Часть 1 // Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019. Т. 62. №. 11. С. 894-906.

51. Гаврилюк В.Г. Физические основы азотистых сталей // Перспективные материалы: Структура и методы исследования. Тольятти: ТГУ, МИСиС. 2007. С. 5-74.

52. Помарин Ю.М., Григоренко Г.М. Исследование растворимости азота в многокомпонентных сплавах железа при давлениях его в газовой фазе до 1000кПа // Известия АН СССР. Металлы. 1983. № 2. С. 27-33.

53. Одесский П. Д. Анизотропия механических свойств высокопрочной стали для металлических конструкций //Металловедение и термическая обработка металлов. 1969. №. 5. С. 26-31.

54. Дж. Мартин, Р. Доэрти. Стабильность микроструктуры металлических систем / Перевод с англ. О.А. Алексеева и В.С. Хабарова; Под ред. д.т.н., проф. В.Н. Быкова. Москва: Атомиздат, 1978. 280 с.

55. Счастливцев В. М. [и др.] Исследование структуры и свойств низколегированной хладостойкой стали 10ГНБ, произведенной по различным технологическим схемам производства // Вопросы материаловедения. 2008. Т. 53. № 1. С. 7-20.

56. Мирзаев Д.А. [и др.] Исследование причин повышения вязкости ферритной стали 08Х18Т1 в результате повторной горячей прокатки // Физика металлов и металловедение. 2004. Т. 98. № 3. С. 90-98.

57. Счастливцев И.М. [и др.] Эффект повышения ударной вязкости при формировании слоистой структуры в процессе горячей прокатки ферритной стали // Доклады Академии наук, 2010. Т. 433. № 1. С. 42-45.

58. Мирзаев Д.А. [и др.] Структурный аспект формирования трещин расслоения при ВТМО сталей с ферритной структурой // Физика металлов и металловедение, 2008. Т. 106. № 2. С. 189-198.

59. Kimura Y. [et al.] Inverse Temperature Dependence of Toughness in an Ultrafine Grain-Structure Steel // Science. 2008. Vol. 320. Р. 1057-1060.

60. Kimura Y. [et al.] Delamination toughening of ultrafme grain structure steels processed through tempforming at elevated temperatures // ISIJ international. 2010. Vol. 50. No. 1. Р. 152-161.

61. Jafari M., Kimura Y., Tsuzaki K. Enhancement of upper shelf energy through delamination fracture in 0.05 pct P doped high-strength steel // Metallurgical and materials transactions A. 2012. Vol. 43. №. 7. P. 2453-2465.

62. Inoue T. et al. Delamination effect on impact properties of ultrafine-grained low-carbon steel processed by warm caliber rolling // Metallurgical and materials transactions A. 2010. Vol. 41. №. 2. P. 341-355.

63. Гладштейн Л.И., Литвиненко Д.А., Онучин Л.Г. Структура аустенита и свойства горячекатаной стали. М.: Металлургия, 1983. 111 с.

64. Гуляев А.П. Особенности разрушения стали контролируемой прокатки // Металловедение и термическая обработка. 1982. № 5. С. 24-26.

65. Гладштейн Л.И., Одесский П.Д., Ведяков И.И. Слоистое разрушение сталей и сварных соединений: [монография]. М.: Интермет Инжиниринг, 2009. 252 с.

66. Одесский П.Д., Ведяков И.И., Горпинченко В.М. Предотвращение хрупких разрушений металлических строительных конструкций. М.: СП Интермет Инжиниринг, 1998. 219 с.

67. Погодин-Алексеев Г.И. Динамическая прочность и хрупкость металлов. М.: Машиностроение, 1966. 243 с.

68. Погодин-Алексеев Г.И. Влияние расположения продольной трещины на ударную вязкость закаленной рессорной стали // Заводская лаборатория, 1947. Т. XIII. № 12.

69. Embury J.D. [et al.] The fracture of mild steel laminates // Transactions of the Metallurgical society of AIME. 1967. Vol. 239. Р. 114-118.

70. Херцберг, P.B. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов / Р.В. Херцберг; под ред. М.Л. Берштейна, С.П. Ефименко; пер. с англ. А.М. Берштейна. М.: Металлургия, 1989. 576 с.

