Соответствует государственным общеобразовательным стандартам подготовки бакалавров по направлениям 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов», 22.03.02 «Металлургия», 15.03.01 «Машиностроение» (профиль «Процессы и машины обработки металлов давлением»), подготовки магистров по направлениям 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов», 22.04.02 «Металлургия». Изложены физические основы пластической обработки металлов. Рассмотрены свойства и поведение вакансий, примесных атомов, дислокаций, границ, их взаимодействия и взаимопревращения. Описаны механизмы пластической деформации – скольжение дислокаций, ротации и образование переориентированных областей в кристаллах, механизмы возникновения новых границ и фрагментов во время пластической деформации. Показано, что свойства металла определяются его структурой – количеством и распределением дефектов кристаллического строения. Для описания структуры металла использованы представления теории самоорганизации в неравновесных системах, а в качестве интегрально-вероятностной характеристики структуры выбрана статистическая (конфигурационная) энтропия. Дана ее взаимосвязь с прочностными и пластическими характеристиками металла. Объясняются закономерности и аномалии изменений пластичности и сопротивления деформации как основных свойств металлов и сплавов. Показано, что практически все свойства металлов определяются структурой и ее изменением. Рассмотрены современные методы физического и математического моделирования процессов структурообразования, лежащие в основе создания цифровых аналогов промышленных технологий горячей деформации. Изложены принципы управления структурой и свойствами сталей. Рекомендуется аспирантам, специализирующимся в области управления свойствами металлических материалов и разработки новых технологий пластической обработки.

• ОГЛАВЛЕНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ. СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ - ОТ ПРОСТОГО К СЛОЖНОМУ
• Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ИДЕАЛЬНЫХ КРИСТАЛЛОВ
• 1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
• 1.2. ВЗАИМОСВЯЗЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИИ НАПРЯЖЕНИЙ В МЕТАЛЛЕ
• 1.3. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ НА РАЗРЫВ
• 1.4. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ НА СДВИГ
• Глава 2. ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ
• 2.1. ЭНЕРГИЯ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ВАКАНСИЙ
• 2.2. КОНЦЕНТРАЦИЯ ВАКАНСИЙ
• 2.3. МИГРАЦИЯ ВАКАНСИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
• 2.4. МИГРАЦИЯ ВАКАНСИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОЛЕЙ УПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЙ
• 2.5. ТЕНДЕНЦИИ В ПОВЕДЕНИИ ВАКАНСИЙ - ОБРАЗОВАНИЕ ИЛИ РАСТВОРЕНИЕ МИКРОПОР?
• 2.6. ГЕНЕРАЦИЯ НЕРАВНОВЕСНЫХ ВАКАНСИЙ ВО ВРЕМЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕФОРМИРОВАННОГО МЕТАЛЛА
• 2.7. ДИФФУЗИЯ ВАКАНСИЙ
• ИТОГИ ГЛАВЫ
• Глава 3. ДИСЛОКАЦИИ
• 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
• 3.2. КОНТУР И ВЕКТОР БЮРГЕРСА
• 3.3. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ КАК ДВИЖЕНИЕ ДИСЛОКАЦИЙ
• 3.4. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЕР ДЛЯ СКОЛЬЖЕНИЯ ДИСЛОКАЦИЙ
• 3.5. НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ДИСЛОКАЦИИ
• 3.6. ЭНЕРГИЯ ДИСЛОКАЦИИ
• 3.7. СИЛА, ДЕЙСТВУЮЩАЯ НА ДИСЛОКАЦИЮ
• 3.8. ДИСЛОКАЦИОННЫЕ КОНФИГУРАЦИИ
• 3.9. ПРИБЛИЖЕНИЕ ЛИНЕЙНОГО НАТЯЖЕНИЯ
• 3.10. РАЗМНОЖЕНИЕ ДИСЛОКАЦИЙ
• 3.11. ДИСЛОКАЦИОННЫЕ РЕАКЦИИ
• 3.12. ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ДИСЛОКАЦИИОТ НАПРЯЖЕНИЯ
• 3.13. ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ДИСЛОКАЦИЙ
