Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

НАНОСТРУКТУРИРУЮЩИЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ ФРИКЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКИЕ ОБРАБОТКИ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2016-4-30-37

Полный текст:

Аннотация

Коррозионностойкие аустенитные хромоникелевые стали обладают низкими прочностными свойствами, которые не могут быть улучшены термической обработкой. Использование фрикционной обработки в качестве финишной операции позволяет обеспечить повышенную износостойкость, эффективное деформационное упрочнение и высокое качество обрабатываемой поверхности стали 12Х18Н10Т. При эксплуатации и на стадии технологических операций изделия из аустенитной стали могут быть подвержены термическому воздействию. В настоящей работе с использованием методов просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и измерения микротвердости изучено влияние нагрева в диапазоне температур 100–750 °С на структурно-фазовое состояние и микротвердость стали 12Х18Н10Т, подвергнутой фрикционной обработке, а также рассмотрены возможности упрочнения метастабильной аустенитной стали комбинированными фрикционно-термическими обработками. Установлено, что при фрикционной обработке в поверхностном слое стали возникает 65 об. % α'-мартенсита деформации, а микротвердость возрастает до HV 0,025=690. Двухчасовой отжиг при 450 °С обеспечивает сохранение в структуре 60 об. % α'-фазы и дополнительное повышение твердости поверхности до HV 0,025=900 за счет выделения из мартенсита деформации наноразмерных карбидов Cr23C6 и упрочнения ими нано- и субмикрокристаллических мартенситно-аустенитных структур, сформированных в поверхностном слое стали фрикционной обработкой. В результате нагрева до 650 °С на поверхности стали образуется аустенитная субмикро- и нанокристаллическая структура с твердостью HV 0,025=630, превышающей исходную твердость аустенитной стали в закаленном состоянии почти в 3 раза. На основании полученных результатов предложены два режима наноструктурирующих комбинированных деформационно-термических обработок, которые включают фрикционную обработку и последующие отжиги при температурах 450 и 650 °С.

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



Полина Андреевна Скорынина
Институт машиноведения 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



Список литературы

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Lee H., Kim D., Jung J., Pyoun Y., Shin K. Influence of peening on corrosion properties of AISI 304 stainless steel // Corrosion science. 2009. Vol. 51. P. 2826–2830.

5. Mordyuk B.N., Prokopenko G.I. Ultrasonic impact peening for the surface properties’ management // Journal of Sound and Vibration. 2007. Vol. 308. P. 855–866.

6. Suyitno, Arifvianto B., Widodo T.D., Mahardika M., Dewo P., Salim U.A. Effect of cold working and sandblasting on the microhardness, tensile strength and corrosion resistance of AISI 316L stainless steel // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2015. Vol. 19. № 12. P. 1093–1099.

7. Hajian M., Abdollah-zadeh A., Rezaei-Nejad S.S., Assadi H., Hadavi S.M.M., Chung K., Shokouhimehr M. Microstrusture and mechanical properties of friction stir processed AISI 316L stainless steel // Materials and Design. 2015. Vol. 67. P. 82–94.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Макаров А.В., Соболева Н.Н., Саврай Р.А., Малыгина И.Ю. Повышение микромеханических свойств и износостойкости хромоникелевого лазерного покрытия финишной фрикционной обработкой // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 4. С. 60–67.

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

13. 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. № 2-2. С. 104–111.

14. Макаров А.В., Коршунов Л.Г., Осинцева А.Л. Способ обработки стальных изделий: патент РФ № 2194773, 2002.

15. Макаров А.В., Саврай Р.А., Горкунов Э.С., Юровских А.С., Малыгина И.Ю., Давыдова Н.А. Структура, механические характеристики, особенности деформирования и разрушения при статическом и циклическом нагружении закаленной конструкционной стали, подвергнутой комбинированной деформационно-термической наноструктурирующей обработке // Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17. № 1. С. 5–20.

16. Рудской А.И., Коджаспиров Г.Е. Ультрамелкозернистые металлические материалы. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. 360 с.

17. Roland T., Retraint D., Lub K., Luc J. Enhanced mechanical behavior of a nanocrystallised stainless steel and its thermal stability // Materials Science and Engineering A. 2007. Vol. 445-446. P. 281–288.

18. Huang J. X., Ye X. N., Gu J. Q., Xu Z. Effect of thermomechanical treatment on microstructure and mechanical properties of AISI 301LN stainless steel // Ironmaking and steelmaking. 2012. Vol. 39. № 8. P. 568–573.

19. Ma Y., Jin J.-E., Lee Y.-K. A repetitive thermomechanical process to produce nano-crystalline in a metastable austenitic steel // Scripta Materialia. 2005. Vol. 52. P. 1311–1315.

20. Johannsen D.L., Kyrolainen A., Ferreira P.J. Influence of annealing treatment on the formation of nano/submicron grain size AISI 301 austenitic stainless steels // Metallurgical and Materials Transactions: A. 2006. Vol. 37A. P. 2325–2338.

21. Bakhsheshi-Rad H. R., Haerian B., Najafizadeh A., Idris M. H., Kadir M. R. A., Hamzah E., Daroonparvar M. Cold deformation and heat treatment influence on the microstructures and corrosion behavior of AISI 304 stainless steel // Canadian metallurgical quarterly. 2013. Vol. 52. № 4. P. 449–457.

22. Shirdel M., Mirzadeh H., Parsa M.H. Nano/ultrafine grained austenitic stainless steel through the formation and reversion of deformation-induced martensite: Mechanisms, microstructures, mechanical properties, and TRIP effect // Materials Characterization. 2015. Vol. 103. P. 150–161.

23. Гойхенберг Ю.Н., Заславский А.Я., Мирзаев Д.А., Антоненко И.В., Ульянова Т.Н. Упрочнение нержавеющей стали для изготовления мембран датчиков высоких давлений // Физика металлов и металловедение. 1992. № 5. С. 118–123.

24. Lo K.H., Shek C.H., Lai J.K.L. Recent developments in stainless steels // Materials Science and Engineering: R. 2009. Vol. 65. P. 39–104.

25. Chen A.Y., Zhang J.B., Song H.W., Lu J. Thermal-induced inverse γ/α' phase transformation in surface nanocrystallization layer of 304 stainless steel // Surface and Coatings Technology. 2007. Vol. 201. P. 7462–7466.


Рецензия

Для цитирования:


Макаров А.В., Скорынина П.А., Волкова Е.Г., Осинцева А.Л. НАНОСТРУКТУРИРУЮЩИЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ ФРИКЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКИЕ ОБРАБОТКИ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2016;(4):30-37. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2016-4-30-37

For citation:


Makarov A.V., Skorynina P.A., Volkova E.G., Osintseva A.L. NANOSTRUCTURING COMBINED FRICTIONAL-THERMAL TREATMENT OF 12KH18N10T AUSTENIC STEEL. Science Vector of Togliatti State University . 2016;(4):30-37. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2016-4-30-37

Просмотров: 18


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


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