Особенности тонкого строения перлита в железоуглеродистых сплавах (обзор)
- Авторы: Батаев А.А.1, Батаев И.А.1, Эмурлаев К.И.1, Головин Е.Д.1
-
Учреждения:
- Новосибирский государственный технический университет
- Выпуск: Том 125, № 7 (2024)
- Страницы: 867-897
- Раздел: СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИФФУЗИЯ
- URL: https://rjonco.com/0015-3230/article/view/681041
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323024070097
- EDN: https://elibrary.ru/JRFKPV
- ID: 681041
Цитировать
Аннотация
Представлен критический обзор исследований перлита — важнейшей структурной составляющей углеродистых и низколегированных сталей. Основное внимание уделено особенностям тонкого строения перлита, выявленным методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии. Сформулированы наиболее перспективные направления исследований, результаты которых позволят расширить представления о перлитном превращении в сталях и поведении феррито-цементитных смесей в различных условиях внешнего нагружения.
Ключевые слова
Полный текст

Об авторах
А. А. Батаев
Новосибирский государственный технический университет
Email: i.bataev@corp.nstu.ru
Россия, Новосибирск, 630073
И. А. Батаев
Новосибирский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: i.bataev@corp.nstu.ru
Россия, Новосибирск, 630073
К. И. Эмурлаев
Новосибирский государственный технический университет
Email: i.bataev@corp.nstu.ru
Россия, Новосибирск, 630073
Е. Д. Головин
Новосибирский государственный технический университет
Email: i.bataev@corp.nstu.ru
Россия, Новосибирск, 630073
Список литературы
- Bhadeshia H.K.D.H., Honeycombe R.W.K. Steels: Microstructure and Properties. Butterworth-Heinemann, 2017. 461 p.
- Sorby H.C. On the Microscopical Structure of Jron and Steel // JISI. 1887. № 1. P. 255–289.
- Мейль Р.Ф., Хагель У.К. Аустенитно-перлитное превращение // Успехи физики металлов. Сб. ст. М.: Металлургиздат, 1960. Вып. III. С. 88–156.
- Zener C. Kinetics of the Decomposition of Austenite // Trans AIME. 1946. V. 167. P. 550–583.
- Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л., Окишев К.Ю., Табатчикова Т.И., Хлебникова Ю.В. Перлит в углеродистых сталях. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 312 с.
- Тушинский Л.И., Батаев А.А., Тихомирова Л.Б. Структура перлита и конструктивная прочность стали. Новосибирск: Наука, 1993. 278 с.
- Цементит в углеродистых сталях: коллектив. монография / Под. ред. В.М. Счастливцева. Екатеринбург: Издательство УМЦ УПИ, 2017. 380 с.
- Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Мирзаев Д.А. Структурные превращения в перлите при нагреве. 1. Твердорастворное упрочнение ферритной составляющей перлита // ФММ. 1994. Т. 77. № 4. С. 138–148.
- Hillert M. Solid State Phase Transformations // Jernkontorets Annaler. 1957. V. 141. № 11. P. 757–790.
- Блантер М.Е. Фазовые превращения при термической обработке стали. М.: Металлургиздат, 1962. 270 с.
- Гриднев В.Н., Гаврилюк В.Г., Мешков Ю.Я. Прочность и пластичность холоднодеформированной стали. Киев: Наукова думка, 1974. 231 с.
- Sundquist B.E. The edgewise growth of pearlite // Acta Met. 1968. V. 16. № 12. P. 1413–1427.
- Bramfitt B.L., Marder A.R. A transmission-electron-microscopy study of the substructure of high-purity pearlite // Mater. Charact. 1997. V. 39. № 2–5. P. 199–207.
- Embury J.D., Fisher R.M. The structure and properties of drawn pearlite // Acta Metall. 1966. V. 14. P. 147–159.
- Бернштейн М.Л., Владимирская Т.Н., Займовский В.А. Влияние высокотемпературной термомеханической изотермической обработки на структуру и механические свойства стали // Изв. АН СССР. Металлы. 1979. № 2. С. 130–139.