71. Композиционные материалы. В 8 т. Т. 4. Композиционные материалы с металлической матрицей / под ред. К. Крейдера; пер. с англ. К. И. Портного. М.: Машиностроение, 1978. 503 с.

72. Steffens H.D., Brockman W. Manufacture and Properties of Laminated Metallic Composite Materials // Adhaesion. 1973. № 2. Р. 36-46.

73. Танеева А.А., Круглов А.А., Лутфуллин Р.Я. Разрушение слоистого материала с различным расположением поверхностей соединения // Перспективные материалы. 2011. № 12. С. 92-96.

74. Батаев И.А. Структура и механические свойства многослойных материалов, сформированных по технологии сварки взрывом тонколистовых заготовок из низкоуглеродистой стали: автореф. дис. ... канд. тех. наук: 05.16.09 защищена / И.А. Батаев. Новосибирск. 2010. 19 с.

75. Яковлева И.Л. [и др.] Ударная вязкость и пластические свойства составных слоистых образцов по сравнению с монолитными // Физика металлов и металловедение. 2007. Т. 104. № 2. С. 212-221.

76. Суханов Д.А. Повышение конструктивной прочности сталей формированием тонкодисперсной слоистой структуры: дис. ... канд. тех. наук: 05.02.01. Дмитрий Александрович Суханов. Новосибирск, 2002. 198 с.

77. C.M. Cepeda-Jiménez [et al.] Influence of interfacial defects on the impact toughness of solid state diffusion bonded Ti-6Al-4V alloy based multilayer composites // Materials Science and Engineering: A. 2013. Vol. 563. P. 28-35.

78. Pozuelo M., Carreno F., Ruano O.A. Delamination effect on the impact toughness of an ultrahigh carbon-mild steel laminate composit // Composites Science and Technology. 2006. Vol. 66. No. 15. P. 2671-2676.

79. Kum D.W. [et al.] The impact properties of laminated composites containing ultrahigh carbon (UHC) steels // Journal of the Mechanics and Physics of Solid. 1983. Vol. 31. No. 2. P. 173-186.

80. Кутенева С. В. Структура и свойства полученных сваркой взрывом и пакетной прокаткой слоистых композитов на основе низкоуглеродистых сталей, меди, алюминия и его сплавов: дис. ... канд. тех. наук: 05.16.09. Кутенева Светлана Валерьевна. Екатеринбург, 2018. 145 с.

81. Ботвина Л.Р. [и др.] Структура и свойства многослойной стали // Изв. АН СССР: Металлы. 1970. № 3. С. 146-151.

82. Floreen S., Kenyon N., Hayden H. W. The fabricability and toughness of laminar composites of maraging steel // Journal of Engineering Materials and Technology. 1974. Vol. 96. № 3. P. 176-181.

83. Микляев П.Г., Нешпор Г.С., Кудряшов В.Г. Кинетика разрушения. М.: «Металлургия», 1979. 279 с.

84. Erdogan F. Fracture problems in composite materials // Engineering Fracture Mechanics. 1972. Vol. 4. № 4. Р. 811-840.

85. Лозинский М.Г., Кахитин В.Д. В кн.: Температурная микроскопия металлов и сплавов. М.: Наука, 1974. C. 87-94.

86. Саркеева А.А. [и др.] Поведение при ударном нагружении слоистого материала из титанового сплава // Физическая мезомеханика. 2012. Т. 15. № 5. С. 51-57.

87. Суханов Д.А., Суханова Л.Н., Батаева З.Б. Влияние дисперсности слоев многослойных сталей на характер распространения вязкой, хрупкой и усталостной трещины // Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных конденсированных сред. 2001. С. 228-233.

88. Кобелев А.Г. Производство металлических слоистых композиционных материалов / А.Г. Кобелев, В.И. Лысак, В.Н. Чернышев, А.А. Быков, В.П. Востриков. М: Интермет Инжиниринг, 2002. 496 с.

89. Валиев Р.З. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства / Р.З. Валиев, И.В. Александров. М.: ИКЦ "Академика", 2007. 398 с.

