Microstructure and Texture in Steels

«Microstructure and Texture in Steels and Other Materials» представляет собой сборник статей, посвящённых экспериментальным и теоретическим аспектам эволюции кристаллографической текстуры и микроструктуры при обработке сталей и некоторых других материалов.

Среди рассматриваемых тем — взаимосвязь обработки, микроструктуры, текстуры и свойств в различных видах сталей, включая новейшие марки. Особое внимание уделено представлению последних достижений в характеризации текстуры и микроструктуры, а также в моделировании. Включённые работы написаны известными специалистами из академической науки и промышленного сектора исследований и разработок, что даст читателю современное и углублённое знание предмета.

Благодаря этим качествам ожидается, что «Microstructure and Texture in Steels and Other Materials» поможет знакомить работающих в этой области сотрудников академической науки и исследований и разработок с современными достижениями науки о микроструктуре и инженерии материалов.

Когда я представляю доклад о «Последних достижениях в обработке стали», меня иногда спрашивают, осталось ли что-нибудь открывать после полутора столетий исследований сталей. «Разве всё, что можно было узнать, к настоящему времени ещё не установлено?» — говорят они. Обычно я отвечаю цитатой из ответа Альберта Эйнштейна в подобных случаях. Этот великий учёный просто говорил: «Когда расширяется радиус знания, растёт и окружность невежества». На самом деле из-за линейной зависимости между радиусом и окружностью он даже преуменьшал степень, в которой граница между «известным» и «неизвестным» расширяется с прогрессом науки. Возможно, ему следовало использовать радиус сферы как образ известного или даже радиус четырёх- или пятимерной сферы! Тогда площадь границы росла бы гораздо быстрее.

Это становится совершенно очевидным, когда мы обращаемся к докладам, представленным на Международной конференции по микроструктуре и текстуре сталей 2008 года в Джамшедпуре (MATS2008).

В данном случае двадцать три приглашённых доклада и одиннадцать присланных докладов, собранных в этих трудах, демонстрируют впечатляющие глубину и новизну, которые заинтересовали бы старого Альберта, будь он с нами. Хотя мечи изготавливают веками и существуют древние знания об эффективных методах закалки, мы всё ещё узнаём удивительные вещи о мартенсите, его свойствах и способах его получения. Что касается деформации, теперь мы вошли в область «интенсивной пластической деформации» и открываем прежде невообразимые свойства и характеристики деформированных образцов. Интересно, станет ли асимметричная прокатка процессом, пригодным для промышленности. И сможем ли мы разработать практичные и полезные способы получения ультрамелкозернистых сталей?

В области текстур происходит очень многое. Здесь описаны некоторые замечательные достижения трёхмерной рентгеновской дифракции. По мере продолжающегося роста мощности и быстродействия компьютеров моделирование методами кристаллической пластичности даёт всё более глубокое понимание поведения металлов. Широкая доступность приставок для дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD) в электронных микроскопах подняла металлографию на прежде недостижимую высоту! Теперь на таком оборудовании можно одновременно получать подробные топологические и кристаллографические сведения и даже проводить испытания in situ — как механические, так и термические. Подробности некоторых из этих подходов были представлены на конференции и включены в её труды.

Часть привлекательности исследований стали заключается в сложности её микроструктур. Помимо аустенита, феррита и мартенсита, мы должны уметь учитывать эффекты, возникающие из-за присутствия перлита, бейнита, различных выделений, включений, сегрегантов на границах зёрен, а с недавних пор — даже двойников. Кроме того, существуют нанокристаллические структуры с особыми собственными свойствами. Число микроструктур, которые можно исследовать, почти не ограничено.

Изучение работ в этом томе убедит даже скептика, что радиус нашей сферы знания за недавнее время значительно увеличился и в результате граница с неизвестным растянулась ещё сильнее.

Университет Макгилла Джон Дж. Джонас 14 августа 2008 года

Этот том представляет собой сборник работ, представленных на Международной конференции «Микроструктура и текстура сталей», проходившей в Джамшедпуре 5–7 февраля 2008 года.

Текстура и микроструктура наряду с химическим составом являются ключевыми факторами, управляющими свойствами инженерных материалов. Проектирование любого инженерного изделия требует надлежащего знания этих двух параметров. Текстура и микроструктура развиваются при термомеханической обработке материалов. Эти процессы составляют важнейшие этапы производственного маршрута, особенно для сталей автомобильного применения. Поэтому вполне естественно, что они должны быть предметом интенсивных исследований. Именно поэтому темой этой международной конференции стали микроструктура и текстура сталей. Конференцию совместно организовали подразделение исследований и разработок Tata Steel и Джамшедпурское отделение Индийского института металлов по случаю столетия Tata Steel и семидесятилетия подразделения исследований и разработок компании.

В последнее время наука об обработке сталей приобрела новые измерения. Поиск более прочных и лучше формуемых сталей привёл к новым подходам к оптимальному проектированию материалов и компонентов. Влияние обработки стали на эволюцию текстуры и микроструктуры вновь стало предметом пристального изучения. В частности, появление новых методов, таких как микроскопия ориентационных изображений, определение локальной текстуры синхротронным излучением, а также новые подходы к моделированию и имитации микроструктуры и текстуры привели к более глубокому пониманию предмета. На конференции каждый из этих аспектов подробно рассматривался специалистами соответствующих областей.

Конференция также охватила новые разработки, включая получение ультрамелкозернистых и наноструктурированных материалов. Рассматривались и материалы, отличные от сталей, поскольку они позволяют наглядно показать механизмы и применение современных средств характеризации.

Содержание тома организовано для удобства читателей. Работы во вводном разделе посвящены основам текстуры и микроструктуры сталей. Они также охватывают новые направления, такие как инженерия границ зёрен.

Во втором разделе рассматриваются темы прикладных исследований по управлению микроструктурой и текстурой сталей. Раздел включает объёмные и поверхностные характеристики, в том числе покрытия, проектирование новых сталей для специализированных применений и новые концепции проектирования микроструктуры.

Третий раздел посвящён моделированию текстуры и микроструктуры. За ним следует раздел о специализированных методах характеризации для исследования микроструктуры и текстуры.

Следующий раздел содержит работы о специальных процессах и материалах. Включены также некоторые работы об экзотических материалах, таких как железоалюминиевые сплавы.

Помимо приглашённых докладов, том содержит работы, представленные молодыми исследователями из разных стран.

Поскольку книга рассматривает не только стали, она получила название «Текстура и микроструктура сталей и других материалов».

Мы надеемся, что читатель найдёт в сборнике современное изложение актуальных вопросов, концепций, методов и идей, связанных с наукой о текстуре и микроструктуре.

Мы признательны всем докладчикам, принявшим наше приглашение и проделавшим трудный путь из разных уголков мира, чтобы присутствовать и поделиться своими знаниями. Мы благодарим делегатов и направившие их организации за проявленный интерес, а спонсоров конференции — за поддержку этих усилий. Мы искренне благодарны Индийскому институту металлов за совместную организацию конференции и издателю Springer Link Pvt. Ltd. за любезное согласие опубликовать её труды. И наконец, благодарим всех, кто работал за сценой, чтобы конференция стала большим успехом.

Редакторы выражают благодарность руководству Tata Steel за поддержку и содействие.