• 3.14. ПОЛНЫЕ И ЧАСТИЧНЫЕ ДИСЛОКАЦИИ. РАСЩЕПЛЕННЫЕ ДИСЛОКАЦИИ
• 3.15. УПРОЧНЕНИЕ ЗА СЧЕТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ПРИМЕСНЫМИ АТОМАМИ И ВКЛЮЧЕНИЯМИ
• ИТОГИ ГЛАВЫ
• 4. ПЛОСКИЕ ДЕФЕКТЫ
• 4.1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
• 4.2. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ГРАНИЦАХ
• 4.3. ЗЕРНОГРАНИЧНЫЕ ДИСЛОКАЦИИ
• 4.4. НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ГРАНИЦ
• 4.5. ОБРАЗОВАНИЕ НОВЫХ ГРАНИЦ ВО ВРЕМЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
• 4.6. УПРОЧНЯЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ ГРАНИЦ ЗЕРЕН
• ИТОГИ ГЛАВЫ
• 5. СТРУКТУРА ДЕФОРМИРОВАННОГО МЕТАЛЛА. МЕХАНИЗМЫ ДЕФОРМАЦИИИ УПРОЧНЕНИЯ
• 5.1. ТРЕХМЕРНАЯ СЕТКА ДИСЛОКАЦИЙ
• 5.2. СКОПЛЕНИЕ ДИСЛОКАЦИЙ
• 5.3. ДИСЛОКАЦИОННАЯ СТЕНКА
• 5.4. ДИСЛОКАЦИОННЫЕ СПЛЕТЕНИЯ, КЛУБКИ И ЖГУТЫ
• 5.5. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРИ БОЛЬШИХ ДЕФОРМАЦИЯХ. РОТАЦИОННАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ
• 5.5.1. Полосы скольжения
• 5.5.2. Полосы сброса
• 5.5.3. Фрагментация
• 5.6. МОДЕЛЬ «ХИЩНИК - ЖЕРТВА» ДЛЯ ОПИСАНИЯ ПРЕВРАЩЕНИЙ ДЕФЕКТОВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
• 5.7. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ПРИОБРАЗОВАНИИ ФРАГМЕНТИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ
• 5.8. ДВОЙНИКОВАНИЕ – ОСОБЫЙ ВИД ПЕРЕОРИЕНТАЦИИ В КРИСТАЛЛАХ
• 5.9. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА(НА ПРИМЕРЕ ХОЛОДНОКАТАННОГО РЕНИЯ)
• ИТОГИ ГЛАВЫ
• Глава 6. ИНТЕГРАЛЬНО-ВЕРОЯТНОСТНОЕ ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ
• 6.1. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ЭНТРОПИИ. ХАОС И УПОРЯДОЧЕННОСТЬ
• 6.2. СОВРЕМЕННЫЙ ЭТАП В РАЗВИТИИ ТЕОРИИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
• 6.3. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ЭНТРОПИЯ -ИНТЕГРАЛЬНО-ВЕРОЯТНОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
• 6.4. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ЭНТРОПИИ
• 6.4.1. Калориметрический метод
• 6.4.2. Метод обобщенных реологических моделей
• 6.4.3. Метод определения структурной энтропии по деформационному упрочнению и напряжению начала пластической деформации
• 6.5. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ЭНТРОПИИ ScтрИ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ s max
• 6.6. ТЕМПЕРАТУРНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ И СТРУКТУРНОЙ ЭНТРОПИИ
• 6.7. ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ ЭНТРОПИИИ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙДЕФОРМАЦИИ
• 6.8. ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРУКТУРНОЙ ЭНТРОПИИ,ПРОЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТИ
• 6.8.1. Структурная энтропия и предел текучести
• 6.8.2. Взаимосвязь предела текучести и пластичности
• ИТОГИ ГЛАВЫ
• Глава 7. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗУПРОЧНЕНИЕ ДЕФОРМИРОВАННОГО МЕТАЛЛА
• 7.1. СТАДИИ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗУПРОЧНЕНИЯ
• 7.2. ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗУПРОЧНЕНИЯ
• 7.2.1. Образование зародышей динамической рекристаллизации
• 7.2.2. Образование зародышей статической рекристаллизации. Критический размер зародыша
• 7.2.3. Рост зародышей новых зерен во время рекристаллизации
• 7.2.4. Собирательная рекристаллизация
• 7.2.5. Cамоорганизация формы зерен при миграции границы
• 7.3. КИНЕТИКА МИГРАЦИИ ГРАНИЦ
• 7.4. МИГРАЦИЯ ГРАНИЦ - МЕХАНИЗМ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ
• 7.4.1. Взаимодействие границ с атомами примесных или легирующих элементов
• 7.4.2. Взаимодействие границ и дислокаций
• 7.4.3. Взаимодействие границ между собой
• 7.4.4. Взаимодействие с включениями
