Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МИКРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОКОАЗОТИСТОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СТАРЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ СДВИГОМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-59-66

Полный текст:

Аннотация

Разработка высокоазотистых экономнолегированных сталей является одним из перспективных направлений в создании высокопрочных, износо- и коррозионностойких материалов. В настоящей работе исследовано влияние больших пластических деформаций, реализуемых методом сдвига под давлением (СД) при комнатной температуре, на эволюцию структуры (методами электронной просвечивающей микроскопии и рентгеноструктурного анализа) и возможности упрочнения высокоазотистой (1,24 масс. % N) аустенитной стали 08Х22ГА1,24 с исходной α-ОЦК структурой металлической матрицы. Сталь была получена методом литья с противодавлением азота и подвергнута закалке от 1180 °С с последующим высокотемпературным старением при 650 °С продолжительностью 2,5 ч, формирующим ферритную (α-ОЦК) структуру с тонкими протяженными вторичными нитридами хрома Cr2N. Деформация СД состаренной при 650 °С стали с исходной феррито-нитридной структурой приводит к частичному растворению нитридов хрома и формированию наиболее однородной и диспергированной нано- и субмикрокристаллической структуры α-фазы по сравнению со структурами γ+(15–20 об. %)α, сформированными методом СД в состаренной при 550 °С и в закаленной стали с исходной аустенитной структурой матрицы. Измерениями микротвердости по методу восстановленного отпечатка установлено, что деформация СД состаренной при 650 °С стали с перлитоподобной феррито-нитридной структурой приводит к более эффективному упрочнению (до 930 HV0,025), чем у стали с исходной аустенитно-нитридной структурой после закалки, закалки и старения при 550 °С (рост твердости при СД соответственно до 830 и 890 HV0,025). По данным микроиндентирования сталь после отжига при 650 °С и СД обладает также повышенным сопротивлением упруго-пластическому деформированию при контактном механическом нагружении.

Об авторах

Алексей Викторович Макаров
Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург
Россия

доктор технических наук, заведующий отделом материаловедения и лабораторией механических свойств



Сергей Николаевич Лучко
Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург
Россия

аспирант



Елена Георгиевна Волкова
Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург
Россия

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник



Алевтина Леонтьевна Осинцева
Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург
Россия

кандидат технических наук, старший научный сотрудник



Антон Викторович Литвинов
Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург
Россия

кандидат технических наук, старший научный сотрудник



Список литературы

1. Рашев Ц. Высокоазотистые стали. Металлургия под давлением. София: Изд-во Болгарской академии наук, 1995. 268 с.

2. Gavriljuk V.G., Berns H. High nitrogen steel: structure, properties, manufacture, applications. Berlin: Springer, 1999. 378 p.

3. Банных О.А. Экономичные нержавеющие азотистые стали как перспективный заменитель легких сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2005. № 7. С. 9–13.

4. Rashev T. High Nitrogen Steels and Metallurgy under Pressure // Transaction of the Indian Institute of Metals. 2002. Vol. 55. № 4. P. 201–211.

5. Hänninen H., Romu J., Ilola R., Tervo J., Laitinen A. Effects of processing and manufacturing of high nitrogen-containing stainless steels on their mechanical, corrosion and wear properties // Journal of Materials Processing Technology. 2001. Vol. 117. № 3. P. 424–430.

6. Макаров А.В., Коршунов Л.Г., Счастливцев В.М., Черненко Н.Л., Филиппов Ю.И. Структура, трибологические и механические свойства азотсодержащих высокохромистых сталей с мартенситной основой // Физика металлов и металловедение. 2003. Т. 96. № 3. С. 101–112.

7. Rawers J.C. Wear testing of high Fe-N-C steels // Wear. 2005. Vol. 258. № 1-4 (spec. iss.). P. 32–39.

8. Саврай Р.А., Макаров А.В., Горкунов Э.С., Печеркина Н.Л., Роговая С.А., Осинцева А.Л., Калинин Г.Ю., Мушникова С.Ю. Механические характеристики азотистой аустенитной стали 04Х20Н6Г11М2АФБ при статическом растяжении в интервале температур от −70 до +140 °С // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 4. С. 100–107.

9. Митропольская С.Ю., Вичужанин Д.И., Березовская В.В., Туева Е.А. Влияние упруго-пластического деформирования на структуру и магнитные свойства высокопрочной коррозионностойкой аустенитной стали типа 03Х20АГ11Н7М2 // Металловедение и термическая обработка металлов. 2011. № 2. С. 17–21.

10. Горкунов Э.С., Задворкин С.М., Туева Е.А., Горулева Л.С., Подкорытова А.В. Влияние упругопластической деформации на структуру и магнитные свойства стали 04Х20Н6Г11М2АФБ // Деформация и разрушение материалов. 2011. № 10. С. 34–40.

