Структурообразование, фазовые превращения и свойства безуглеродистой высокопрочной коррозионностойкой аустенитной стали 03Х13Н10К5М2ЮТ

• Автор: Озерец, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СТАЛИ АУСТЕИИТНОГО КЛАССА

1.1 Особенности легирования коррозионностойких аустенитных сталей

1.2 Механизмы упрочнения аустенитных сталей

1.3 Коррозионностойкие стали аустенитного класса

1.3 Л Стабильные аустенитиые стали

1.3.2 Нестабильные аустенитные стали

1.4 Аустенитные стали, содержащие азот

1.5 Аустенитные стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением

1.6 Постановка задачи исследования

2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3 СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА
БЕЗУГЛЕРОДИСТОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ 03Х13Н10К5М2ЮТ
3.1 Выбор температурных режимов закалки
3.2 Влияние пластической деформации на структуру и свойства стали
3.3 Влияние нагружения на изменение механических свойств
исследуемой стали
3.4 Влияние последеформационного старения на структуру и свойства
4 ВЛИЯНИЕ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИССЛЕДУЕМОЙ СТАЛИ
5 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОПЫТНОЙ ПАРТИИ ПРОВОЛОКИ
И МЕДИЦИНСКОГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ 03Х13Н10К5М2ЮТ
5.1 Коррозионная стойкость исследуемой аустенитной стали
03Х13Н10К5М2ЮТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
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 и медицинского инструмента. Специфические условия работы большинства упругих элементов, а также стержневого медицинского инструмента требуют применения сталей и сплавов с высоким уровнем прочностных и упругих свойств, достаточной пластичностью и повышенной коррозионной стойкостью.
Основой при разработке коррозионностойких сталей является система Бе-Сг, которую для обеспечения требуемого комплекса свойств дополнительно легируют такими элементами, как N1,1М, Мо, Тл и др.
Для изготовления упругих элементов, пружин и стержневого медицинского инструмента, обладающих рядом специальных свойств (теплостойкость, сопротивление коррозии) широкое применение получили стали аустенитного класса. Особенность этих сталей состоит в том, что они 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 и мединструмента используют коррозионностойкие хромоникелевые аустенитные стали типа 18-8, а также стали мартенситного класса 30X13, 40X13. Однако, несмотря на известные достоинства, указанные стали уже не могут в полной мере соответствовать растущим требованиям, предъявляемым к медицинскому инструменту. Они имеют недостаточно высокий уровень механических свойств и коррозионной стойкости, а также имеют недостаточную технологичность, особенно при изготовлении проволоки тонких и тончайших сечений.

В связи с этим представляется актуальным решение задачи по разработке составов и технологии термомеханической обработки высокопрочной коррозионностойкой безуглеродистой алюминийсодержащей метастабильной аустенитной стали на Ре-Сг-№ основе, обладающей высокой пластичностью и технологичностью, что позволило бы сократить число технологических переделов и получить в структуре деформированной стали мартенсит деформации. Дополнительное повышение прочностных свойств может быть достигнуто в результате последующего старения. Актуальной задачей исследования является также разработка поверхностного упрочнения, значительно повышающего твердость и износостойкость инструмента закаленной стали.
Целью настоящей работы является изучение влияния термомеханической обработки на фазовый состав, структуру и физикомеханические свойства коррозионностойкой высокопрочной аустенитной стали 03Х13Н10К5М2ЮТ, а также разработка технологических режимов обработки данной стали, применительно к стержневому медицинскому инструменту и упругим элементам.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней исследованы фазовые превращения и структурообразование разработанной стали в широком интервале температур. Показано, что достижение высокопрочного состояния в данной стали осуществляется за счет различных механизмов:
• собственно пластической деформации, как скольжением, так и
микродвойникованием;
• влияние ТРИП эффекта, позволяющего применять высокие суммарные
степени деформации и, как следствие этого, получать измельченную кристаллическую структуру мартенсита деформации до нанокристаллического уровня;
• последеформационного старения с выделением ингерметаллидных фаз из
ОЦК-фазы.

параметры ее решетки. С другой стороны, молибден уменьшает диффузионную подвижность легирующих элементов в твердом растворе, замедляя тем самым образование зародышей а-фазы. По-видимому, при относительно низких температурах (порядка 700-750° С) преобладающим окажется тормозящее влияние молибдена, в то время как при более высоких температурах (850-900° С) ускорение процесса сигмаобразования в молибденсодержащих сталях не подлежит сомнению [78]. Атомы кобальта могут замещать атомы железа в ст-фазе в системе Ре-Сг-Со и атомы никеля в системе №-Сг-Со, повышая при этом температурный уровень существования о-фазы.
Стабилизирующие элементы, такие как титан, ниобий и цирконий оказывают свое главное воздействие на процесс образования а-фазы в двухфазных сталях, связывая в стабильные карбиды и карбонитриды атомы углерода и азота и повышая тем самым концентрацию хрома в твердом растворе. Что касается влияния на скорость сигмаобразования, то, по данным работы [78], увеличение содержания титана в стали 0Х25Н12Г2Т с 0,62 до 1,72 % практически не изменило кинетики процесса распада 5-феррита.
Добавки алюминия, по данным работы [78], в хромистые стали с 13-20% и 35% Сг тормозят или даже полностью подавляют процесс образования а-фазы.
1.6 Постановка задачи исследования
Рассмотрение литературных данных показывает, что относительно простым и перспективным способом повышения прочности является холодная пластическая деформация. В аустенитных сталях, упрочняемых термомеханической обработкой, значения прочности могут быть получены деформационным наклепом (стали типа 18-8). Необходимым условием при этом является хорошая технологическая пластичность сталей, позволяющая использовать большие суммарные степени деформации. Однако