90. Гринберг Б.А. Сварка взрывом: процессы и структура / Б.А. Гринберг, М.А. Иванов, С.В. Кузьмин, В.И Лысак. М.: Инновационное машиностроение, 2017. 236 с.

91. Konieczny M. Microstructural characterisation and mechanical response of laminated Ni-intermetallic composites synthesized using Ni sheets and Al foils // Materials characterization. 2012. №. 70. P. 117-124.

92. Сегал В.М. [и др.] Пластическая обработка металлов простым сдвигом // Известия АН СССР. Металлы. 1981. № 1. С. 115-123.

93. Wu D., Chen R.S., Han E.H. Bonding interface zone of Mg-Gd-Y/Mg-Zn-Gd laminated composite fabricated by equal channel angular extrusion // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010. Vol. 20. No. 2. P. 613-618.

94. Liua X.B., Chena R.S., Hana E.H. Preliminary investigations on the Mg-Al-Zn/Al laminated composite fabricated by equal channel angular extrusion // Journal of Materials Processing Technology. 2009. Vol. 209. No. 10. P. 46754681.

95. Saito Y. [et al.] Novel ultra-high straining process for bulk materials-development of the accumulative rollbonding (ARB) process // Acta Materialia. 1999. Vol. 47. P. 579-583.

96. Kamikawa N., Tsuji N., Minamino Y. Microstructure and texture through thickness of ultralow carbon IF steel sheet severely deformed by accumulative roll-bonding // Science and Technology of Advanced Materials. 2004. Vol. 5. P. 163-172.

97. Cammarata R. C. Mechanical properties of nanocomposite thin films // Thin Solid Films. 1994. Vol. 240. №. 1-2. С. 82-87.

98. Трыков Ю.П. Деформация слоистых композитов / Ю.П. Трыков,

B.Г. Шморгун, Л.М. Гуревич. Волгоград: Политехник, 2001. 240 с.

99. Рудской А.И., Коджаспиров Г.Е., Добаткин С.В. Перспективные технологии изготовления листового проката с ультрамелкозернистой структурой // Металлы. 2012. №. 1. С. 88-92.

100. Карпов Я.С. Композиционные материалы: компоненты, структура, переработка в изделия / Я.С. Карпов, О.В. Ивановская. // Харьков: Национальный аэрокосмический университет, 2001. 153 с.

101. Карпов М.И. [и др.] Возможности метода вакуумной прокатки как способа получения многослойных композитов с нанометрическими толщинами слоев // Материаловедение. 2004. № 1. С. 48-53.

102. Карпов М.И. [и др.] Изменение структуры при отжиге многослойного композита Cu-Nb с нанометрической толщиной слоев // Материаловедение. 2004. № 2. С. 47-52.

103. Карпов М.И. [и др.] Структура и твердость многослойного наноструктурного композита Cu/Ag // Вестник ТГУ. 2010. Т. 15. № 3.

C. 941-942.

104. Wang Y.C., Misra A., Hoagland R.G. Fatigue properties of nanoscale Cu/Nb multilayers // Scr. Mater. 2006. Vol. 54. Р. 1593-1598.

105. Cui B.Z., Xin Y., Han K. Structure and transport properties of nanolaminate Cu-Nb composite foils by a simple fabrication route // Scripta Materialia. 2007. V. 56. № 10. P. 879-882.

106. Mara N.A. [et al.] The effects of decreasing layer thickness on the high temperature mechanical behavior of Cu/Nb nanoscale multilayers // Thin Solid Films. 2007. Vol. 515. №. 6. P. 3241-3245.

107. Akasheh F. [et al.] Dislocation dynamics analysis of dislocation intersections in nanoscale metallic multilayered composites // Journal of Applied Physics. 2007. Vol. 101. №. 8. P. 084314(1)-08314(10).

108. Was G. S., Foecke T. Deformation and fracture in microlaminates // Thin Solid Films. 1996. Vol. 286. №. 1-2. P. 1-31.

109. Pal D. S., Deevi S. C. Single layer and multilayer wear resistant coatings of (Ti, Al) N: a review // Materials Science and Engineering: A. 2003. Vol. 342. P. 5879.

