Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАНОСТРУКТУРИРУЮЩЕЙ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ, УПРОЧНЕНИЕ И КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ АУСТЕНИТНОЙ ХРОМОНИКЕЛЕВОЙ СТАЛИ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-3-103-109

Полный текст:

Аннотация

Применение финишной фрикционной обработки позволяет обеспечить эффективное деформационное упрочнение и повышенную износостойкость в сочетании с высоким качеством обрабатываемой поверхности аустенитных хромоникелевых сталей. Однако поверхностная деформационная обработка может привести к снижению коррозионных свойств, обусловленному наличием a´-мартенсита деформации в поверхностном слое метастабильной аустенитной стали. В настоящей работе с использованием методов просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, измерения микротвердости и оптической профилометрии изучено влияние температуры наноструктурирующей фрикционной обработки скользящим индентором на структуру, фазовый состав, упрочнение и качество поверхности метастабильной аустенитной стали 12Х18Н10Т. Показано, что проведение фрикционной обработки в диапазоне температур от –196 до +250 °C обеспечивает близкие уровни упрочнения аустенитной стали, тогда как полнота протекания деформационного мартенситного g®a´-превращения в поверхностном слое стали сильно зависит от температуры нагружения. Фрикционная обработка при комнатной и отрицательной температурах формирует качественную поверхность стали 12Х18Н10Т с низкими значениями параметра шероховатости (Ra=75–120 нм), а повышенные температуры способствуют развитию схватывания и росту Ra до 180–270 нм. Установлено, что при фрикционной обработке в тонком поверхностном слое стали формируются фрагментированные субмикрокристаллические и нанокристаллические структуры α´-мартенсита деформации (при температуре нагружения Т=−196 °C) и аустенита (при Т=+250 °C), а также двухфазные мартенситно-аустенитные структуры (при Т=+20 °C).

Об авторах

Полина Андреевна Скорынина
Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург
Россия

инженер



Алексей Викторович Макаров
Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург
Россия

доктор технических наук, заведующий отделом материаловедения и лабораторией механических свойств



Артем Сергеевич Юровских
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург
Россия

кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией электронной микроскопии сверхвысокого разрешения



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

кандидат технических наук, старший научный сотрудник



Список литературы

1. Макаров А.В., Скорынина П.А., Осинцева А.Л., Юровских А.С., Саврай Р.А. Повышение трибологических свойств аустенитной стали 12Х18Н10Т наноструктурирующей фрикционной обработкой // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2015. № 4. С. 80–92.

2. Бараз В.Р., Федоренко О.Н. Особенности фрикционной обработки сталей пружинного класса // Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. № 11. С. 16–19.

3. Кузнецов В.П., Макаров А.В., Осинцева А.Л., Юровских А.С., Саврай Р.А., Роговая С.А., Киряков А.Е. Упрочнение и повышение качества поверхности деталей из аустенитной нержавеющей стали алмазным выглаживанием на токарно-фрезерном центре // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. № 11. С. 16–26.

4. Кузнецов В.П., Макаров А.В., Псахье С.Г., Саврай Р.А., Малыгина И.Ю., Давыдова Н.А. Трибологические аспекты наноструктурирующего выглаживания конструкционных сталей // Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17. № 3. С. 14–30.

5. Мельников П.А., Пахоменко А.Н., Лукьянов А.А. Математическая модель формирования микрорельефа шейки вала при обработке алмазным выглаживанием // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2. С. 104–111.

6. Fargas G., Roa J.J., Mateo A. Effect of shot peening on metastable austenitic stainless steels // Materials Science and Engineering A. 2015. Vol. 641. P. 290–296.

7. Бараз В.Р., Картак Б.Р., Минеева О.Н. Особенности фрикционного упрочнения аустенитной стали с нестабильной фазой // Металловедение и термическая обработка металлов. 2010. № 10. С. 20–22.

8. Balusamy T., Sankara Narayanan T.S.N., Ravichandran K., Song Park Il., Min Ho Lee. Influence of surface mechanical attrition treatment (SMAT) on the corrosion behaviour of AISI 304 stainless steel // Corrosion science. 2013. Vol. 74. P. 332–344.

