Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
№ 1(113) (2023)
Металловедение. Металлургия
Влияние ванадия, ниобия и бора на кинетику рекристаллизации аустенита сталей различного уровня прочности в условиях горячей деформации
Аннотация
Представлены обобщенные результаты исследований кинетики динамической и статической рекристаллизации аустенита низкоуглеродистых низколегированных и легированных сталей классов прочности 420, 620, 690, 750 и 890 и среднеуглеродистых сталей класса прочности 1700, содержащих разное количество ванадия, ниобия и бора. Исследования проводили пластометрическим методом в условиях деформации, приближенных к условиям горячей прокатки. Установлено, что ванадий на рекристаллизацию оказывает слабое влияние, а ниобий во всех исследуемых сталях независимо от общего уровня легирования в температурном диапазоне горячей прокатки существенно ее замедляет. Ускорению рекристаллизации аустенита способствует микролегирование сталей бором.
5-14
Особенности структурообразующих процессов в экономнолегированной судостроительной стали с бейнитно-мартенситной структурой уровня прочности 890 при микролегировании ванадием
Аннотация
Исследованы кинетика роста аустенитного зерна при нагреве экономнолегированной судостроительной стали уровня прочности 890 с бейнитно-мартенситной структурой, особенности процессов динамической и статической рекристаллизации, протекающих при различных температурно- деформационных режимах горячей пластической деформации. Изучены фазовые превращения при непрерывном охлаждении горячедеформированного аустенита. В результате установлены граничные температурно-деформационные условия для формирования мелкодисперсной бейнитно-мартенситной структуры, на основании которых разработаны технологические режимы производства толстолистового проката в промышленных условиях. Представлены структура и свойства полученного листового проката толщиной 35 мм из стали уровня прочности 890.
15-28
Исследование конструкционной стали арктического класса в паре трения со льдом
Аннотация
Проведены испытания пар трения сталь – лед для двух марок конструкционной стали – с пределом текучести 540 и 760 МПа. Исследованы зависимости коэффициентов трения от приложенной нагрузки и изменения температуры окружающей среды. Показано, что коэффициент статического трения образцов заметно выше кинетического, что свидетельствует об адгезии льда к стали.
29-35
К вопросу о механизме упрочнения и разрушения двухфазного хромоникелевого сплава
Аннотация
Исследованы механизмы упрочнения двухфазного хромоникелевого сплава Х65НВФТ. Установлено, что механизм упрочнения зависит от режима термической обработки: периоды решетки α-фазы (матрица сплава – твердый раствор Ni в Cr) в закаленном и равновесном состояниях практически одинаковы; уровень прочностных и пластических свойств сплава определяет дисперсность и количество выделяющейся при термической обработке «мягкой» γ-фазы (твердый раствор Cr в Ni), твердость которой меньше, чем α-фазы. При закалке из однофазной области от температуры 1250°C и отпуске при 800−900°C обеспечивается более высокий уровень прочности по сравнению с прочностью отожженного сплава и повышается температура начала высокотемпературного разрушения. Характер разрушения зависит от температуры испытаний. Влияние γ-фазы проявляется более значительно при температурах ниже эквикогезивной.
36-44
Влияние высокотемпературного старения на структуру и свойства литого никелевого сплава
Аннотация
Исследованы особенности изменения структуры и прочностных свойств жаропрочного никелевого сплава ХН65КМВЮТЛ после различных сроков эксплуатации в составе газотурбинного двигателя. Показано, что после эксплуатации в течение 25 000 ч в микроструктуре сплава происходят необратимые изменения, которые отрицательно влияют на рабочие характеристики деталей. Стабильность структурного состояния и механических свойств является необходимым условием для обеспечения надежности и продления ресурса. Приведены результаты исследования влияния термической обработки на структурные характеристики сплава, произведена оценка влияния структурных параметров на механические свойства. Установлено, что своевременное применение восстановительных технологий может продлить ресурс изделий.
45-53
Функциональные материалы
Разработка технологии получения наноструктурированных композиционных порошков методом высокоскоростного механосинтеза
Аннотация
Приведены результаты разработки технологии получения наноструктурированных композиционных порошков двумя способами – поверхностным армированием и плакированием. Показана возможность изготовления на основе полученных порошков функциональных покрытий методом сверхзвукового «холодного» газодинамического напыления. Изучены характеристики полученных покрытий (адгезионная прочность, микротвердость, стойкость к износу, пористость). Показана реальная перспектива применения создаваемых функциональных защитных покрытий для деталей прецизионного машиностроения.
