blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-1-61-70blackmet-135Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИMATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIESДИСЛОКАЦИОННАЯ СТРУКТУРА И ЕЕ КОМПОНЕНТЫ В СТАЛИ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССАDISLOCATION STRUCTURE AND ITS COMPONENTS IN STEEL OF MARTENSITE CLASSКозловЭ. В.KozlovE. V.

д. ф.-м. н., профессор, зав. кафедрой физики

Dr. Sci. (Phys.-math)., Professor, Head of the Chair of Physics

kozlov@tsuab.ruПоповаН. А.PopovaN. A.

к.т.н., старший научный сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher

КоневаН. А.KonevaN. A.

д. ф.-м.н., профессор

Dr. Sci. (Phys.-math)., Professor

Томский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and Building (TSUAB)Russian Federation2015220320155816170Copyright © Козлов Э.В., Попова Н.А., Конева Н.А., 20152015Козлов Э.В., Попова Н.А., Конева Н.А.Kozlov E.V., Popova N.A., Koneva N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/135

На основании электронно-микроскопического исследования получены закономерности накопления дислокаций при формировании дислокационной структуры деформированной мартенситной стали 34ХН3МФА. Выявлены факторы, определяющие интенсивность накопления дислокаций. Скалярная плотность дислокаций разделена на две компоненты: плотность геометрически необходимых и плот-ность статистически запасенных дислокаций. Особое внимание уделено геометрически необходимым дислокациям. Установлено их накопление с деформацией в различных субструктурных образованиях стали. Выделены критические размеры зерен, при которых изменяются закономерности накопления дислокаций.

The regularities of dislocation accumulation at forming dislocation structure of deformed martensitic steel are established on the base of electron microscopy. The factors determining an intensity of dislo-cation accumulation are revealed. Scalar dislocation density is divided into two components: density of geometrically necessary dislocations and density of statistically stored dislocations. The specifi c attention is given to geometrically necessary dislocations. Their accumulation in different substructure formations of the deformed steel is revealed. Critical grain sizes, when regularities of dislocation accumulation are changed, are determined

