1 ЛИТЕРАТУНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Особенности легирования коррозионностойких аустенитных сталей ... 8
1.2 Механизмы упрочнения аустенитных сталей 16
1.3 Коррозионностойкие стали аустенитного класса 19
1.3.1 Стабильные аустенитные стали 19
1.3.2 Нестабильные аустенитные стали 22
1.4 Аустенитные стали, содержащие азот 26
1.5 Аустенитные стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением 31
1.5.1 Стали с карбидным упрочнением 31
1.5.2 Стали с интерметаллидным упрочнением 32
1.6 Релаксационная стойкость 37
1.6.1 Основные факторы, влияющие на процесс релаксации 39
1.6.2 Механизм релаксации напряжений 47
1.6.3 Механизм релаксации напряжений в сплавах с метастабильной
структурой 52
1.7 Постановка задачи 60
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 61
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 70
3.1 Изучение структуры и свойств закаленной аустенитной стали
03Х14Н10К5М2ЮТ 70
3.2 Изучение структуры и свойств аустенитной стали 03Х14Н10К5М2ЮТ
после деформации и старения 75
3.3 Изучение влияния термопластической обработки на механические и
релаксационные свойства аустенитной стали 80
ВЫВОДЫ 88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 90
РЕФЕРАТ
Пояснительная записка подержит: 97 страниц, 24 рисунка, 3 таблицы, 84 литературных источника.
КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ СТАЛИ, ВЫСОКОПРОЧНАЯ
ПРОВОЛОКА, МЕТАСТАБИЛЬНЫЙ АУСТЕНИТ, ХОЛОДНАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ, МАРТЕНСИТ ДЕФОРМАЦИИ.
В настоящей работе проводятся исследования новой практически безуглеродистой коррозионно-стойкой стали на Те-Сг-№ основе, с дополнительным легированием кобальтом, молибденом, алюминием и титаном, обладающей высокой пластичностью и технологичностью при производстве высокопрочной проволоки.
Создание новой техники и передовой технологии непосредственно связано с развитием и качественным улучшением свойств и служебных характеристик материалов. Среди них особое место занимают стали и сплавы для пружин, упругих элементов. Специфические условия работы большинства упругих элементов требуют применения сталей и сплавов с высоким уровнем прочностных и упругих свойств, достаточной пластичностью и повышенной коррозионной стойкостью.
Для изготовления упругих элементов, обладающих рядом специальных свойств (теплостойкость, сопротивление коррозии) широкое применение получили стали аустенитного класса, которые сочетают высокую прочность и повышенную релаксационную стойкость в различном диапазоне температур. Большое значение имеет достаточно хорошая технологичность указанных сталей, позволяющая использовать для их упрочнения термомеханическую обработку с большими суммарными степенями обжатия. В качестве материала для упругих элементов используют коррозионностойкие хромоникелевые аустенитные стали типа 18-8, а также стали мартенситного класса 30Х13, 40Х13. Однако, несмотря на известные достоинства, они имеют недостаточно высокий уровень механических свойств и коррозионной стойкости, а также имеют недостаточную технологичность, особенно при изготовлении проволоки тонких сечений.
В связи с этим представляется актуальным решение задачи по разработке составов и технологии термомеханической обработки высокопрочной коррозионностойкой безуглеродистой метастабильной аустенитной стали на Бе-Сг-№ основе, обладающей высокой пластичностью и технологичностью, что позволило бы сократить число технологических переделов и получить в структуре деформированной стали мартенсит деформации.
В работе изучено влияние различных термомеханических обработок на структуру, свойства и релаксационную стойкость аустенитной стали 03Х14Н10К5М2ЮТ, предназначенной для изготовления упругих элементов.
Проведенное исследование позволило сделать следующие выводы:
1. Структура закаленной стали состоит из аустенитных зерен полиэдрической формы с двойниками отжига. С увеличением температуры нагрева под закалку происходит рост зерна. Оптимальной температурой нагрева под закалку является 1000°С, при которой происходит растворение избыточных высокотемпературных фаз и получение однородной аустенитной структуры, а также не происходит интенсивный рост зерна. После закалки от 1000 °С сталь имеет высокую пластичность, но невысокие значения прочности, предела текучести и твердости.
2. Аустенит исследуемой стали 03Х14Н10К5М2ЮТ является деформационно-метастабильным и при холодной пластической деформации претерпевает мартенситное превращение. После волочения (77 %) и плющения (76 %) количество мартенсита составляет около 80 %. Деформация стали приводит повышением прочностных характеристик, но происходит снижение пластических свойств.
3. Последеформационное старение исследуемой стали привело к увеличению твердости, в результате выделения упрочняющей интерметаллидной фазы
4. Релаксационная стойкость исследуемой стали 03Х14Н10К5М2ЮТ зависит от степени метастабильности ее структуры. Наибольшее развитие релаксации напряжений наблюдается в стали с метастабильной структурой, полученной после закалки и пластической деформации.
5. Дополнительное старение уменьшает степень развития релаксации напряжений. Наиболее высокое сопротивление релаксации напряжений наблюдается после обработки по режиму: закалка, холодная пластическая деформация и последующее старение при 500° С, 1 ч.
6. Сталь 03Х14Н10К5М2ЮТ после обработки по оптимальному режиму является теплостойкой и может быть использована для высоконагруженных пружин и упругих элементов
По результатам работы опубликовано две статьи в сборниках научных трудов Международных конференций:
• Изучение релаксационных свойств аустенитной стали после термомеханической обработки / Озерец Н.Н., Шарапова В.А. Вахонина К.Д. Лысов А.С. // XV Международная научно-техническая Уральская школа-семинар металловедов - молодых ученых: сборник научных трудов. 8-12 декабря, Екатеринбург: УрФУ, 2014. С. 328-330.
• Влияние нагружения на изменение механических свойств аустенитной стали / Мальцева Л.А., Озерец Н.Н., Шарапова В.А., Вахонина К.Д., Лысов А.С. // Инновации в материаловедении и металлургии: материалы IV Международной интерактивной научно-практической конференции. 15-18 декабря. Екатеринбург: УрФУ, 2014. С. 341-344. 18ВИ 978-5-7996¬1424-9.
содержание магистерской диссертации – ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ, СВОЙСТВ И РЕЛАКСАЦИОННОЙ
СТОЙКОСТИ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ РАЗЛИЧНЫХ
ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ОБРАБОТОК
выдержки из магистерской диссертации ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ, СВОЙСТВ И РЕЛАКСАЦИОННОЙ
СТОЙКОСТИ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ РАЗЛИЧНЫХ
ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ОБРАБОТОК