9. Бараз В.Р., Федоренко О.Н. Влияние деформации трением на структуру и свойства метастабильной аустенитной хромоникелевой стали // Деформация и разрушение материалов. 2011. № 12. С. 15–18.

10. Unal O., Varol R. Surface severe plastic deformation of AISI 304 via conventional shot peening, severe shot peening and repeening // Applied Surface Science. 2015. Vol. 351. P. 289–295.

11. Hao Y., Deng B., Zhong C., Jiang Y., Li J. Effect of surface mechanical attrition treatment on corrosion behavior of 316 stainless steel // Journal of Iron and Steel Research International. 2009. Vol. 16. P. 68–72.

12. Sun Y. Sliding wear behavior of surface mechanical attrition treated AISI 304 stainless steel // Tribology International. 2013. Vol. 57. P. 67–75.

13. Коршунов Л.Г., Пушин В.Г., Черненко Н.Л., Макаров В.В. Структурные превращения, упрочнение и износостойкость никелида титана при адгезионном и абразивном изнашивании // Физика металлов и металловедение. 2010. Т. 110. № 1. С. 94–105.

14. Novelli M., Fundenbergera J-J., Bocherc P., Grosdidiera T. On the effectiveness of surface severe plastic deformation by shot peening at cryogenic temperature // Applied Surface Science. 2016. Vol. 389. P. 1169–1174.

15. Sato H., Namba A., Okada M., Watanabe Y. Temperature dependence of reverse transformation induced by shot-peening for SUS 304 austenitic stainless steel // Materials Today: Proceedings. 2015. Vol. 2S. P. S707–S710.

16. Литовченко И.Ю., Тюменцев А.Н., Аккузин С.А., Найден Е.П., Корзников А.В. Особенности мартенситных превращений и эволюция дефектной микроструктуры метастабильной аустенитной стали в процессе интенсивной пластической деформации кручением под давлением // Физика металлов и металловедение. 2016. Т. 117. № 8. С. 875–884.

17. Makarov A.V., Skorynina P.A., Yurovskikh A.S., Osintseva A.L. Effect of the technological conditions of frictional treatment on the structure, phase composition and hardening of metastable austenitic steel // AIP Conference Proceedings. 2016. Vol. 1785. № 040035. P. 040035-1–040035-4.

18. Litovchenko I.Yu., Akkuzin S.A., Polekhina N.A., Tyumentsev A.N., Naiden E.P. The features of microstructure and mechanical properties of austenitic steel after direct and reverse martensitic transformations // AIP Conference Proceedings. 2015. Vol. 1683. № 020123. P. 020123-1–020123-4.

19. Mumtaz K., Takahashi S., Echigoya J., Zhang L.F., Kamada Y., Sato M. Detection of martensite transformation in high temperature compressively deformed austenitic stainless steel by magnetic NDE technique // Journal of Materials Science. 2003. Vol. 38. № 14. P. 3037–3050.

20. Chen A.Y., Ruan H.H., Wang J. The influence of strain rate on the microstructure transition of 304 stainless steel // Acta Materialia. 2011. Vol. 59. P. 3697–3709.


Рецензия

Для цитирования:


Скорынина П.А., Макаров А.В., Юровских А.С., Осинцева А.Л. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАНОСТРУКТУРИРУЮЩЕЙ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ, УПРОЧНЕНИЕ И КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ АУСТЕНИТНОЙ ХРОМОНИКЕЛЕВОЙ СТАЛИ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2017;(3):103-109. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-3-103-109

For citation:


Skorynina P.A., Makarov A.V., Yurovskikh A.S., Osintseva A.L. THE INFLUENCE OF TEMPERATURE OF NANOSTRUCTURING FRICTIONAL TREATMENT ON THE STRUCTURAL-PHASE STATE, HARDENING AND SURFACE QUALITY OF AUSTENITIC CHROMIUM-NICKEL STEEL. Science Vector of Togliatti State University . 2017;(3):103-109. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-3-103-109

Просмотров: 11


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


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