11. Капуткина Л.М., Прокошкина В.Г., Крысина Н.Н. Структура и мартенситные превращения при деформации углерод- и азотсодержащих сплавов железа // Металлы. 2001. № 6. С. 80–84.

12. Костина М.В., Дымов А.В., Блинов В.М., Банных О.А. Влияние пластической деформации на структуру и свойства высокоазотистых сплавов системы Fe-Cr // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. № 1. С. 8–13.

13. Shabashov V.A., Korshunov L.G., Mukoseev A.G., Sagaradze V.V., Makarov A.V., Pilyugin V.P., Novikov S.I., Vildanova N.F. Deformation-induced phase transitions in a high-carbon steel // Materials Science and Engineering A. 2003. Vol. 346. № 1-2. P. 196–207.

14. Сагарадзе В.В., Шабашов В.А. Аномальные диффузионные фазовые превращения в сталях при интенсивной холодной деформации // Физика металлов и металловедение. 2011. Т. 112. № 2. С. 155–174.

15. Shabashov V.A., Borisov S.V., Litvinov A.V., Zamatovsky A.E., Lyashkov K.A., Sagaradze V.V., Vildanova N.F. Mechanomaking of nanostructure in nitrided Fe-Cr alloys by cyclic “dissolution–precipitation” deformation-induced transformations // High Pressure Research. 2013. Vol. 33. № 4. P. 795–812.

16. Макаров А.В., Лучко С.Н., Шабашов В.А., Волкова Е.Г., Осинцева А.Л., Заматовский А.Е., Литвинов А.В., Сагарадзе В.В. Структурно-фазовые превращения и микромеханические свойства высокоазотистой аустенитной стали, деформированной сдвигом под давлением // Физика металлов и металловедение. 2017. Т. 118. № 1. С. 55–68.

17. Горкунов Э.С., Макаров А.В., Задворкин С.М. Осинцева А.Л., Митропольская С.Ю., Буров С.В., Саврай Р.А., Роговая С.А., Рашев Ц., Жекова Л. Электромагнитный контроль фазового состава, твердости и износостойкости высокоазотистых нержавеющих сталей // Дефектоскопия. 2012. № 12. С. 19–30.

18. Теплов В.А., Пилюгин В.П., Кузнецов Р.И., Тупица Д.И., Шабашов В.А., Гундырев В.М. Фазовый ОЦК–ГЦК переход, вызываемый деформацией под давлением сплава железо–никель // Физика металлов и металловедение. 1987. Т. 64. № 1. С. 93–100.

19. Шабашов В.А., Макаров А.В., Козлов К.А., Сагарадзе В.В., Заматовский А.Е., Волкова Е.Г., Лучко С.Н. Деформационно-индуцированное растворение и выделение нитридов в аустените и феррите высокоазотистой нержавеющей стали // Физика металлов и металловедение. 2018. Т. 119. № 2. С. 193–204.

20. Ehrhart P. Atomic Defects in Metals – Ir // Atomic defects in metals. Landolt-Börnstein–Group III Condensed Matter 25. Springer, 1991. P. 242–250.

21. Berns H., Gavriljuk V., Reindner S. High interstitial stainless austenitic steels. Berlin: Springer, 2013. 367 p.

22. Page T.F., Hainsworth S.V. Using nanoindentation techniques for the characterization of coated systems: a critique // Surface and Coatings Technology. 1993. Vol. 61. № 1-3. P. 201–208.

23. Петржик М.И., Левашов Е.А. Современные методы изучения функциональных поверхностей перспективных материалов в условиях механического контакта // Кристаллография. 2007. Т. 52. № 6. С. 1002–1010.

24. Cheng Y.T., Cheng C.M. Relationships between hardness, elastic modulus and the work of indentation // Applied Physics Letters. 1998. Vol. 73. № 5. P. 614–618.

25. Mayrhofer P.H., Mitterer C., Musil J. Structure-property relationships in single- and dual-phase nanocrystalline hard coatings // Surface and Coatings Technology. 2003. Vol. 174-175. P. 725–731.


Рецензия

Для цитирования:


Макаров А.В., Лучко С.Н., Волкова Е.Г., Осинцева А.Л., Литвинов А.В. СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МИКРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОКОАЗОТИСТОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СТАРЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ СДВИГОМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2017;(4):59-66. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-59-66

For citation:


Makarov A.V., Luchko S.N., Volkova E.G., Osintseva A.L., Litvinov A.V. THE STRUCTURE, PHASE COMPOSITION AND MICROMECHANICAL CHARACTERISTICS OF HIGH-NITROGEN AUSTENITIC STEEL AFTER HIGH-TEMPERATURE AGEING AND DEFORMATION BY SHEAR UNDER PRESSURE. Science Vector of Togliatti State University . 2017;(4):59-66. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-59-66

Просмотров: 15


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)