- Батаев А.А., Тушинский Л.И., Батаев В.А. Особенности разрушения цементита при деформации сталей со структурой пластинчатого перлита // ФММ. 1995. Т. 80. № 5. С. 148–154.
- Mehl R.F. The Structure and Rate Formation of Pearlite // Metallogr. Microstruct. Anal. 2015. V. 4. P. 423–443.
- Изотов В.И., Комков Н.А., Филиппов Г.А. Кинетика и кристаллогеометрия выделения карбида ванадия на межфазной границе при перлитном превращении стали // ФММ. 2013. Т. 114. № 3. С. 279–289.
- Изотов В.И., Комков Н.А., Филиппов Г.А. Морфология и кристаллогеометрия выделений медьсодержащей фазы и дисперсное упрочнение перлитной стали Fe–C–Mn–Cu и Fe–C–Mn–Cu–V // ФММ. 2015. Т. 116. № 1. С. 40–50.
- Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977. 236 с.
- Honeyciombe R.W.K. Ferrite // Metal Sci. 1980. V. 14. № 6. P. 201–214.
- Fasiska E.J., Jeffrey G.A. On the Cementite Structure // Acta Cryst. 1965. V. 19. P. 463–471.
- Таран Ю.Н., Новик В.И. О фигурах травления в кристаллах цементита // Кристаллография. 1965. Т. 10. Вып. 6. С. 901–907.
- Таран Ю.Н., Новик В.И. Строение цементита белого чугуна // Литейное производство. 1967. № 1. С. 34–38.
- Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Мирзаев Д.А., Окишев К.Ю. О возможных положениях атомов углерода в решетке цементита // ФММ. 2003. Т. 96. № 3. С. 75–82.
- Koreeda A., Shmitzu K. Dislocations in Cementite // Philosophical Magazine. 1968. V. 17. № 149. P. 1083–1086.
- Levchenko E.V., Evteev A.V., Belova I.V., Murch G.E. Molecular dynamics simulation and theoretical analysis of carbon diffusion in cementite // Acta Mat. 2009. V. 57. № 3. P. 846–853.
- Petch N.J. The interpretation of the crystal structure of cementite // J. Iron Steel Institute. 1944. V. 149. P. 143–150.
- Okamoto T., Matsumoto H. Precipitation of ferrite from cementite // Metal Sci. 1975. V. 9. № 1. P. 8–12.
- Бунин К.П., Малиночка Я.Н., Таран Ю.Н. Основы металлографии чугуна. М.: Металлургия, 1969. 416.
- Воронин В.И., Бергер И.Ф., Горностырев Ю.И., Урцев В.И., Кузнецов А.Р., Шмаков А.В. Состав цементита в зависимости от температуры. In-situ нейтронография и результаты ab-inito расчетов // Письма в ЖЭТФ. 2010. Т. 91. № 3. С. 154–157.
- Таран Ю.Н., Мазур В.И. Структура эвтектических сплавов. М.: Металлургия, 1978. 312 с.
- Батаев В.А., Кращук Н.В. Особенности строения избыточного цементита в сталях // Сборник научных трудов НГТУ. 1988. № 3. С. 59–67.
- Spanos G., Aaronson H.I. The interfacial structure and habit plane of proeutectoid cementite plates // Acta Met. Mater. 1990. V. 38. № 12. P. 2723–2732.
- Hacney S.A., Shiflet G.J. Pearlite Growth Mechanism // Acta Metallurgica. 1987. V. 35. № 5. P. 1019–1028.
- Белоус М.В., Черепин В.Т., Васильев М.А. Превращения при отпуске стали. М.: Металлургия, 1973. 231 с.
- Парусов В.В., Долженков И.И., Сухомлин В.И. Превращение аустенита в зернистый перлит в углеродистых и легированных сталях // МИТОМ. 1985. № 6. С. 6–11.
- Долженков И.Е., Долженков И.И. Сфероидизация карбидов в стали. М.: Металлургия, 1984. 142 с.
