Закономерности формирования нанокристаллической структуры и механических свойств в сплавах железа при интенсивной пластической деформации

Разработан и научно обоснован новый подход к созданию способа термомеханической и термомеханикохимической обработки для эффективного измельчения зеренной структуры сплавов железа до наноразмеров при высокоэнергетических механических действиях на материал интенсивной пластической деформацией трением (ИПДТ) в газовых средах, что в отличие от существующих способов поверхностной ИПД обеспечивает формирование широких областей диспергированной структуры деформационно-диффузионного происхождения. ИПДТ, как разновидность деформационного воздействия при создании нанокристаллических материалов в сочетании с газовой атмосферой, может быть эффективным способом   управления структурой и свойствами металлических материалов. Установлены и обоснованы общие закономерности диспергирования зеренной структуры сплавов на основе железа от микро- до наноразмеров при ИПДТ в газовых средах, влияния изменений зеренной и дислокационной структуры на особенности диффузии и фазовых превращений в указанных условиях, а также закономерности, обобщающие  влияние полученного структурного состояния и фазового состава на механические свойства сплавов железа.

Разработана научная концепция диспергирования зеренной структуры сплавов на основе железа от микро- до наноразмерного уровня в процессе интенсивной пластической деформации трением в газовых средах и получены принципиально новые научные результаты о влиянии нанокристаллического состояния на механические свойства ОЦК–металлов. Научная концепция диспергирования зеренной структуры  сплавов железа заключается в необходимости одновременного выполнения следующих условий: реализации разнонаправленной деформации (в частности, сжатие со сдвигом);  проведение процесса обработки в области температур динамической рекристаллизации; достижение  высокой степени истинной деформации е ³ 10  и высокой скорости деформации (έ ³ 10² с ^-1). Управление масштабом зеренной структуры от микро- до наноразмеров достигается за счет варьирования скорости деформации при изменении степени истинной деформации в интервале от е ³ 2 до е ³ 10. Дополнительными факторами регулирования масштаба зеренної структуры является варьирование химическим составом путем насыщения примесными атомами внедрения (преимущественно азотом) без изменения фазового состава, и/или  с выделением наноразмерных частиц второй фазы. Такими вторичными выделениями могут быть окислы – при обработке на воздухе, или нитриди (например, g ¢-фаза) при насыщении азотом и последующем старении/отжиге. Разработанная концепция диспергирования зеренной структуры сплавов железа позволяет измельчать структуру  поверхностного слоя сплавов железа (сталей) до наноразмерного уровня в процессе ИПДТ  в газовых средах при температуре динамической рекристаллизации.

Установленные закономерности формирования структуры и механических свойств сплавов железа позволяют, изменяя исходный химический состав материала, газовой среды, и условия обработки, формировать структурные состояния с разным уровнем дисперсности зеренной структуры и регулируемым уровнем механических свойств (прочностью и пластичностью).