54-61
Расчет и исследование фазового состава композиционного интерметаллидного слоя, синтезированного на поверхности титанового сплава ВТ6 из порошков Cu–SiC и Al–SiC при лазерной обработке
Аннотация
Рассмотрены физико-химические основы технологии «холодного» газодинамического напыления на титан покрытий для двух типов шихты, в одном из которых в качестве пластичного металла используется химически неактивная медь в сочетании с абразивным порошком карбида кремния, в другом – химически активный алюминий в сочетании с карбидом кремния. Разработана методика термодинамического моделирования для подбора состава шихты покрытия и прогноза изменения его фазового состава при высокой температуре.
62-71
Исследование стойкости бутадиен-нитрильной резины к термоциклированию в углеводородной среде
Аннотация
Исследовано изменение свойств резин 98-1 и РП-10 на основе морозо- и маслобензостойких бутадиен-нитрильных каучуков c содержанием связанного нитрила акриловой кислоты (НАК) 17–20 мас.% в условиях термоциклирования в диапазоне от –50 до 80°С в воздушной и рабочей углеводородной среде гидравлического масла И-20А в свободном и деформированном состояниях. Установлено, что наибольшей стойкостью в среде воздуха обладает резина 98-1, а в углеводородной среде – резина РП-10, содержащая серо-пероксидную вулканизующую систему и сверхвысокомолекулярный полиэтилен. Показано незначительное влияние деформации на изменение свойств резин и ухудшение морозостойкости вплоть до ее полной потери при термоциклировании в среде гидравлического масла И-20А.
72-82
Полимерные конструкционные материалы
Исследование причин затухания ультразвуковых колебаний в 3D-тканом композиционном материале ортогонального плетения
Аннотация
Рассмотрены особенности дефектов в 3D-тканых композиционных материалах. Предложен автоматизированный теневой ультразвуковой метод для проведения неразрушающего контроля. Для установления причин сильного затухания ультразвуковых волн в образце 3D-тканого композиционного материала ортогонального плетения применяли метод рентгеновской компьютерной томографии. Анализ обнаруженных дефектов показал, что на ослабление ультразвуковой волны может влиять величина проекции их суммарной площади на плоскость, перпендикулярную направлению ввода ультразвуковых колебаний.
83-93
Способность полимеров к самосмазыванию в металлополимерных парах трения
Аннотация
Приведены результаты сравнительных исследований износостойкости политетрафторэтилена (ПТФЭ), полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и полиамида 6 (ПА6) в парах трения со сталями марок 18Х2Н4МА, 08Х18Н10Т и 40Х13. Способность к самосмазыванию полимеров определяли по величине контактного давления, соответствующего верхней границе диапазона, в котором проявляется эффект стабилизации интенсивности линейного изнашивания, и по протяженности этого диапазона вдоль оси нагрузок. Для сравнения в качестве базовой использовали углеродистую сталь 45. Установлено, что в парах трения ПЭЭК, СВМПЭ и ПА6 со всеми исследуемыми легированными сталями наблюдается более высокая интенсивность линейного изнашивания при снижении способности к самосмазыванию. Однако в паре трения ПТФЭ – сталь 18Х2Н4МА с содержанием никеля в количестве около 4% наблюдается расширение диапазона стабилизации интенсивности линейного изнашивания. В парах трения ПТФЭ со сталью 40Х13, содержащей хром в значительном количестве (13%) при отсутствии никеля, и со сталью 18Х2Н4МА, содержащей и никель, и хром в количестве 10 и 18% соответственно, отмечаются наименьшие износостойкость и способность к самосмазыванию полимера. Определены температуры на трибоконтакте полимеров, соответствующие диапазонам нагрузок стабилизации износа в исследуемых парах трения.
94-102
Конструктивно-технологическая прочность и работоспособность материалов
О корреляции статической трещиностойкости высокопрочной среднелегированной стали с параметрами структурного состояния и стандартными механическими свойствами
Аннотация
Характеристики трещиностойкости листового проката высокопрочной среднелегированной стали с мартенситной или мартенситно-бейнитной структурой могут варьироваться в широких пределах в зависимости от особенностей их структурного состояния, определяемого, в свою очередь, конкретным химическим составом, режимами прокатки, закалки и отпуска. В предшествующих работах [1, 2] авторы исследовали металл различных опытных плавок, существенно различающийся по размерам структурных составляющих, разделенных большеугловыми границами (наследственное аустенитное зерно, пакеты мартенсита, бейнитные кристаллиты). Продолжением этих исследований является анализ связи трещиностойкости металла одной плавки и общего режима закалки, т. е. с одинаковыми параметрами структуры, сформированной при закалке, но с различными режимами отпуска. На основе полученных данных получен обобщенный параметр структурного состояния, коррелирующий с трещиностойкостью.