110. Misra A., Krug H. Deformation behavior of nanostructured metallic multilayers //Advanced Engineering Materials. 2001. Vol. 3. №. 4. P. 217-222.

111. Shinn M., Barnett S. A. Effect of superlattice layer elastic moduli on hardness // Applied Physics Letters. 1994. Vol. 64. №. 1. P. 61-63.

112. Zhang X. [et al.] Strengthening mechanisms in nanostructured copper / 304 stainless steel multilayers // Journal of materials research. 2003. Vol. 18. №. 7. P. 1600-1606.

113. Oberle R. R., Cammarata R. C. Dependence of hardness on modulation amplitude in electrodeposited Cu-Ni compositionally modulated thin films // Scripta Metallurgica et Materialia; (United States). 1995. Vol. 32. №. 4. P. 583-588.

114. Misra A., Hirth J. P., Hoagland R. G. Length-scale-dependent deformation mechanisms in incoherent metallic multilayered composites // Acta Materialia. 2005. Vol. 53. P. 4817-4824.

115. Stoudt M.R., Ricker R.E., Cammarata R.C. The influence of a multilayered metallic coating on fatigue crack nucleation // International journal of fatigue. 2001. Vol. 23. P. 215-223.

116. Сафонов М.Д. Разработка и исследование многослойного стального материала с высокотемпературной анизотропией теплового расширения: дис. ... канд. тех. наук: 05.16.09. Михаил Дмитриевич Сафонов. Москва, 2019. 164 с.

117. Шинкарев А.С. Разработка технологического процесса прокатки многослойных стальных листов для получения термически устойчивой ультрамелкозернистой структуры: дис. ... канд. тех. наук: 05.02.09. Александр Сергеевич Шинкарев. Москва, 2015. 167 с.

118. Патент на изобретение 2380234 Российская Федерация, МПК В 32 В 15/00. Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой: опубл. 27.01.2010. Бюл. № 3. / А.Г. Колесников [и др.] 6 с.

119. Колесников А.Г. [и др.] Исследование особенностей формирования субмикро- и наноразмерной структуры в многослойных материалах методом горячей прокатки // МиТОМ. 2010. № 6. С. 44-49.

120. Патент на изобретение 2428289 Российская Федерация, МПК В 23 К 20/22. Способ получения многослойных металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой: опубл. 10.09.2011. Бюл. №2 25 / А.Г. Колесников [и др.]. 7 с.

121. Арюлин С.Б., Халипов И.В. Получение многослойных композиционных материалов методом горячей прокатки // Заготовительные производства в машиностроении. 2013. № 7. С. 31-35.

122. Аркулис Г.Э. Совместная пластическая деформация разных металлов. М.: Металлургия, 1964. 271 с.

123. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов: справочник. М.: Металлургия, 1976. 488 с.

124. Рудской А.И., Коджаспиров Г.Е. Перспективные технологии изготовления листа с субмикрокристаллической и наноструктурой // Вопросы материаловедения. 2009. № 3(59). С. 188-192.

125. Коджаспиров Г.Е. [и др.] Получение ультрамелкозернистого листа из ультранизкоуглеродистой стали пакетной прокаткой // Металловедение и термическая обработка металлов. 2007. № 12. С. 13-16.

126. Поликевич К.Б., Плохих А.И. Деформационная способность многослойных металлических материалов // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2017. № 26. С. 65-68.

127. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. 192 с.

128. Власова Д.В., Плохих А.И. Исследование послойного распределения значений микротвердости в стальных многослойных материалах // Инженерный журнал: наука и инновации. 2018. № 8 (80). С. 10.

129. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. 3-е изд. / С.С. Горелик, С.В. Добаткин, Л.М. Капуткина. М.: МИСиС, 2005. 432 с.

130. Бернштейн М.Л. [и др.] Диаграммы горячей деформации, структура и свойства сталей: Справ. изд. М.: Металлургия, 1989. 544 с.

131. Добаткин С.В. Полигонизация и построение карт структурных состояний для оптимизации режимов горячей деформации сталей: дис. ... д-ра техн.наук: 05.16.01. Добаткин Сергей Владимирович. Москва, 1990. 512 с.

