Введение
1. Современные представления о фазовых переходах и структурообразовании стали при различных видах импульсного термосилового воздействия. Проблематика, направления и задачи исследования 14
1.1. Современное состояние теории аустенитизации 15
1.2. Диффузионные процессы в стали при импульсном термосиловом воздействии 18
1.3. Современное состояние теории мартенситных превращений 24
1.4. Неравновесные вакансионно-дислокационные взаимодействия: условия проявления, механизм и влияние на структурообразование 29
1.5. Динамический анализ и возможности его использования для прогнозирования структурной эволюции стали при импульсном термосиловом воздействии 38
1.6. Резюме: проблематика, направления и задачи исследования 51
2. Методическое обеспечение исследований 54
2.1. Образцы 54
2.2. Оборудование 55
2.3. Методика металлографических исследований 56
2.4. Методика рентгеноструктурных исследований 58
2.5. Методика трансмиссионной (просвечивающей) электронной микроскопии 60
2.6. Методика сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения 62
2.7. Методика атомно-силовой микроскопии 69
2.8. Специальные методики исследований 71
2.8.1. Методика определения величины пластической деформации при зернограничном проскальзывании (ЗГП) 71
2.8.2. Методика проведения испытаний на динамическое истирание 74
2.9. Метрологическое обеспечение экспериментов 78
3. Структурные особенности сталей при обработке концентрированными потоками энергии 81
3.1. Многофазные структуры 81
3.2. Высокоугловые границы. Наследственность 87
3.3. Влияние исходной структуры 94
3.4. Тонкое строение металлической матрицы 101
3.5. Резюме к главе 3 105
4. Процессы структурной эволюции в армко-железе при импульсном баро-термическом воздействии 107
4.1. Предпосылки, методика и направления дальнейших экспериментальных исследований 107
4.2. Структурная картина армко-железа после импульсной лазерной обработки 109
4.3. Кинетика растворения цементита в неравновесных условиях 116
4.4. Деформация по механизму зернограничного проскальзывания (ЗГП)
при лазерной обработке армко-железа 121
4.5. Структурное многообразие зоны лазерной закалки армко-железа 134
4.6. Выводы по результатам исследований главы 4 142
5. Процессы структурной эволюции в углеродистой стали при импульсном баро-термическом воздействии 145
5.1. Стереологический анализ структуры стали У10 после лазерной обработки 152
5.2. Причины различной морфологии мартенсита в переходной зоне лазерной обработки 156
5.3. Кинетика перераспределения углерода в переходной зоне лазерного пятна 159
5.4. Структурные эффекты деформационного характера в зоне лазерной обработки стали У10 164
5.4.1. «Белые» зоны в области трещин 165
5.4.2. Оценка величины деформации 169
5.5. Выводы по результатам исследований главы 5 172
6. Процессы неравновесного структурообразования в модельной легированной стали типа Х12 174
6.1. Зона с нерастворенньтми карбидами 180
6.2. Зона оплавленного металла 192
6.3. Выводы по результатам исследований главы 6 198
7. Неравновесные условия формирования структуры стали: физический смысл и моделирование 200
7.1. Управляющие параметры динамической системы структурообразования 203
7.1.1. Тепловые потери при лазерной обработке и термические напряжения 204
7.1.2. Условия одно- и двухпараметрического описания неравновесности 211
7.2. Термический управляющий параметр 213
7.3. Экспериментальное определение деформационного управляющего параметра 225
7.3.1. Определение величины локальной пластической деформации и напряжений при ЛО интерференционным способом 226
7.3.2. Определение величины локальной пластической деформации и напряжений при ЛО методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) 231
7.3.3. Значения скорости локальной пластической деформации при импульсной упрочняющей обработке 245
8. Математические принципы моделирования субструктурных процессов в металлах 248
8.1. Применение методологии динамического анализа для исследования неравновесных ВДВ 249
8.2. Диссипативность отображений динамической системы и диссипация энергии при ВДВ 255
8.3. Аналитическое определение деформационного управляющего параметра 257
8.4. Коэффициенты динамической системы (а, (3, у) 267
8.5. Значения компонент (х,у) для моделируемой системы отображений 273
9. Компьютерное моделирование процессов неравновесного структурообразования 275
9.1. Итерационная система и ее возможности 275
9.2. Интерфейс и работа моделирующей компьютерной программы «DynSys» 277
9.3. Количественный динамический анализ неравновесных ВДВ 283
9.4. Резюме к главе 9 305
10. Прикладные аспекты исследований 308
10.1. Дифференциальные диаграммы (карты) механизмов мартенситного превращения в Fe-C-сплавах 309
10.1.1. Неравновесные дислокационные конфигурации 311
10.1.2. Оценка степени неравновесности процесса 313
10.1.3. Расчет критических параметров неравновесной дислокационной структуры 316
10.1.4. Расчет температурного начала феноменологического мартенситного превращения 318
10.1.5. Построение дифференциальных карт (диаграмм) механизмов мартенситного превращения в стали 323
10.1.6. Резюме к разделу 10.1 327
10.2. Лазерное термоциклирование (эксперимент по результатам динамического анализа) 329
10.3. Поведение различных типов неравновесных структур стали в условиях динамического изнашивания 337
10.3.1. Испытания образцов из стали Х12М 338
10.3.2. Испытания образцов из стали У10 349
10.3.3. Выводы по разделу 10.3 358
Заключение и общие выводы 360
Библиографический список 368
Приложения 393