- Узлов И.Г., Парусов В.В., Долженков И.И. Механизм и кинетика превращения аустенита в зернистый перлит // МИТОМ. 1980. № 5. С. 54–55.
- Узлов И.Г., Парусов В.В., Долженков И.И., Евсюков М.Ф. Исследование кинетики и механизма распада аустенита сталей ШХ15 и 9ХС // Изв. АН СССР. Металлы. 1980. № 1. С. 121–124.
- Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л., Терещенко Н.А., Урцев В.Н., Дегтярев В.Н., Шмаков А.В. Природа анормального образования перлита в среднеуглеродистой стали при неравновесных условиях нагрева // ФММ. 2016. Т. 117. № 6. С. 593–599.
- How H.M. Железо, сталь и другие сплавы. Гостехиздат. Бюро иностранной науки и техники. Берлин, 1923. 535 с.
- Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Гос. науч.-тех. изд-во лит-ры по черной и цвет. металлургии, 1963. 456 с.
- Салтыков С.А. Введение в стереометрическую металлографию. Ереван: Изд-во АН АрмССР, 1950. 261 с.
- Petch N.J. The orientation relationships between cementite and -iron // Acta Crystallographica. 1953. V. 6. № 1. P. 96.
- Pitsch W. Der Orientirungszusammenhang zwischen Zementit und Ferrit in Perlit // Acta Metallurgica. 1962. V. 10. P. 79–81.
- Багаряцкий Ю.А. Вероятный механизм распада мартенсита // ДАН СССР. 1950. Т. 73. № 6. С. 1161–1164.
- Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л. Структура термически обработанной стали. М.: Металлургия, 1994. 288 с.
- Исайчев И.В. Ориентация цементита в отпущенной углеродистой стали // ЖТФ. 1947. Т. 17. Вып. 6. С. 835–838.
- Кутелия Э.Р. О кристаллографических соотношениях решеток аустенита и цементита // ФММ. 1969. Т. 28. № 5. С. 853–857.
- Turnbull D. Theory of cellular precipitation // Acta Met. 1955. V. 3. № 1. P. 55–63.
- Fisher J.C. Eutectoid Decompositions / Thermodynamics in Physical Metallurgy. Cleveland, Ohio: ASM. 1950. P. 201–241.
- Brandt W.H. Solution of the Diffusion Equation Applicable to the Edgewise Growth of Pearlite // J. Appl. Phys. 1945. V. 16. P. 139–146.
- Миркин И.Л. Исследование эвтектоидной кристаллизации стали / Структура и свойства сталей и сплавов: XVIII сб. тр. Моск. ин-та стали им. И.В. Сталина. М.: Оборонгиз, 1941. С. 5–158.
- Садовский В.Д. Структурные превращения при закалке и отпуске конструкционных сталей // Тр. ин-та металлофизики и металлургии. Свердловск: УФАН СССР, 1945. Вып. 3. С. 3–68.
- Никулина А.А., Смирнов А.И., Батаев И.А., Батаев А.А., Попелюх А.И. Особенности роста пластинчатого перлита в зоне сварки разнородных сталей // ФММ. 2016. Т. 117. № 1. С. 58–64.
- Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Заваров А.С. Влияние отпуска на структуру и свойства патентированной стали // ФММ. 1980. Т. 49. № 1. С. 138–144.
- Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Макаров А.В., Егорова Л.Ю., Яковлева И.Л. Влияние твердорастворного упрочнения феррита и сфероидизации цементита на износостойкость эвтектоидной углеродистой стали со структурой тонкопластинчатого перлита // ФММ. 1999. Т. 88. № 1. С. 94–103.
- Макаров А.В., Коган Л.Х., Счастливцев В.М., Горкунов Э.С., Табатчикова Т.И., Колобылин Ю.М., Яковлева И.Л. Возможности контроля твердости и износостойкости эвтектоидной углеродистой стали со структурой тонкопластинчатого перлита магнитным и электромагнитным методами // Дефектоскопия. 2000. № 8. С. 3–17.