• 7.4.5. Взаимодействие со свободной поверхностью
• ИТОГИ ГЛАВЫ
• ГЛАВА 8. СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ
• 8.1. Основные представления о сопротивлении деформации. Реологическая модель (механический аналог) сопротивления деформации
• 8.2. ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ В ОТСУТСТВИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ И ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗУПРОЧНЕНИЯ
• 8.3. ПОТЕРЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ – МОМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ШЕЙКИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ
• 8.4. УСЛОВИЕ ПЛАСТИЧНОСТИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ
• 8.5. СТРУКТУРНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ МЕТАЛЛОВ
• 8.5.1. Базовая составляющая предела текучести металла. Ориентационная зависимость напряжений пластического течения в монокристаллах и поликристаллах
• 8.5.2. Влияние легирующих элементов
• 8.5.3. Влияние дисперсных частиц
• 8.5.4. Влияние плотности дислокаций
• 8.5.5. Влияние границ
• 8.6. ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА,ТЕМПЕРАТУРЫ И СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИИ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ
• 8.7. ВЛИЯНИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ НА ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ДЕФОРМАЦИИ
• 8.8. РЕЛАКСАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙИ ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ
• 8.9. ОПЫТЫ НА РЕЛАКСАЦИЮ НАПРЯЖЕНИЙ. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ РЕЛАКСАЦИИ. ПЛОТНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ВРЕМЕН РЕЛАКСАЦИИ
• 8.10. ИСПЫТАНИЯ НА ДВОЙНОЕ НАГРУЖЕНИЕ.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВКЛАДОВ ВОЗВРАТА И РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ
• 8.11. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ РЕЛАКСАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА
• 8.11.1. Влияние температуры металла
• 8.11.2. Влияние движущих сил миграции границ зерен
• 8.11.3. Влияние размера зерна
• 8.11.4. Влияние полиморфных превращений
• 8.12. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ
• 8.12.1. Расчет напряжений (ε) для произвольной температуры при отсутствии релаксации напряжений
• 8.12.2. Использование методов теории управления для синтеза модели релаксации напряжений
• 8.12.3. Синтез математической модели сопротивления деформации
• ИТОГИ ГЛАВЫ
• Глава 9. ЦИФРОВЫЕ АНАЛОГИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ СТАЛЕЙ
• 9.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ЦИФРОВЫХ АНАЛОГОВ ГОРЯЧЕЙ ПРКАТКИ
• 9.2. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О РАСПРЕДЕЛЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ОБЪЕМУ МЕТАЛЛА
• 9.3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКЕ СТАЛЕЙ
• 9.4. РОСТ ЗЕРНА АУСТЕНИТА
• 9.5. КРИВЫЕ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ σТ,ε,ε
• 9.6. ДИНАМИЧЕСКАЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ
• 9.6.2. Результаты экспериментальных исследованийи моделирования напряжений пластического течения
• 9.6.3 Динамический возврат
• 9.6.4. Результаты моделирования напряжения пластического течения
• 9.7. СТАТИЧЕСКАЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ
• 9.7.1. Результаты экспериментальных исследований статической рекристаллизации
• 9.7.2. Моделирование статической рекристаллизации с учетом влияния возврата
• 9.8. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ С УЧЕТОМ ВОЗВРАТА И ВЫДЕЛЕНИЯ КАРБОНИТРИДОВ НИОБИЯ В ДЕФОРМИРОВАННОМ АУСТЕНИТЕ
• 9.8.1. Индуцированное деформацией выделение карбонитридов микролегирующих элементов
