Аннотация: Представлен обзор современных исследований в области инженерии стальных поверхностей с использованием методов интенсивной пластической деформации — наноструктурирующего выглаживания (НСВ) скользящим индентором и обработки трением с перемешиванием (ОТП) вращающимся инструментом. Приведена история создания и исследований процессов НСВ и ОТП методами конечно-элементного и физического моделирования. Проанализированы работы авторов и других исследователей по влиянию нанокристаллизации поверхностей различным скользящим инструментом на механические, теплофизические и трибологические свойства. Рассмотрены вопросы повышения эффективности наноструктурирующего выглаживания за счет применения систем теплоотвода от инструмента и ультразвукового воздействия на обрабатываемый материал. Представлены результаты исследований механизмов упрочнения поверхностной закалкой и легированием инструментом WC-Co в процессе ОТП. Определены перспективные направления применения рассмотренных методов упрочнения и повышения свойств поверхностных слоев деталей при производстве трубопроводной арматуры.

Аннотация: Представлен обзор публикаций, посвященных расположению атомов углерода и железа в цементите. Для последних десятилетий приведены наряду с экспериментальными данными результаты расчета структуры “из первых принципов” (“ab initio”). Рассмотрено расположение атомов углерода в железной подрешетке не в двух, а в междоузлиях трех типов: нормальных, искаженных призматических и нормальных октаэдрических. Согласно первопринципным расчетам установлено, что разности энергий при перемещении атома углерода из наиболее энергетически выгодных нормальных призматических позиций в позиции двух остальных типов не превышают 0,3 эВ, энергия образования углеродной вакансии также мала (0,5 эВ). Термодинамически показано, что даже при температуре 1000 К доля незанятых нормальных призматических пор может достигать 0,2. Это позволяет рассматривать железную подрешетку цементита, наряду с ОЦК- и ГЦК-модификациями, как своеобразное проявление концентрационного полиморфизма железа, а сам цементит — как твердый раствор внедрения на основе этой третьей модификации.

Аннотация: Проведен обзор результатов работ, выполненных на кафедре “Термообработка и физика металлов” Уральского Федерального Университета в течение более 20 лет, с целью изучения закономерностей эволюции специальных разориентаций — границ (СРГ) в металлических материалах при деформации, рекристаллизации и фазовых превращениях. В первой части работы рассмотрена концепция принципиальной роли СРГ в процессах текстурных преобразований при структурных превращениях в металлах и сплавах. Во второй части, представленной ниже, роль СРГ в процессах текстурных преобразований, как “генов”-носителей структурно-текстурной наследственности обобщена для фазовых превращений. Сформулирована гипотеза о единстве кристаллографических механизмов всех структурных и фазовых превращений.

Аннотация: роведен обзор результатов работ, выполненных на кафедре “Термообработка и физика металлов” Уральского Федерального Университета в течение более 20 лет, с целью изучения закономерностей эволюции специальных разориентаций — границ (СРГ) в металлических материалах при деформации, рекристаллизации и фазовых превращениях. В первой части работы, приведенной ниже, рассмотрена концепция принципиальной роли СРГ в процессах текстурных преобразований при структурных превращениях в металлах и сплавах, как “генов”-носителей структурно-текстурной наследственности. Во второй части работы будут представлены результаты обобщения данной концепции на процессы текстурных преобразований при фазовых превращениях.

Аннотация: Проведены расчетно-экспериментальные исследования бейнитного превращения в легированных машиностроительных сталях. Установлены особенности образования бейнита при изотермической выдержке с использованием численного и имитационного моделирования. Исследовано влияние температуры изотермической закалки на тонкое строение бейнита и механические свойства сталей со смешанной структурой, содержащей бейнит, мартенсит и остаточный аустенит. На основании статистического анализа экспериментальных данных получены уравнения, связывающие химический состав с физическими и механическими характеристиками сталей бейнитно-мартенситного класса. Разработаны новые марки сталей, обладающих высокой устойчивостью переохлажденного аустенита, а также имеющих оптимальное сочетание прочности, пластичности и ударной вязкости при формировании комплексной бейнитно-мартенситной структуры за счет использования конвективного охлаждения при термической обработке.