- Счастливцев В.М., Садовский В.Д., Морозов О.П., Яковлева И.Л. О существовании низкотемпературного перлита в заэвтектоидных сталях // ФММ. 1981. Т. 51. № 5. С. 991–1001.
- Морозов О.П. О кинетических и структурных закономерностях превращения аустенита сталей // ФММ. 1984. Т. 57. № . 1. С. 142–150.
- Морозов О.П., Счастливцев В.М. Низкотемпературный перлит в высокоуглеродистых нелегированных сталях // ФММ. 1988. Т. 66. № 5. С. 910–919.
- Flügge J., Heller W., Schweitzer R. Gefüge und mechanische Eigenschaften von Schienenstahlen // Stahl und Eisen. 1979. Bd. 99. № 16. S. 841–845.
- Knowles G., Kelly P.M. Elasticmodulus hardening // Effect of second-phase particles on the mechanical properties of steel. London: Iron and Steel Institute, 1972. P. 9–15.
- Honeycombe R.W.K., Pickering F.B. Ferrite and Bainite in Alloy Steels // Metal. Trans. 1972. V. 3. № 5. P. 1099–1112.
- Batte A.D., Honeycombe R.W.K. Precipitation of Vanadium Carbide in Ferrite // J. Iron and Steel Inst. 1973. V. 211. № 4. P. 284–289.
- Батаев И.А., Степанова Н.В., Батаев А.А., Никулина А.А., Разумаков А.А. Особенности выделения наноразмерных частиц ε-фазы меди в ферритных промежутках пластинчатого перлита // ФММ. 2016. Т. 117. № 9. С. 932–937.
- Батаев А.А., Степанова Н.В., Батаев И.А., Канг Й., Разумаков А.А. Особенности выделения фазы ε-Cu в чугунах, легированных медью и алюминием // Металловедение и термич. обработка металлов. 2018. № 3. С. 18–25.
- Stepanova N.V., Bataev I.A., Kang Y., Lazurenko D.V., Bataev A.A., Razumakov A.A., Jorge Junior A.M. Composites of copper and cast iron fabricated via the liquid: In the vicinity of the limits of strength in a non-deformed condition // Materials Characterization. 2017. V. 130. P. 260–269.
- Батаев И.А., Степанова Н.В., Батаев А.А., Разумаков А.А. Особенности упрочнения феррита и перлита в сталях и чугунах, легированных медью // Изв. вузов. Физика. 2017. Т. 60. № 6. С. 86–90.
- Медь в черных металлах / Под ред. И. Ле Мэя, Л. М. – Д. Шетки: Пер. с англ. Под ред. О.А. Банных. Москва: Металлургия, 1988. 311 с. (Le May I. and Schetky L. Mc D. Copper in Iron and Steel. New York: Wiley Interscience, 1982.)
- Fourlaris G., Baker A.J., Papadimitriou G.D. Microscopic characterization of interphase precipitation of ε-Cu in hypereutectoid Fe–Cu–C alloys // Acta Metal. et Mater. 1995. V. 43. № 7. P. 2589–2604.
- Chairuangsri T., Edmonds D.V. Precipitation of copper in abnormal ferrite and pearlite in hyper–eutectoid steels // Acta Mater. 2000. V. 48. № 15. P. 3931–3949.
- Salje G., Feller-Knipmeier M. The diffusion and solubility of copper in iron // J. Appl Phys. 1977. V. 48. P. 1833.
- Горностырев Ю.Н., Карькин И.Н., Карькина Л.Е. Взаимодействие дислокаций с наноразмерными выделениями метастабильной фазы и дисперсионное упрочнение сплава Fe-Cu // ФТТ. 2011. Т. 53. № . 7. С. 1317–1324.
- Сильман Г.И., Камынин В.В., Гончаров В.В. Влияние меди на структуру и свойства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 6. С. 43–48
- Гаврилюк В.Г. Распределение углерода в стали. Киев: Наукова думка, 1987. 208 с.
- Гриднев В.Н., Гаврилюк В.Г., Немошкаленко В.В., Прокопенко В.Г., Разумов О.Н. Влияние легирующих элементов на распад цементита при пластической деформации стали // Докл. АН СССР. 1977. Т. 236. № 4. С. 857–860.