103-123
Сравнительный анализ потерь компримированного водорода при транспортировке по трубопроводам из различных материалов
Аннотация
На основе законов Сивертса и Аррениуса с использованием табличных данных по коэффициентам проницаемости и растворимости оценены возможные потери компримированного водорода (Р = 10 МПа) за счет его диффузии через стенку трубы при транспортировке по трубопроводам из различных металлических и неметаллических материалов при стандартной и повышенной температурах. Показано, что объем продиффундировавшего газа при T = 298 К (25°С) составляет доли процента от объема перекачиваемого водорода. Наибольшие потери происходят при транспортировке по трубопроводу из полиэтилена (~0,03%), наименьшие – из аустенитных сталей (~10–6 %). Для углеродистых и низколегированных сталей как основных материалов магистральных газопроводов указанные потери находятся на уровне 10–4–10–5 %. При повышении температуры до 683 К (410°С) потери водорода при транспортировке по стальным трубопроводам возрастают до 0,25%, по полимерным – до 20%.
124-133
Радиационное материаловедение
Влияние длительных высокотемпературных выдержек на механические свойства и структуру сплава 42ХНМ после нейтронного облучения в составе ВВЭР-1000. Часть 1. Механические испытания
Аннотация
Представлены результаты механических испытаний кольцевых образцов из сплава 42ХНМ после облучения в составе системы управления и защиты реактора ВВЭР-1000 до повреждающей дозы ~12 сна при температуре ~350°С и последующих изотермических отжигов в интервале температур 400– 1150°С (нагрев и выдержка по ~2 ч). На основе результатов механических испытаний методом конечных элементов построена и валидирована модель, описывающая механические характеристики облученных и необлученных образцов из сплава 42ХНМ при испытаниях в интервале температур от 500 до 1000°С. Модель была использована для построения температурных зависимостей максимальной локальной пластической деформации и предела текучести исследуемого материала.
134-149
Влияние длительных высокотемпературных выдержек на механические свойства и структуру сплава 42ХНМ после нейтронного облучения в составе ВВЭР-1000. Часть 2. Структурные исследования
Аннотация
Представлены результаты структурных исследований образцов из сплава 42ХНМ после облучения в составе СУЗ ВВЭР-1000 до повреждающей дозы ~12 сна при температуре ~350°С и последующих изотермических отжигов в интервале температур ~400–1150°С при продолжительности нагрева и выдержки ~2 ч. Показано, что в процессе длительных изотермических отжигов наблюдается изменение фазового состава сплава, происходит отжиг дислокационных структур и зернограничных сегрегаций, а также эволюция пористости. Подтверждено, что причинами снижения пластических свойств сплава 42ХНМ после облучения и последующих изотермических отжигов в интервале температур 400–1000°С являются образование выделений вторых фаз (зон прерывистого распада твердого раствора с выделением частиц α-Cr по границам зерен) и пор на границах зерен.
150-173
Исследование сопротивления деформированию и разрушению металла сварных швов корпуса ВВЭР
Аннотация
Представлены результаты исследования механических свойств и сопротивления хрупкому разрушению (СХР) металла сварного шва корпуса ВВЭР, выполненного современными сварочными материалами с использованием сварочной проволоки Св-15ХГМТА и керамического флюса 48АФ-71. Механические свойства исследованы посредством испытаний образцов на растяжение, а СХР – посредством испытаний образцов на ударный изгиб и на трещиностойкость. Анизотропия механических свойств и СХР исследованы при испытаниях указанных образцов, ориентированных в двух направлениях: в первом случае поверхность разрушения перпендикулярна оси сварного шва, во втором – параллельна. Показано, что металл шва, выполненного по данной технологии не имеет анизотропии как по механическим свойствам, так и по СХР. Предложено объяснение разброса СХР на основании результатов проведенных металлографических исследований. Полученные экспериментально прочностные и пластические характеристики сварного шва, выполненного современными сварочными материалами, позволяют заключить, что для исследовательских работ из соображений экономии материала для испытаний на растяжение можно применять цилиндрические пятикратные образцы диаметром 3 мм, имеющие поперечную относительно оси шва ориентацию, вместо образцов диаметром 6 мм и более продольной ориентации, при этом масштабным фактором можно пренебречь. Установлена корреляционная зависимость между значениями референсной температуры Т0, определенной по методу Master Curve, и референсной температуры Т100, определенной по методу Advanced Unified Curve, и значением критической температуры хрупкости Тк0 для исследуемого металла шва в исходном состоянии.
174-188
Хроника
189-204