Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины, Днепр, Украина:

С. И. Губенко, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: sigubenko@gmail.com
Э. В. Парусов, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, заведующим отделом
О. В. Парусов, канд. техн. наук, старший научный сотрудник

Исследованы особенности разрушения межфазных границ «включение — матрица» (разрыва межатомных связей неметаллического включения (НВ) и стальной матрицы) при различных термо деформа ционных и агрессивных воздействиях. Рассмотрены причины и условия образования трещин в результате декогезии (разрушения) границ «включение — матрица», связанной с концентрацией межфазных термических и деформационных напряжений. Установлено, что характер декогезии границ «включение — матрица», вызванной межфазными термическими напряжениями, обусловлен условиями нагрева и охлаждения в зависимости от вида обработки (обычный нагрев, лазерная или электромагнитная обработка), которая определяет возможности прохождения релаксационных процессов, связанных с перераспределением межфазных дефектов в указанных границах. Показаны механизмы и особенности декогезии межфазных границ «включение — матрица» при различных способах и температурах деформации. Отмечено, что расслоение границ «включение — матрица» при деформации происходит в случаях определенных типов НВ (оксиды, шпинели, некоторые сульфиды). Для различных типов включений и сталей определены параметры, характеризующие когезивную прочность межфазной границы «включение — матрица» в зависимости от условий нагружения. Показано, что декогезия границы «включение — матрица» на две свободные поверхности может быть рассмотрена как трансформация межфазных дислокаций несоответствия в поверхностные ступеньки в результате потери сопряженности. Рассмотрена роль границ «включение — матрица» в образовании трещин усталостного и усталостно-коррозионного происхождений. Показано, что под влиянием агрессивных сред и циклических напряжений происходит деградация структуры межфазных границ «включение — матрица», что связано не только с накоплением межфазных напряжений, но и с облегчением проникания вдоль указанных границ атомов поверхностно-активного вещества из окружающей среды. В результате проявляется эффект адсорбционного понижения их прочности границ «включение — матрица».

1. Губенко С. И., Ошкадеров С. П. Неметаллические включения в стали. — Киев : Наукова думка, 2016. — 528 с.
2. da Costa e Silva A. L. V. The effects of non-metallic inclusions on properties relevant to the performance of steel in structural and mechanical applications // Journal of Materials Research and Technology. 2019. Vol. 8. Р. 2408–2422.
3. Yang W., Zhang L, Ren Q. Deformation and Fracture of Non-metallic Inclusions in Steel at Different Temperatures // Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9, Iss. 6. P. 15016–15022.
4. Ожигов Л. С., Митрофанов А. С., Рыбальченко Н. Д., Крайнюк Е. А. и др. Влияние неметаллических включений в низколегированной углеродистой стали на ресурс трубопроводов АЭС // Вопросы атомной науки и техники. 2017. Т. 110. № 4. С. 59–64.
5. Котельников Г. И., Мовенко Д. А., Павлов А. В., Мотренко С. А. Модель распределения растягивающих и сжимающих напряжений в металле вокруг кальцийсодержащих неметаллических включений в водных средах // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2014. № 3. С. 10–16.
6. da Costa e Silva A. L. V. Non-metallic inclusions in steels – origin and control // Journal of Materials Research and Technology. 2018. Vol. 7. Р. 283–299.
7. Губенко С. И. Межфазные границы «включение-матрица» в сталях. Межфазные границы неметаллическое «включение-матрица» и свойства сталей. — Germany-Mauritius, Beau Bassin : Palmarium academic publishing, 2017. — 506 p.
8. Gubenko S. Role of Inclusion–Matrix Steel Interphase Boundaries in the Development of Relaxation Processes near Nonmetallic Inclusions // Metal Science and Heat Treatment. 2020. Vol. 62, Iss. 5. Р. 299–305.
9. Zhang Zh., Shao C., Wang Sh. et al. Interaction of Dislocations and Interfaces in Crystalline Heterostructures: A Review of Atomistic Studies // Crystals. 2019. Vol. 584, Iss. 9(11). Р. 1–14.
10. Панин В. Е. Физическая мезомеханика материалов // Механика твердого тела. 1999. № 5. С. 88–108.
11. Gubenko S. I. Influence of Nonmetallic Inclusions and Corrosion Products on the Wear Resistance of Railroad Wheels // Steel in Translation. 2019. Vol. 49, Iss. 6. Р. 427–431.
12. Лихтман В. И., Щукин Е. Д., Ребиндер П. А. Физико-химическая механика материалов. — М. : изд-во АН СССР, 1962. — 303 с.