- Гриднев В.Н., Гаврилюк В.Г., Надутов В.М., Полушкин Ю.А. Перераспределение углерода и легирующих элементов при пластической деформации и последующем нагреве стали // ФММ. 1980. Т. 50. № 3. С. 582–587.
- Wilson D.V. Texture and Structure of Relation of Changes in the Cementite Strains in Steel // Nature. 1951. V. 167. № 4257. P. 899–900.
- Батаев А.А., Тушинский Л.И., Батаев В.А., Зуев Л.Б. Особенности пластической деформации сталей со структурой пластинчатого перлита // Изв. вузов. Физика. 1996. № 7. С. 3–10.
- Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М.: Металлургия, 1986. 224 с.
- Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия, 1984. 280 с.
- Pröger M. Die Deformations- und Bruchmechanismen des lamellaren Perlits: Diss. – Stuttgart, 1964. 101 S.
- Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия, 1982. 584 с.
- Терещенко Н.А., Яковлева И.Л., Чукин М.В., Ефимова Ю.И. Развитие ротационной моды пластической деформации при волочении перлитных сталей различных систем легированиия // ФММ. 2015. Т. 116. № 3. С. 289–299.
- Счастливцев В.М., Терещенко Н.А., Яковлева И.Л., Чукин М.В. Формирование аксиальной текстуры при волочении стали с пластинчатой структурой // ДАН. 2014. Т. 459. № 5. С. 574–577.
- Bowden H.G., Kelly P.M. Deformation twinning in shock-loaded pearlite // Acta Met. 1967. V. 15. № 1. P. 105–111.
- Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Терещенко Н.А., Чукин М.В. Формирование кристаллографически-ориентированной колонии продуктов эвтектоидного распада в процессе пластической деформации стали волочением // ДАН. 2012. Т. 447. № 4. С. 387–390.
- Терещенко Н.А., Яковлева И.Л., Зубкова Т.А., Чукин М.В., Копцева Н.В. Структурные уровни деформации перлита в углеродистой стали эвтектоидного состава // ФММ. 2013. Т. 114. № 5. С. 468–479.
- Макаров А.В., Саврай Р.А., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Егорова Л.Ю. Механические свойства и особенности разрушения при статическом растяжении высокоуглеродистой стали с перлитными структурами различного типа // ФММ. 2007. Т. 104. № 5. С. 542–555.
- Takahashi T., Nagumo M. Flow stress and work hardening of pearlite steel // Trans. Jap. Inst. Metals. 1970. V. 11. № 2. P. 113–119.
- Гольдштейн М.И., Литвинов В.С., Бронфин Б.М. Металлофизика высокопрочных сплавов. М.: Металлургия, 1986. 312 с.
- Макаров А.В., Саврай Р.А., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Егорова Л.Ю. Структурные особенности поведения высокоуглеродистой перлитной стали при циклическом нагружении // ФММ. 2011. Т. 111. № 1. С. 97–111.
- Макаров А.В., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Осинцева А.Л., Егорова Л.Ю. Влияние кремния на износостойкость при трении и абразивном воздействии высокоуглеродистой стали со структурами изотермического распада аустенита // Деформация и разрушение материалов. 2010. № 6. С. 1–7.
- Макаров А.В., Егорова Л.Ю., Табатчикова Т.И., Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Осинцева А.Л. Влияние легирования хромом на структуру и абразивную износостойкость высокоуглеродистых сталей после изотермического превращения аустенита // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 11. С. 31–38.
- Егорова Л.Ю. Влияние структурного состояния перлита на физико-механические и коррозионные свойства высокоуглеродистых сталей. Автореф. дисс. к. т.н. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2014. 23 с.
- Макаров А.В., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Хлебникова Ю.В., Егорова Л.Ю. Износостойкость заэвтектоидных углеродистых сталей со структурой изотермического распада аустенита // ФММ. 2004. Т. 97. № 5. С. 94–105.
Дополнительные файлы
