Preview

ВЛИЯНИЕ НАВОДОРОЖИВАНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ ВЫСОКОАЗОТИСТЫХ ХРОМОМАРГАНЦЕВЫХ СТАЛЕЙ, ПОДВЕРГНУТЫХ ДИСПЕРСИОННОМУ ТВЕРДЕНИЮ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-1-57-67

Полный текст:

Аннотация

В настоящее время существует множество технических задач, для решения которых требуется всестороннее исследование свойств материалов, работающих в водородосодержащих средах. В работе проведено исследование влияния дисперсионного твердения на закономерности водородного охрупчивания и микромеханизмы разрушения высокоазотистой аустенитной стали Fe-23Cr-17Mn-0,1C-0,6N (мас. %). Для этого в образцах стали Fe-23Cr-17Mn-0,1C-0,6N с помощью термических обработок были сформированы структурно-фазовые состояния, характеризующиеся различным распределением и содержанием дисперсных фаз. Экспериментально установлено, что в закаленных образцах, не содержащих дисперсных фаз, накопление водорода происходит преимущественно в зернах. Это вызывает эффекты твердорастворного упрочнения и приводит к смене микромеханизма излома стали от вязкого ямочного излома в отсутствие водорода к транскристаллитному разрушению по механизму квазискола в образцах, предварительно насыщенных водородом. Установлено, что прерывистый распад аустенита с образованием ячеек Cr2N и аустенита, обедненного по азоту, преимущественно по границам зерен сопровождается формированием большой доли межфазных (аустенит/частицы Cr2N) границ. При электролитическом насыщении водородом ячейки распада способствуют накоплению водорода вдоль границ зерен и вызывают хрупкое интеркристаллитное разрушение наводороженных образцов в процессе пластической деформации. Показано, что в образцах, где реакция прерывистого распада аустенита не только реализуется по границам зерен, но и распространяется в тело зерна, образуется множество внутризеренных межфазных границ (пластины Cr2N в аустените), что вызывает формирование транскристаллитного хрупкого излома в наводороженных образцах.

Об авторах

М. Ю. Панченко
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Россия


А. С. Михно
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия


И. А. Тумбусова
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия


Г. Г. Майер
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Россия


В. А. Москвина
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Россия


Е. В. Мельников
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Россия


С. В. Астафуров
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Россия


Е. Г. Астафурова
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Россия


Список литературы

1. Lo K., Shek C., Lai J. Recent developments in stainless steels // Materials Science and Engineering R: Reports. 2009. Vol. 65. № 4-6. P. 39-104.

2. Simmons J.W. Overview: High-nitrogen alloying of stainless steels // Materials Science and Engineering A. 1996. Vol. 207. № 2. P. 159-169.

3. Сагарадзе В.В., Уваров А.И. Упрочнение и свойства аустенитных сталей. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2013. 720 с.

4. Qin F., Li Y., He W., Zhao X., Chen H. Aging precipitation behavior and its influence on mechanical properties of Mn18Cr18N austenitic stainless steel // Metals and Materials International. 2017. Vol. 23. № 6. P. 1087-1096.

5. Pant P., Dahlmann P., Schlump W., Stein G. A new nitrogen alloying technique-A way to distinctly improve the properties of austenitic steel // Steel research. 1987. Vol. 58. P. 18-25.

6. Lee T., Kim S., Jung Y. Crystallographic details of precipitates in Fe-22Cr-21Ni-6Mo-(N) superaustenitic stainless steels aged at 900°C // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2000. Vol. 31. № 7. P. 1714-1723.

7. Babakr M., Al-Ahmari A., Al-Jumayiah K., Habiby F. Sigma Phase Formation and Embrittlement of Cast Iron-Chromium Nickel (Fe-Cr-Ni) Alloys // Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. 2007. Vol. 7. № 2. P 127-145.

8. Jiang Z., Zhang Z., Li H., Li Z., Ma Q. Evolution and mechanical properties of aging high nitrogen austenitic stainless steels // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2010. Vol. 17. № 6. P. 729-736.

9. Astafurova E.G., Moskvina V.A., Maier G.G., Melnikov E.V., Zakharov G.N., Astafurov S.V., Galchenko N.K. Effect of hydrogenation on mechanical properties and tensile fracture mechanism of a high-nitrogen austenitic steel // Journal of Materials Science. 2017. Vol. 52. № 8. P. 4224-4233.

10. Li L.F., Song B., Cheng J., Yang Z., Cai Z. Effects of vanadium precipitates on hydrogen trapping efficiency and hydrogen induced cracking resistance in X80 pipeline steel // International Journal of Hydrogen Energy. 2018. Vol. 43. № 36. P. 17353-17363.

11. Wei F.G., Tsuzaki K. Quantitative Analysis on Hydrogen Trapping of TiC Particles in Steel // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2006. Vol. 37. № 2. P. 331-353.

12. Takahashi J., Kawakami K., Kobayashi Y. Origin of hydrogen trapping site in vanadium carbide precipitation // Acta Materialia. 2018. Vol. 153. P. 193-204.

13. Turk A., Martin D.S., Rivera-Diaz-del-Castillo P.E.J., Galindo-Nava E.I. Correlation between vanadium carbide size and hydrogen trapping in ferritic steel // Scripta Materialia. 2018. Vol. 152. P. 112-116.

14. Maier G.G., Astafurova E.G., Moskvina V.A., Melnikov E., Astafurov S., Burlachenko A., Galchenko N. Effect of vanadium-alloying on hydrogen embrittlement of austenitic high-nitrogen steels // Procedia Structural Integrity. 2018. Vol. 13. P. 1053-1058.

15. Wei F.G., Hara T., Tsuzaki K. Nano-Precipitates Design with Hydrogen Trapping Character in High Strength Steel // Advanced Steels: The Recent Scenario in Steel Science and Technology. Berlin: Springer, 2011. P. 87-92.

16. Jiang Y.F., Zhang B., Zhou Y., Wang J.Q., Han E.H., Ke W. Atom probe tomographic observation of hydrogen trapping at carbides/ferrite interfaces for a high strength steel // Journal of Materials Science and Technology. 2018. Vol. 34. № 8. P. 1344-1348.


Для цитирования:


Панченко М.Ю., Михно А.С., Тумбусова И.А., Майер Г.Г., Москвина В.А., Мельников Е.В., Астафуров С.В., Астафурова Е.Г. ВЛИЯНИЕ НАВОДОРОЖИВАНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ ВЫСОКОАЗОТИСТЫХ ХРОМОМАРГАНЦЕВЫХ СТАЛЕЙ, ПОДВЕРГНУТЫХ ДИСПЕРСИОННОМУ ТВЕРДЕНИЮ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2020;(1):57-67. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-1-57-67

For citation:


Panchenko M.Yu., Mikhno A.S., Tumbusova I.A., Maier G.G., Moskvina V.A., Melnikov E.V., Astafurov S.V., Astafurova E.G. THE EFFECT OF HYDROGEN CHARGING ON THE MECHANICAL PROPERTIES AND FRACTURE MECHANISMS OF HIGH-NITROGEN CHROMIUM-MANGANESE STEELS AFTER AGE-HARDENING. Science Vector of Togliatti State University. 2020;(1):57-67. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-1-57-67

Просмотров: 21


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


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)