132. Добаткин С.В., Капуткина Л.М. Карты структурных состояний для оптимизации режимов горячей деформации сталей // Физика металлов и металловедение. 2001. Т. 91. №1. С. 79-89.

133. Хесснер Ф. Рекристаллизация металлических материалов. М., «Металлургия», 1982. 352 с.

134. Власова Д. В., Цветкова Е. В., Плохих А. И. Структура и фазовый состав многослойного стального материала // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2019. №. 30. С. 3-7.

135. Плохих А.И., Чан Юэ, Карпухин С.Д. Исследование влияния межслойного диффузионного перераспределения углерода на ударную вязкость многослойных материалов // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2015. №. 8. С. 86-91.

136. Vlasova D.V. [et al.] Effect of diffusion processes during pack rolling on multilayer material stability // Metallurgist. 2018. Vol. 62. № 5-6. P. 432-439.

137. Bondar A. [et al.] Carbon-chromium-iron // Iron Systems, Part 2. Springer Berlin Heidelberg. 2008. P. 9-80.

138. Bouchet D., Priester L. Indirect detection of grain-boundary segregation of carbon in iron-chromium alloys (Cr 10%) by electrochemical study // Journal of Materials Science. 1979. Vol. 14. №. 9. P. 2205-2214.

139. Плохих А.И. [и др.] Исследование влияния диффузионной подвижности легирующих элементов на стабильность структуры многослойных металлических материалов. // Наука и образование: электронное научно-техническое издание. 2011. № 11. С. 1-16. URL: http://technomag.edu.ru/doc/262116.html (дата обращения 10.04.2021).

140. Плохих А. И., Власова Д. В. Исследование процесса перекристаллизации в многослойных металлических материалах // Заготовительные производства в машиностроении. 2022. Т. 20. № 2. С. 9096.

141. Колесников А.Г., Плохих А.И., Власова Д.В. Многослойные конструкционные материалы с ламинарным строением // Металлургия машиностроения. 2016. № 2. С. 20-22.

142. В.Г. Сорокин [и др.] Стали и сплавы. Марочник: Справ. изд. / М.: «Интермет Инжиниринг», 2001. 608 с.

143. Власова Д.В. [и др.] Влияние термической обработки на механические свойства многослойных материалов // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2018. № 28. С. 9-13.

144. Попова Л.Е., Попов А.А. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бетараствора в сплавах титана: Справочник термиста. М.: Металлургия. 1991. 503 с.

145. Солнцев Ю.П., Ермаков Б.С. Слепцов О.И. Материалы для низких и криогенных температур: Энциклопедический справочник. СПб.: ХИМИЗДАТ, 2008. 768 с.

146. Vlasova D. V., Plokhikh A. I. Impact toughness of multilayer steel materials at low temperatures // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 683 (2019), 012046. DOI: 10.1088/1757-899X/683/1/012046 (дата обращения 10.11.2021).

147. Власова Д.В., Плохих А.И., Минаков А.А. Исследование прочностных и ударных свойств в многослойных материалах на основе сталей // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2018. № 27. С. 9-12.

148. Vlasova D. V., Plokhikh A. I. Research of the mechanism of increasing the impact toughness in steel-based multilayer materials in cryogenic and climatic conditions // AIP Conference Proceedings 2053 (2018), 040101. DOI: 10.1063/1.5084539 (дата обращения 10.04.2021).

149. Vlasova D. V. [et al.] Mechanical properties of multilayer materials // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 525 (2019), 012045. DOI: 10.1088/1757-899X/525/1/012045 (дата обращения 10.04.2021).

150. Власова Д.В., Плохих А.И. Хладостойкость многослойных стальных материалов // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2018. № 4. С. 66-73.

151. Плохих А.И. [и др.] Механизм релаксации межслойных напряжений в многослойных стальных материалах // Авиационные материалы и технологии. 2018. № 2 (51). С. 26-32.

152. Власова Д. В. [и др.] Исследование влияния диффузии легирующих элементов на фазовый состав многослойного стального материала // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2019. №. 29. С. 13-18.