деформированная мартенситная стальфрагментдислокационная субструктураскалярная плотность дислокацийгеометрически необходимые и статистически запасенные дислокациикритический размер зернаdeformed martensitic steelfragmentdislocation substructurescalar dislocation densitygeometrically necessary dislocationsstatistically stored dislocationscritical grain sizeМинобрнауки РоссииReferencesAshby M.F. The deformation of plastically non-homogeneous materials // Phil. Mag. 1970. Vol. 21. P. 399 – 424.Ashby M.F. Phil. Mag. 1970. Vol. 21, pp. 399–424.Courtney T.H. Mechanical behavior of materials. Boston – Toronto: McGraw – Hill International Editions, 2000. – 732 p.Courtney T.H. Mechanical behavior of materials. Boston,Toronto: McGraw – Hill International Editions, 2000. 732 p.Хирт Дж., Лоте И. Теория дислокаций. – М.: Атомиздат, 1972 – 599 с.Hirth D., Lothe I. Theory of dislocations. Oxford. 1972. (Russ.ed.: Hirth D., Lothe I. Teoriya dislokatsii. Moscow: Atomizdat, 1972. 600 p.).Конева Н.А., Козлов Э.В., Тришкина Л.И., Лычагин Д.В. Дальнодействующие поля напряжений, кривизна-кручение кристаллической решетки и стадии пластической деформации. Методы измерения и результаты // Новые методы в физике и механикеKoneva N.A., Kozlov E.V., Trishkina L.I., Lychagin D.V. The longrange stress fi eld, the curvature-torsion of the crystal lattice and the stage of plastic deformation. Measurement methods and results. In: Novye metody v fi zike i mekhanike deformiruemogo tverdogo telaдеформируемого твердого тела. Ч. I. / Под ред. В.Е. Панина. – Томск: Изд-во ТГУ, 1990. С. 83 – 93.[New methods in physics and mechanics of deformable solids. Part I]. Panin V.E. ed. Tomsk: Izd-vo TGU, 1990, pp.83-93. (In Russ.).Koneva N.A. Internal long-range stress fi elds in ultrafi ne grained materials // Severe plastic deformation. Toward bulk production of nanostructured materials. Ed. B.S. Altan. – N.-Y.: Nova Science Publishers, Inc., 2005. P. 249 – 274.Koneva N.A. Severe plastic deformation. Toward bulk production of nanostructured materials. Altan B.S. Ed. New York: Nova Science Publishers, Inc., 2005, pp. 249–274.Kubin L.P., Mortcusen A. Geometrically necessary dislocations and strain-gradient plasticity: a few critical issues // Scr. Mat. 2003. Vol. 48. P. 119 – 125.Kubin L.P., Mortcusen A. Geometrically necessary dislocations and strain-gradient plasticity: a few critical issues. Scr. Mat. 2003. Vol. 48, pp. 119–125.G ao H., Huang Y. Geometrically necessary dislocations and sizedependent plasticity // Scr. Mat. 2003. Vol. 48. P. 113 – 118.Gao H., Huang Y. Geometrically necessary dislocations and sizedependent plasticity. Scr. Mat. 2003. Vol. 48, pp. 113–118.Конева Н.А., Жуковский С.П., Лапскер И.А. и др. Роль внутренних поверхностей раздела в формировании дислокационной структуры и механических свойств в однофазных поликристаллах // Физика дефектов поверхностных слоев материаловKoneva N.A., Zhukovskii S.P., Lapsker I.A. etc. The role of internal interfaces in the formation of dislocation structure and mechanical properties of single-phase polycrystalline. In: Fizika defektov poverkhnostnykh sloev materialov [Physics of defects of the surface layers of materials]. Romanov A.E. ed. Leningrad: FTI im. A.F. Ioffe, 1989, pp. 113–131. (In Russ.)./ Под ред. А.Е. Романова – Л.: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 1989. С. 113 – 131.Koneva N.A., Kozlov E.V., Trishkina L.I. Internal fi eld sources, their screening and the fl ow stress. Mat. Sci. Eng. 2001. Vol. A319–321, pp. 156–159.Koneva N.A., Kozlov E.V., Trishkina L.I. Internal fi eld sources, their screening and the fl ow stress // Mat. Sci. Eng. 2001. Vol. A319 – 321. P. 156 – 159.El-Dasher B.S., Adams B.L., Rollet A.D. Viewpoint: experimental recovery of geometrically necessary dislocation density in polycrystals. Scr. Mat. 2003. Vol. 48, pp. 141–145.El-Dasher B.S., Adams B.L., Rollet A.D. Viewpoint: experimental recovery of geometrically necessary dislocation density in polycrystals // Scr. Mat. 2003. Vol. 48. P. 141 – 145.Conrad H. Ultrafi ne-Grain Metals, Syracuse Univ. Press, New York: 1970. (Russ.ed.: Conrad H. Sverkhmelkoe zerno v metallakh. Gordienko L.I. ed. Moscow: Metallurgiya, 1973, pp. 206–219.)Конрад Х. Модель деформационного упрочнения для объяснения влияния величины зерна на напряжение течения металлов // Сверхмелкое зерно в металлах / Пер. с англ. Под ред. Л.И. Гордиенко. – М.: Металлургия, 1973. С. 206 – 219.Kurdyumov G.V., Utevskii L.M., Entin R.I. Prevrashcheniya v zheleze i stali [Transformations in iron and steel]. Moscow: Nauka, 1977. 236 p. (In Russ.).Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. – М.: Наука, 1977. – 236 с.Bhadesia H.K. Bainite in steels. London: The Institute of Materials, 1992. 451 p.Bhadesia H.K. Bainite in steels. – London: The Institute of Materials, 1992. – 451 p.Mulyukov R.R., Noskova N.I. Submikrokristallicheskie metally i splavy [Submicrocrystalline metals and alloys]. Ekaterinburg UrO RAN, 2003. 279 p. (In Russ.).Мулюков Р.Р., Носкова Н.И. Субмикрокристаллические металлы и сплавы. – Екатеринбург: УрО РАН, 2003. – 279 с.Valiev R.Z., Langdon T.G. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refi nement. Progr. Mat. Sci. 2006. Vol. 51, pp. 881–981.Valiev R.Z., Langdon Т.G. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refi nement // Progr. Mat. Sci. 2006. Vol. 51. P. 881 – 981.Kozlov E.V., Koneva N.A., Popova N.A. Grain structure, geometrically necessary dislocations and second-phase particles in polycrystals of micro- and mesolevels. Physical Mesomechanics. 2009. Vol. 12, no. 5–6, pp. 280–292.Козлов Э.В., Конева Н.А., Попова Н.А. Зеренная структура, геометрически необходимые дислокации и частицы вторых фаз в поликристаллах микро- и мезоуровня // Физическая мезомеханика. 2009. Т. 12. № 4. С. 93 – 106.Kozlov E.V., Popova N.A., Koneva N.A. Size effect in the dislocation substructure of metal materials. Fundamental’nye problemy sovremennogo metallovedeniya. 2009. Vol. 6, no. 2, pp. 14–24. (In Russ.).Козлов Э.В., Попова Н.А., Конева Н.А. Размерный эффект в дислокационных субструктурах металлических материалов // Фундаментальные проблемы современного металловедения. 2009. Т. 6. № 2. С. 14 – 24.Koneva N.A., Kozlov E.V., Popova N.A. Infl uence of grain size and fragments on the dislocation density in metallic materials. Fundamental’nye problemy sovremennogo metallovedeniya. 2010. Vol. 7, no. 1, pp. 64–70. (In Russ.).Конева Н.А., Козлов Э.В., Попова Н.А. Влияние размера зерен и фрагментов на плотность дислокаций в металлических материалах // Фундаментальные проблемы современного металловедения. 2010. Т. 7. № 1. С. 64 – 70.Koneva N.A., Kozlov E.V., Popova N.A. etc. Effect of a grain size on defects density and internal stresses in submicrocrystals. Mat. Sci. Forum. 2010. Vol. 633–634, pp. 121–128. 20. Koneva N.A., Popova N.A., Kozlov E.V. Critical grain sizes of micro- and mezolevel polycrystals. Bulletin of the Russian Academy of Sciences; Physics. 2010. Vol. 74, no. 5, pp. 592–596.Koneva N.A., Kozlov E.V., Popova N.A. et al. Effect of a grain size on defects density and internal stresses in submicrocrystals // Mat. Sci. Forum. 2010. Vol. 633 – 634. P. 121 – 128. 20. Koneva N.A., Popova N.A., Kozlov E.V. Critical grain sizes of micro- and mezolevel polycrystals // Bulletin of the Russian Academy of Sciences; Physics. 2010. Vol. 74. No 5. Р. 592 – 596.Kubin L.P., Fressengeas C., Ananthakrishna G. Collective behavior of dislocations in plasticity. In: Dislocations in Solids. Vol. 11. Nabarro F.N.R. and Duesbery M.S. Eds. Amsterdam, Tokyo: Elsevier, 2002, pp. 101–192.Kubin L.P., Fressengeas C., Ananthakrishna G. Collective behaviour of dislocations in plasticity // Dislocations in Solids. – Amsterdam – Tokyo: Elsevier, 2002. Vol. 11. Р. 101– 192.Kuhlmann–Wilsdorf D. Phil. Mag. 1999. Vol. 79, no. 4, pp. 955–1008.Kuhlmann–Wilsdorf D. The theory of dislocation-based crystal plasticity // Phil. Mag. 1999. Vol. 79. No 4. Р. 955 – 1008.Koneva N.A., Popova N.A., Kozlov E.V. Critical grain sizes of micro-and mezolevel polycrystals. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2010. Vol. 74, no. 5, pp. 592–596Конева Н.А., Попова Н.А., Козлов Э.В. Критические размеры зерен поликристаллов микро- и мезоуровня // Изв. РАН. Серия физическая. 2010. Т. 74. № 5. С. 630 – 634.Kozlov E.V., Trishkina L.I., Popova N.A., Koneva N.A. Dislocation physics in the multilevel approach to plastic deformation. Physical Mesomechanics. 2011. Vol. 14, no. 5–6, pp. 283–296.Козлов Э.В., Тришкина Л.И., Попова Н.А., Конева Н.А. Место дислокационной физики в многоуровневом подходе к пластической деформации // Физическая мезомеханика 2011. Т. 14. № 3. С. 95 – 110.Kozlov E.V., Koneva N.A., Zhdanov A.N. etc. Structure and deformation resistance of fcc of ultrafi ne-grained metals and alloys. Fizicheskaya mezomekhanika. 2004. Vol. 7, no. 4, pp. 93–113. (In Russ.).Козлов Э.В., Конева Н.А., Жданов А.Н.и др. Структура и сопротивление деформированию ГЦК ультрамелкозернистых металлов и сплавов // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. № 4. С. 93 – 113.Kozlov E.V., Koneva N.A., Popova N.A., Zhdanov A.N. Severe plastic deformation of copper: The state of grain boundaries and their triple junctions. Russian Metallurgy (Metally). 2010, no. 10, pp. 867–873.Козлов Э.В., Конева Н.А., Попова Н.А., Жданов А.Н. Интенсивная пластическая деформация меди, состояние границ зерен и их тройных стыков // Деформация и разрушение материалов. 2009. № 6. С.22 – 27.Kozlov E.V., Koneva N.A., Teplyakova L.A. etс. Contact and barrier dislocation resistance and their effect on characteristics of slip and work hardening. Mat. Sci. Eng. 2001. Vol. A319–321, pp. 261–265.Kozlov E.V., Koneva N.A., Teplyakova L.A. et al. Contact and barrier dislocation resistance and their effect on characteristics of slip and work hardening // Mat. Sci. Eng. 2001. Vol. A319 – 321. P. 261 – 265.Koneva N.A., Kozlov E.V., Popova N.A. Fedorisheva M.V. etc. Structure of triple junctions of grains, nanoparticles in them and bending-torsion in metal nanopolycrystals. Mat. Sci. Forum. 2008. Vol. 584–586, pp. 269–274.Koneva N.A., Kozlov E.V., Popova N.A. Fedorisheva M.V. et al. Structure of triple junctions of grains, nanoparticles in them and bending-torsion in metal nanopolycrystals // Mat. Sci. Forum. 2008. Vol. 584 – 586. P. 269 – 274.Koneva N.A., Kozlov E.V., Popova N.A. Fedorisheva M.V. et al. Structure of triple junctions of grains, nanoparticles in them and bending-torsion in metal nanopolycrystals // Mat. Sci. Forum. 2008. Vol. 584 – 586. P. 269 – 274.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.