CC BY
9
МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ К ПОДБОРКЕ СТАТЕЙ
«ПРОЧНОСТЬ И ПЛАСТИЧНОСТЬ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВНЕШНИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ»
В.Е. Громов E-mail: gromov@physics.sibsiu.ru Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия
PREFACE TO THE COLLECTION OF ARTICLES
«STRENGTH AND PLASTICITY OF MATERIALS UNDER EXTERNAL ENERGY
INFLUENCES»
V.E. Gromov E-mail: gromov@physics.sibsiu.ru Siberian State Industrial University, Novokuznetsk, Russia
Настоящая подборка статей посвящена 90-летию кафедры физики имени профессора В.М. Финкеля (в настоящее время кафедра естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля) института фундаментального образования Сибирского государственного индустриального университета и ее научной школе «Прочность и пластичность материалов при внешних энергетических воздействиях». Эта кафедра является мощным научно-педагогическим коллективом с оригинальной физической тематикой, занимающимся проблемами прочности и пластичности твердых тел. Процесс становления коллектива генетически связан с руководством кафедрой профессором Виктором Моисеевичем Финкелем, чье имя она сейчас носит. Его приемники профессор Лев Борисович Зуев и нынешний заведующий профессор Виктор Евгеньевич Громов сохранили и преумножили научно-исследовательские традиции коллектива кафедры.
Школа органично объединяет три научных направления: фундаментальное (изучение физических механизмов внешних электромагнитных воздействий на прочность и пластичность материалов), прикладное (использование достижений физического материаловедения в современных технологиях обработки металлов давлением) и методическое (аппаратурное обеспечение экспериментов в области физики прочности и пластичности). Таким образом, свое 90-летие кафедра, как и весь университет, встречают достойно с обоснованной уверенностью в будущем.
В рамках работ, проводимых коллективом кафедры, решены задачи оценки напряженно-деформированного состояния материала и эволюции субструктуры при волочении и холодной объемной штамповке, что позволило разработать основы технологии безкислотного удаления окалины; проведен комплекс исследований влияния легирования сталей азотом на механические и технологические свойства; установлены причины ухудшения свойств металла пароперегревателей и паропроводов и предложены рекомендации по контролю состояния металла с помощью неразрушающих методов; разработаны перспективные способы и технологии повышения эксплуатационных характеристик рельсовой стали; реализована методика электростимулированного восстановления усталостного ресурса деталей; развиты принципы синергетики для электростимули-рованной пластичности; внедрена технология прокатки листовой стали в валках переменного сечения; установлены закономерности эволюции градиентных структурно-фазовых состояний при различных сложных видах деформации и обработки поверхностей потоками электронных пучков и плазмой; установлена физическая природа влияния слабых электрических потенциалов, переменных и постоянных магнитных полей на пластическую деформацию металлов; разработаны физико-технические основы термомеханического упрочнения стальной арматуры плазменного упрочнения валков; выявлены механизмы формирования нано-размерных фаз и упрочнения низкоуглеродистой
Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 1 (31), 2020
стали при термомеханической обработке и чугунных валков при плазменной обработке; установлены основные закономерности и природа формирования структурно-фазовых состояний поверхностных слоев металлов и сплавов при одно- и двухкомпонентном электровзрывном легировании и последующей электронно-пучковой обработке; разработаны физико-математические модели процессов упрочнения поверхности металлов и сплавов при различных видах внешних энергетических воздействий; сформирован банк данных о закономерностях формирования структурно-фазовых состояний и дислокационной субструктуры, распределения атомов углерода в головке длинномерных дифференцированно закаленных рельсов по центральной оси и по выкружке после длительной эксплуатации; изучен градиентный характер структуры, фазового состава и дефектной субструктуры, характеризующейся закономерным изменением скалярной и избыточной плотности дислокаций, кривизны кручения кристаллической решетки и степени деформационного преобразования структуры пластинчатого перлита по сечению головки рельсов; выявлена физическая природа и механизмы упрочнения поверхностных слоев рельсов по различным направлениям при длительной эксплуатации.
За последние тридцать лет в научной школе «Прочность и пластичность материалов при внешних энергетических воздействиях» защищены более 50 кандидатских и докторских диссертаций, сделаны три научных открытия, зарегистрированных Международной академией авторов изобретений открытий и Российской академией естественных наук, издано свыше 100 монографий (в том числе три на английском языке в Кембридже) и 4000 статей и тезисов докладов.
Выяснение физических механизмов формирования и эволюции структурно-фазовых состояний и дислокационной субструктуры в сталях и сплавах при внешних энергетических воздействиях - одна из важнейших задач физики твердого тела. Экспериментальные исследования структур и фазового состава, формирующихся в сечении изделий в результате таких воздействий, очень важны для понимания физической природы превращений, поскольку позволяют целенаправленно изменять структуру и эксплуатационные параметры изделий. При этом получение комплекса необходимых высоких прочностных и пластических свойств требует понимания физических механизмов и природы структурно-фазовых изменений на всех масштабных усло-
виях: от макро- до нано-. Значительная роль в решении фундаментальных и прикладных задач принадлежит теоретическим подходам и модельным представлениям.
Спектр способов внешних энергетических воздействий достаточно широк: традиционные виды химико-термической и термомеханической обработок, лазерная, плазменная, ультразвуковая обработки, электронные и ионные пучки и т.д. Способы поверхностного модифицирования с использованием концентрированных потоков энергии, таких как лазерное излучение, мощные электронные и ионные пучки, плазменные потоки и струи, являются очень экономичными. Они позволяют проводить обработку локально, только в тех местах, которые непосредственно испытывают разрушение в процессе эксплуатации детали. Один из таких конструктивно простых способов, получивших развитие в последнее десятилетие, состоит в легировании поверхности импульсными плазменными струями, формируемыми при электрическом взрыве проводников. Электровзрывное легирование (ЭВЛ) проводится с оплавлением поверхности, а распределение легирующих элементов по глубине осуществляется конвективными процессами. Улучшение качества поверхности после ЭВЛ эффективно достигается при дополнительной электронно-пучковой обработке.
Слабые и сильные электомагнитные поля и токи вот уже на протяжении последних 50 лет являются эффективным инструментом управления прочностью и пластичностью. Огромный объем выполненных исследований показал актуальность и практическую значимость этих методов в физике конденсированного состояния.
Получение покрытий с высокими эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими повышение надежности и долговечности работы изделий в экстремальных условиях, характеризующихся повышенными механическими нагрузками, износом, коррозией, наличием агрессивных сред и циклическим воздействием, является фундаментальной задачей.
Особенность всех статей выпуска в том, что они идейно и стилистически находятся в рамках научной школы «Прочность и пластичность материалов при внешних энергетических воздействиях» и их логически легко отнести к основным направлениям исследований школы.
© 2020 г. В.Е. Громов Поступила 24 января 2020 г.
