Получение порошковой высокоазотистой аустенитной стали методом механического легирования железа аустенитообразующими элементами в азотосодержащей атмосфере

• Автор: Разумов, Николай Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Оглавление
Введение

ГЛАВА 1. АЗОТ В СТАЛИ

1.1. Классификация сталей легированных азотом

1.2. Растворимость азота в железных расплавах и влияние на нее легирующих элементов

1.3. Механизм влияния азота на свойства стали

1.4. Свойства азотистых и высокоазотистых сталей

1.5. Методы получения высокоазотистых сталей

1.5.1. Методы легирования жидкой стали азотом

1.5.2. Метод порошковой металлургии. Метод механолегирования

1.6. Современное состояние проблемы использования азота в сплавах на основе железа для придания им заданных свойств
1.7. Выводы по главе. Постановка цели и задач исследований
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МЕХАНОЛЕГИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗА В СИСТЕМЕ Ее-Сг-ТД-Мп-И
3.1. Исследование процессов фазообразования в системе Ге-Сг-№-Мп-Ы при механолегировании
3.2. Исследование закономерности изменения гранулометрического состава при механолегировании
3.3. Исследование содержание азота в порошке при механолегировании
3.4. Исследование физических свойств порошка, полученных механолегированием
3.5. Апробирование технологии механолегирования в системе Ге-18Сг-8№-12Мп на промышленной мельнице ЪОЪ БтоЬуег* СМ08
3.6. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА МЕХАНОЛЕГИРОВАНИЯ И ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ СТАЛИ СИСТЕМЫ Ее-Сг-№-Мп-1Ч
4.1. Исследование технологических параметров механолегирования в системе Ее-Сг-№-Мп-Ц
4.2. Исследование тонкой структуры порошка после механолегирования
4.3. Выводы по главе
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ КОМПАКТИРОВАНИЯ ПОРОШКА ВЫСОКОАЗОТИСТОЙ СТАЛИ СИСТЕМЫ Бе-Сг-№-Мп-Ы .
5.1. Горячая прокатка в оболочке
5.2. Искровое плазменное спекание
5.3. Исследование механических свойств компактных образцов
5.4. Выводы по главе
Выводы
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Перспективным классом современных материалов являются аустенитные стали, многие из которых находят применение как немагнитные, коррозионно- и износостойкие, а также криогенные материалы. Основным преимуществом аустенитных сталей являются высокие служебные характеристики (прочность, пластичность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред) и технологичность. Особый интерес представляют аустенитные стали, в которых в качестве легирующего элемента используется азот.
Стали, легированные азотом, обладают одновременно высокой прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью и устойчивой аустенитной структурой в широком интервале температур. Благодаря введению азота в сталь снижается необходимость в дорогостоящих легирующих элементах, например, никеле, марганце или молибдене. Легирование сталей азотом позволяет решать не только вопросы повышения их прочности и экономии легирующих элементов, но и экологические проблемы.
Распространенные в настоящее время методы получения высокоазотистых сталей (плавка под повышенным давлением азота, плазмохимическое насыщение расплава, использование в качестве исходных веществ нитридов, сплавов обогащенных азотом и т.д.) предполагают использование сложного оборудования. Кроме того, ввиду высоких температур, необходимых для плавления стали, практически неизбежно получение крупнозернистых материалов, обладающих низкими механическими свойствами. Поскольку зерно в аустенитных сталях не может быть измельчено термической обработкой, требуется многократная обработка давлением, что, в конечном счете, приводит к увеличению длительности технологического цикла, повышению расхода энергии и удорожанию материала. В связи с этим значительный интерес для получения азотсодержащих сталей представляет метод механического легирования.

Согласно концепции, предложенной Фехтом [54], при механическом размоле порошков деформация первоначально локализуется в полосах сдвига, содержащих большое число дислокаций с высокой плотностью. При достижении определенного уровня напряжений эти дислокации аннигилируют и рекомбинируют с малоугловыми границами, разделяющими отдельные зерна: уже на этом этапе размола образуются новые зерна диаметром 20 - 30 нм, и их количество растет по мере развития процесса. Следовательно, формируются бездислокационные нанокристаллические зерна. На следующем этапе обработки ориентация отдельных зерен друг относительно друга становится случайной вследствие проскальзывания по границам зерен [54].
В работе [55] авторами предложена модель оценки размера зерна при измельчении в шаровой мельнице и отмечено, что размер зерен на ранних стадиях размола характеризуется следующим соотношением:
б = КТ2/3 (6)
Обычно механическое сплавление используют для получения твердых растворов и синтеза стабильных и метастабильных интерметаллидов, если традиционные способы их получения сложны и неудобны [42, 56 - 61]. Различают следующие виды метастабильных металлических соединений и материалов на их основе, полученные в результате механолегирования и механоактивации: метастабильные твердые растворы, аморфные фазы, химические соединения, нанокомпозиты (нанокристаллические материалы), квазикристаллы (квазикристаллические материалы).
В качестве примера можно привести системы 1У^-Т1, А1-1ЯЬ, в которых температура кипения первого компонента ниже температуры плавления второго.
Методом механохимии можно сдвинуть границы твердых растворов замещения за пределы, устанавливаемые для равновесного состояния. Так, согласно диаграмме равновесия, предельная растворимость алюминия в