ПРЕДИСЛОВИЕ

Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971— 1975 годы предусмотрено «всемерно улучшать качество продукции во всех отраслях народного хозяйства», в том числе в черной металлургии «считать основной задачей коренное улучшение качества металлопродукции...». Обусловлено это тем, что современная техника предъявляет возрастающие требования к качеству сталей, в частности к их прочности, пластичности и вязкости, так как в большинстве случаев указанные характеристики определяют надежность и эксплуатационную стойкость конструкций, машин, механизмов. Проблема прочности и пластичности является одной из основных проблем современной науки о металлах. Под влиянием внешних воздействий в сталях могут развиваться многие процессы, в том числе статическое или динамическое деформационное старение, в значительной мере определяющее уровень структурно чувствительных свойств и не сопровождающееся видимыми изменениями микроструктуры. Старение стали является частным вопросом общей проблемы старения металлов и сплавов.

Для стали явление старения имеет два аспекта. С одной стороны, это отрицательное явление, приводящее к снижению пластичности и вязкости стали, к определенной степени нестабильности ее свойств во времени. Это имеет особенно большое значение для низкоуглеродистой стали обычного качества, объем производства которой составляет до 2/3 от общего производства стали. В этом случае проблема старения решается путем изыскания способов уменьшения интенсивности процесса старения, способов получения «нестареющей» стали. С другой стороны, старение можно использовать как упрочняющую обработку, позволяющую в определенных условиях заметно повысить несущую способность изделия или конструкции без опасного увеличения склонности к хрупкому разрушению. В этом случае стремятся получить такие композиции и режимы старения, которые позволяют достичь указанного эффекта в максимальной степени.

В зависимости от обработки, предшествующей старению, оно может быть двух основных типов: закалочное и деформационное. Наибольшее практическое значение имеет деформационное старение по следующим причинам. Деформационное старение в отличие от закалочного может происходить при весьма низком содержании примесных атомов в твердом растворе; оно наблюдается практически для всего диапазона содержания углерода в стали, в то время как закалочное дает заметный эффект в основном только для низкоуглеродистых сталей; наконец, эффекты упрочнения и охрупчивания устойчивее при деформационном старении, что делает его более опасным как отрицательное явление и более перспективным при использовании старения в качестве упрочняющей обработки.

Исследование процесса деформационного старения стали с конца XIX и начала XX в. (работы Д. К. Чернова и Стромейера) заключалось в накоплении экспериментальных фактов о формах проявления этого процесса и изучении влияния различных факторов на интенсивность изменения свойств при деформационном старении.

Только с развитием представлений о дефектной структуре реальных металлических кристаллов, с появлением новых методов исследования — электронной микроскопии, внутреннего /трения, появилась возможность научно обосновать теорию деформационного старения. С помощью изучения температурной зависимости внутреннего трения удалось исследовать переход весьма малых количеств атомов примесей из нормальных позиций внедрения в другие позиции (работы Сноека, Ке-Тин-Суя, Верта, Дийкстры, Б. Н. Финкельштейна, Кестера и др.). Окончательно выясняется роль главных элементов в стали, вызывающих ее деформационное старение — азота и углерода (работы Дийкстры, Фламента и др.).

В конце 40-х — начале 50-х годов появляются работы Коттрелла, описывающие механизм деформационного старения стали как направленную диффузию атомов азота и углерода к дислокациям с образованием у последних скоплений (атмосфер) этих атомов, блокирующих дислокации.

В последующих работах были получены важные результаты, развивающие и косвенно подтверждающие теорию Коттрелла. Это работы Харпера, Наккена, Геллера, Вильсона и Рассела, Бэрда, Пакстона, Вепнера, Лесли, Кэ, Эрдманн-Еснитцера, Буллокса и Ньюмена и др. В указанных работах уточнены, в частности, кинетические уравнения деформационного старения, определены энергии активации этого процесса для различных температур, рассмотрены возможности протекания закалочного старения наряду с деформационным, выдвинуты представления о многостадийности процесса деформационного старения, рассмотрены особенности образования выделений на дислокациях и т. п.

Однако до начала 60-х годов теория Коттрелла и ее дополнения оставались в основном гипотетическими. Только с применением к исследованию деформационного старения советскими учеными (Р. И. Энтин, В. И. Саррак и др.) метода амплитудно-зависимого внутреннего трения удалось экспериментально доказать, что деформационное старение действительно заключается во взаимодействии атомов внедрения с дислокациями. Это резко уменьшает подвижность последних, и действительно данный процесс проходит в несколько характерных стадий. Экспериментально показана также роль деформационного старения для явления хрупкого разрушения железа и стали. Важные теоретические и экспериментальные исследования по взаимодействию примесных атомов с дислокациями выполнены М. А. Кришталом и С. А. Головиным, Алефельдом, Бауером и др. Особо следует отметить работы по термическому упрочнению проката из низкоуглеродистой стали (К. Ф. Стародубова, М. В. Приданцева и др.). Разработаны методы использования деформационного старения в качестве упрочняющей обработки стали (И. А. Одинг, В. С. Иванова, Л. К. Гордиенко, Р. И. Энтин, В. И. Саррак, М. Л. Бернштейн, В. Я. Зубов и др.).

Несмотря на наличие многочисленных публикаций в отечественной и зарубежной специальной литературе, за последние 30 лет отсутствуют, однако, обобщающие монографии или соответствующие им издания. Книга является попыткой создать такую монографию. Глава I монографии написана Ю. П. Гулем; глава II — В. К. Бабичем; глава III — И. Е. Долженковым.

Назад, на страницу описания