Аннотация: Изучены структура и механические свойства низкоуглеродистой стали 09Г2С (13Mn6) в закаленном состоянии и после отпуска при разных температурах. На основе анализа кривых растяжения в условных и истинных координатах определены параметры пластичности образцов на равномерной и сосредоточенной стадиях деформации, позволяющие оценить способность стали в разных структурно-фазовых состояниях к накоплению дефектов различного масштабного уровня. Исследованы изломы образцов и их профили. Выявлены характерные зоны на поверхности разрушения (центральная, радиальная, губы среза) и морфология вторичных очаговых трещин, образующихся при интенсивном пластическом течении как в шейке растягиваемого образца, так и при распространении магистральной трещины. Показано, что высокопластичное состояние, формирующееся в стали 09Г2С после отпуска при 650 °C, способствует появлению в изломе образца радиальной зоны, в которой зарождение и рост вторичных очаговых трещин происходит по вязкому механизму.

Аннотация: Представлен обзор биоинертных сплавов титана на основе метастабильного β-твердого раствора, которые могут быть использованы в качестве ортопедических имплантатов. Рассмотрено влияние β-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей (Zr, Sn) на модуль упругости, прочность и пластичность Ti – Nb-сплавов. На основании экспериментальных и расчетных данных показано, что для получения в закаленном состоянии пониженного модуля упругости (до 50 – 55 ГПа) перспективно использование сплавов на основе двойной системы Ti – Nb, дополнительно легированных Zr и/или Sn. Такое легирование обеспечивает дополнительное упрочнение Ti – Nb-сплавов до σ0,2 = 450 – 650 МПа при относительном удлинении δ = 10 – 40 %.

Аннотация: Проведен обзор результатов исследований современных коррозионно-стойких сталей и сплавов. Рассмотрены основные тенденции разработок способов улучшения их комплекса свойств. Представлены основные научные результаты кафедры термообработки и физики металлов Уральского федерального университета в области исследования коррозионно-стойких сталей и сплавов на основе никеля и железа. Рассмотрены направления дальнейших исследований.

Аннотация: В обзоре обобщены результаты исследований сотрудников кафедры термообработки и физики металлов Уральского федерального университета, посвященных изучению процессов выделения силицидов и алюминидов в структуре и их роли в формировании комплекса механических свойств титановых сплавов. Показано, что выделение силицидов типа S1 по межфазным границам вызывает снижение ударной вязкости сплавов, а формирование силицидов S2 в α-фазе — их жаропрочности. Рассмотрено влияние α2-фазы на свойства псевдо-α-сплавов титана. Установлено, что проведением термической обработки по разным режимам можно получать двухфазную (α + α2)-структуру различных типов за счет развития в сплавах как гетерогенных, так и гомогенных превращений. Показано, что гомогенный механизм превращения обеспечивает бóльшую пластичность сплавов по сравнению с гетерогенным.

Аннотация: Рассмотрены основные преимущества аддитивных технологий в сравнении с традиционными металлургическими. Представлена классификация методов синтеза на подложке для 3D-печати металлических материалов. Рассмотрены основные виды дефектов изделий и способы их устранения. На примере титанового сплава Ti – 6Al – 4V проанализировано влияние параметров энерговложения на формирование структуры и механических свойств металлических материалов. Приведен обзор работ авторов по возможностям получения функциональных свойств, таких как коррозионная стойкость, жаропрочность титановых и железоникелевых сплавов путем управления процессами формирования кристаллографической текстуры и выделения вторых фаз за счет варьирования параметров энерговложения при синтезе материалов на подложке, включая методы селективного лазерного и электронно-лучевого сплавления.