• 9.8.2. Моделирование выделения карбонитридов в деформированном аустените
• 9.9. ИНТЕГРАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ ВОЗВРАТА, РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ВЫДЕЛЕНИЯ КАРБОНИТРИДОВ
• 9.9.1. Краткое описание подходов к учету эффектов взаимодействия
• 9.9.2. Калибровка интегральной модели и сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными
• 9.9.3. Экспериментальный метод определения температур выпадения упрочняющих карбонитридных фази температур начала фазовых превращений методом многократной деформации
• 9.10. КИНЕТИКА МЕТАДИНАМИЧЕСКОЙ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ
• ИТОГИ ГЛАВЫ
• Глава 10. РАЗРУШЕНИЕ И ПЛАСТИЧНОСТЬ МЕТАЛЛОВ
• 10.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
• 10.2. КРАТКИЙ АНАЛИЗ КРИТЕРИЕВ РАЗРУШЕНИЯ
• 10.3. ЭНТРОПИЙНЫЙ КРИТЕРИЙ РАЗРУШЕНИЯ
• 10.4. ПУТИ РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНЫ
• 10.5. ДИСЛОКАЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН
• 10.6. КЛАССИФИКАЦИЯ ТРЕЩИН
• 10.7. КРИТЕРИИ РАЗРУШЕНИЯ, РЕАЛИЗУЕМЫЕ В КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММАХ
• 10.8. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ КРИТЕРИЯ РАЗРУШЕНИЯ КОКРОФТА-ЛАТАМА
• 10.9. МЕРЫ БОРЬБЫ С ПРЕЖДЕВРЕМЕННЫМ РАЗРУШЕНИЕМ
• 10.10. ЗАКОНОМЕРНОСТИ И АНОМАЛИИ ПЛАСТИЧНОСТИ
• 10.11. ЗАВИСИМОСТЬ ПЛАСТИЧНОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
• 10.12. ЗАВИСИМОСТЬ ПЛАСТИЧНОСТИ ОТ СХЕМЫ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ
• 10.13. ЗАВИСИМОСТЬ ПЛАСТИЧНОСТИ ОТ СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИИ
• 10.14. АНОМАЛИИ ПЛАСТИЧНОСТИ
• 10.15. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИНТЕРВАЛ ХРУПКОСТИ ЛИТОЙ СТАЛИ
• 10.15.1. Имитация условий затвердевания металла в зоне вторичного охлаждения УНРС
• 10.15.2. Результаты исследования температурного интервала хрупкости
• 10.16. ИЗМЕНЕНИЕ ПЛАСТИЧНОСТИ ЛИТОЙ СТАЛИПРИ НАГРЕВЕ И ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
• 10.17. СВЕРХПЛАСТИЧНОСТЬ
• 10.17.1. Факторы, определяющие сверхпластичность
• 10.17.2. Краткий обзор теоретических моделей СПД
• 10.17.3. СПД, как подобие резонанса
• ИТОГИ ГЛАВЫ
• Глава 11. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ
• 11.1. ДЕФОРМАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАННОЕ ФЕРРИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ
• 11.2. ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ НА ПРОЦЕССЫ РАСПАДА АУСТЕНИТА
• 11.2.1. Влияние деформационного упрочнения на интенсивность зарождения низкотемпературной фазы
• 11.2.2. Влияние упрочнения на кинетику распада аустенита
• 11.3. ПЛАСТИЧНОСТЬ, НАВЕДЕННАЯ МАРТЕНСИТНЫМ ПРЕВРАЩЕНИЕМ
• 11.3.1. Общие черты мартенситного превращения и пластической деформации
• 11.3.2. Движущие силы мартенситного превращения
• 11.3.3. Использование условия пластичности для расчета температур мартенситного превращения
• 11.3.4. Движущие силы мартенситных превращений в безуглеродистых сплавах и чистых металлах
• 11.3.5. Термическая стабилизация аустенита
• 11.3.6. О тепловом эффекте превращения
• 11.3.7. О температурном гистерезисе МП
• 11.3.8. О природе эффекта памяти формы
• 11.4. МЕХАНИЧЕСКИЙ АНАЛОГ СРЕДЫ С ОБРАТИМЫМИ МАРТЕНСИТНЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ
• 11.4.1. Превращение под действием внешнего напряжения
• 11.4.2. Превращение при отсутствии внешних напряжений
• 11.4.3. Обратимость превращений. Псевдоупругость и термоупругость
• 11.5. ПОВЫШЕНИЕ ДЕФОРМИРУЕМОСТИ СТАЛЕЙС ОСТАТОЧНЫМ АУСТЕНИТОМ ЗА СЧЕТ TRIP-ЭФФЕКТА
• 11.6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЕЙ С ОСТАТОЧНЫМ АУСТЕНИТОМ
• ИТОГИ ГЛАВЫ
• Список использованной литературы