Влияние интенсивной пластической деформации на структуру, механические и служебные свойства стали 08Х18Н10Т

• Автор: Рыбальченко, Ольга Владиславовна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Методы интенсивной пластической деформации (ИПД)

1.1.1 Кручение под гидростатическим давлением (КГД)

1.1.2 Равноканальное угловое прессование (РКУП)

1.1.3 Современные методы ИПД для промышленного производства

1.2 Структурообразование при интенсивной пластической деформации металлических материалов

1.2.1 Структурообразование при КГД

1.2.2 Структурообразование при РКУП

1.3 Структура аустенитных коррозионностойких сталей после
интенсивной пластической деформации
1.3.1 Особенности структурообразования аустенитных корозионностойких сталей при КГД
1.3.2 Структура и фазовый состав аустенитной коррозионностойкой стали после РКУП
1.4 Механические и эксплуатационные свойства аустенитных коррозионностойких сталей после интенсивной пластической
деформации
1.4.1 Влияние ИПД на характеристики прочности и пластичности аустенитных сталей
1.4.2 Влияние УМЗ структуры на усталостную прочность аустенитных нержавеющих сталей
1.4.3 Радиационная стойкость наноструктурных и ультрамелкозернистных металлов и сплавов после ИПД
1.5 Выводы по главе
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Исследуемые материалы и их обработка
2.2 Методики исследования
2.2.1 Металлографический анализ
2.2.2 Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)
2.2.3 Рентгеноструктурный анализ (РСА)
2.2.4 Методы растровой электронной микроскопии (РЭМ) и дифракции
обратноотраженных электронов (EBSD)
2.2.5 Измерения микротвердости по Виккерсу
2.2.6 Испытания на одноосное растяжение
2.2.7 Методика испытаний на многоцикловую усталость
2.2.8 Исследование радиационной стойкости
2.2.9 Метод «Shear Punch»
3 СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И СВОЙСТВА
КОРРОЗИОННОСТОЙКОЙ СТАЛИ 08Х18Н10Т ПОСЛЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТОДОМ КРУЧЕНИЯ ПОД
ГИДРОСТАТИЧЕСКИМ ДАВЛЕНИЕМ (КГД)
3.1 Структура, фазовое состояние и термическая стабильность
корозионностойких сталей после КГД при комнатной температуре
3.1.1 Измерения микротвердости в ходе кручения под гидростатическим давлением
3.1.2 Структурообразование исследуемых сталей при КГД
3.1.3 Особенности фазовых превращений в аустенитных коррозионностойких сталях 08Х18Н10Т и 05Х15Н9ДТАМФ при КГД
3.1.4 Структура сталей 08Х18Н10Т и 08X18Т1 после КГД и последующего
нагрева
3.1.5 Анализ текстуры сталей 08Х18Н10Т и 08Х18Т1 после КГД и
последующего нагрева
3.1.6 Выводы по разделу 3.

3.2 Структурно-фазовые превращения и механические свойства
коррозионностойкой стали 08Х18Н10Т после КГД в интервале температур
20-450°С
3.2.1 Микротвердость стали после КГД в интервале температур 20-450 °С
3.2.2 Термическая стабильность стали 08Х18Н10Т
3.2.3 Структура стали 08X18Н1 ОТ после КГД по различным режимам
3.2.4 Рентгеноструктурный количественный фазовый анализ
3.2.5 Рентгенографический анализ тонкой структуры стали 08Х18Н10Т после КГД
3.2.6 Механические свойства стали 08X18Н10Т после КГД
3.2.7 Выводы по разделу 3.
4 СТРУКТУРА, ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОСЛЕ РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ
(РКУП) И ПОСЛЕДУЮЩЕГО НАГРЕВА
4.1 Интенсивная пластическая деформация стали 08Х18Н10Т методом равноканального углового прессования
4.1.1 Структурообразование стали 08Х18Н10Т при РКУП
4.1.2 Фазовые превращения в аустенитной коррозионностойкой стали 08Х18Н10Т в ходе РКУП
4.1.3 Механические свойства стали 08Х18Н10Т после РКУП
4.2 Нагрев стали 08Х18Н10Т после РКУП
4.2.1 Термостабильность стали Х18Н10Т после РКУП
4.2.2 Структообразование в стали 08Х18Н10Т после РКУП и последующего отжига
4.2.3 Фазовые превращения в стали после РКУП и последующего отжига
4.2.4 Механические свойства стали 08Х18Н10Т после РКУП и последующего отжига

стали изменения как предела прочности так и относительного удлинения с увеличением деформации идентичны для обеих температур. Предел прочности увеличивается с 1000 МПа до 1850 МПа, а относительное удлинение падает с 20% до 15% на установившейся стадии. Однако, предел текучести сильно зависит от температуры деформации. И, если после КГД при комнатной температуре на установившейся стадии предел текучести на —50 МПа ниже предела прочности, то после деформации при повышенной температуре предел текучести на -450 МПа ниже предела прочности. Это значительное отличие не наблюдается в случае с ферритной сталью. С увеличением степени деформации предел прочности увеличивается с 650 до 1850 МПа, а относительное удлинение монотонно снижается с 17% до 2,5% на установившейся стадии. Для обеих температур разница между пределом прочности и пределом текучести составляла 400 МПа.
Таким образом, благодаря созданной методами ИПД ультрамелкозернистой структуре, в аустенитной коррозионностойкой стали отмечают значительное повышение прочностных характеристик при удовлетворительной пластичности.
1.4.2 Влияние УМЗ структуры на усталостную прочность аустенитных
нержавеющих сталей
Усталостная прочность является одним из ключевых свойств, касающихся практического использования ультрамелкозернистых сталей. Как уже было сказано, аустенитные коррозионностойкие стали находят свое применение в качестве материала для изготовления имплантатов в ортопедической хирургии и элементов внутри корпусного устройства (ВКУ) в атомной энергетике. Эти две области являются одними из самых требовательных к созданию микроструктур, среди свойств которых усталостная прочность вызывает повышенный интерес.
Усталостная прочность металлических биоматериалов была хорошо изучена и описана в работах [112, 113]. В обзоре [113] подчеркнуто, что усталостное разрушение является главной проблемой, ответственной за разрушение имплантата. Предел прочности при многоцикловой усталости для литой и отожженной стали 316L составляет порядка 299-220 МПа, для кованной - 350 МПа [114, 115]. Тем не менее, эта величина проигрывает «конкурирующим» со сталью 316L Ti- и Со-