Закономерности формирования структуры и свойств высокопрочных аустенитных сталей разных систем легирования с карбидным упрочнением

• Автор: Косицына, Ирина Игоревна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 259 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВЫСОКОПРОЧНЫЕ АУСТЕНИТНЫЕ СТАЛИ С КАРБИДНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ

ГЛАВА 2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ КАРБИДНОГО УПРОЧНЕНИЯ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ.

2.1. Влияние состава аустенитной матрицы на эффективность карбидного упрочнения.

2.2. Влияние содержания углерода, ванадия и молибдена

на механические свойства аустенитных марганцевых сталей

2.3. Влияние температурновременных параметров старения на процессы карбидообразования, размер и

морфологию карбидных частиц.

2.4. Формирование первичных карбидов и механические свойств закаленных сталей с различной аустенитной основой.
2.5. Изменение механических свойств сталей при различных температурновременных параметрах старения
2.6. Кинетика, морфология и механизмы выделения карбидов в стареющих сталях с различной аустенитной основой
2.6.1. Гомогенное выделение карбидов УС в марганцевом аустените
2.6.2. Особенности старения никелевого аустенита.
2.6.3. Старение хромосодержащего аустенита.
2.7. Оценка вклада различных механизмов выделения карбидов в упрочнение исследованных сталей.
2.8. Приграничные зоны и пластичность состаренных аустенитных сталей
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЖАРОПРОЧНОСТЬ КАРБИДОУПРОЧНЯЕМЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ С РАЗЛИЧНОЙ ОСНОВОЙ.
3.1. Сравнительная оценка характеристик жаропрочности аустенитных стареющих сталей с различной основой
3.2. Прогнозирование длительной прочности на основании параметрических уравнений.
3.3. Структурные изменения при ползучести
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. СОПРОТИВЛЕНИЕ КОРРОЗИОННОМУ РАСТРЕСКИВАНИЮ
ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ МАРГАНЦЕВЫХ АУСТЕНИТНЫХ
4.1. Роль дисперсионного твердения в сопротивлении коррозионному растрескиванию марганцевых аустенитных сталей
4.2. Повышение сопротивления коррозионному растрескиванию марганцевых аустенитных сталей при перестаривании
4.3. Влияние легирования молибденом марганцевых аустенитных сталей на сопротивление коррозионному растрескиванию
4.4. Влияние замены карбидного упрочнения нитридным на сопротивление коррозионному растрескиванию хромомарганцевых аустенитных сталей.
Выводы по главе
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ,
ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИЯ, СПОСОБОВ ДЕФОРМАЦИИ НА ИЗМЕНЕНИЕ
СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ И
СПЛАВОВ.
5.1. Упрочнение марганцевых аустенитных сталей при низких температурах.
5.2. Воздействие термоциклической обработки на структуру и свойства ГЦК сплавов
5.2.1. Изменение физикомеханических свойств аустенитных сплавов при термоциклировании
5.2.2. Эволюция структуры при термоциклировании
5.2.3. Причины структурных изменений при термоустапости
5.3. Сохранение высокой прочности и пластичности сталей после деформации методом равноканалыюуглового прессования.
Выводы по главе
ГЛАВА 6. ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ
ГЦКСПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА.
6.1. Влияние дисперсионного твердения на износостойкость марганцевых аустенитных сталей.
6.2. Поверхностное упрочнение марганцевых аустенитных сталей
6.2.1. Цементация марганцевых аустенитных сталей.
6.2.2. Азотирование марганцевых аустенитных сталей
6.2.3. Нитроцементация марганцевых аустенитных сталей
6.2.4. Опробование предложенных материалов и режимов поверхностного упрочнения на деталях.
6.3. Поверхностное упрочнение высокохромистых нержавеющих сталей с использованием сигмафазы
6.3.1. Выделение сигмафазы в РеСг сплавах
6.3.2. Выбор состава сталей для поверхностного упрочнения за счет выделения афазы
6.3.3. Износостойкость сигматвердеющих сталей.
6.3.4. Поверхностное упрочнение стали ХН8М
6.4. Повышение износостойкости высокохромистых чугунов.
6.4.1. Структура и твердость белых хромистых чугунов.
6.4.2. Износостойкость лопаток из белых хромистых чугунов
6.5. Поверхностное упрочнение метастабильных аустенитных сталей с помощью контролируемого мартенситного превращения и азотирования
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Карбиды УС и МоС и карбиды У2С и Мо2С имеют, соответственно, простую и плотноупакованную гексагональные решетки. Карбид хрома в сталях существует в двух модификациях Сг7Сз и Сг2зСб, причем карбид СгСб в чистом виде не встречается, часть атомов металла в нем замещается элементами, входящими в состав стали Ре, Мп и др Карбид МсбС гкарбид является комплексным карбидом, стабилен только при наличии двух и более металлов. Обнаружены, например, карбиды Бе,Мо,У6С в стали ГН8М5В5Ф , , Мо,Ре6С в стали ГМ2 . Карбид железа цементит РезС менее прочен и стоек по сравнению с карбидами ТГС, УС, Сг2зСб и др. При наличии сильных карбидообразующих элементов он не образуется в аустенитных сталях, наблюдается лишь после старения в стали Гадфильда 0ГЛ . Однотипность связей у карбидов, наличие значительного числа вакансий в их решетках способствуют формированию комплексных фаз, образованию между монокарбидами твердых растворов. По данным авторов , , , , полной взаимной растворимостью обладают следующие карбиды УС МоС, 1ЧЬС УС, ТаС МоС, СгС6 Мп2зС6, Сг7Сз Мп7Сз. Атомы железа очень мало растворимы в карбидах ПС, ХтС ЫЬС. В УС обнаружено растворение заметного количества атомов железа и хрома. Имеются сведения о растворении в карбиде ванадия до молибдена . При образовании комплексных карбидов металлов IV и V групп хорошо соблюдается закон Вегарда, согласно которому зависимость периодов решетки от состава прямолинейна. Широкие области гомогенности по составу, возможность замены основных атомов другими компонентами обеспечивают карбидам наилучшую приспосабливасмость к матрице по составу и кристаллогеометрическим характеристикам на всех стадиях распада пересыщенного твердого раствора . Немаловажным при разработке стареющих высокопрочных немагнитных аустенитных сталей является то, что все карбиды неферромагнитны, их магнитная восприимчивость мала КГ4 6 и положительная, что характерно для парамагнетиков за исключением , НГС диамагнетиков. Из рассматриваемых карбидов одним из самых твердых является карбид УС. Он легче других карбидов типа МеС ТСС, , ЬС, НГС растворяется при нагреве в аустените, создавая необходимое для дисперсионного твердения пересыщение твердого раствора. В работах О. А. Банных, В. М. Блинова 7, , , , , Ю. К. Ковнеристого , В. В. Сагарадзе, А. И. Уварова 8, , М. Гольдштейна, В. М. Фарбера , , В. Р. Бараза , И. Н. Богачева , , М. А. Филиппова , , Романовой, В. Г. Путина В. Г. , , М. И. Костиной , , и других выполнены систематические структурные исследования и изучены прочностные характеристики широкого круга стареющих аустенитных сталей системы на основе , i, i, и др. Анализ влияния различного типа упрочняющих фаз на повышение прочности и снижение пластичности и вязкости разрушения при старении аустенитных сталей показал 7, 8, , что эффективность карбида V в качестве упрочняющей фазы выше, чем интерметалл и дов типа i,i и i3,i, афазы или карбидов СггзСб рис. Карбиды ванадия обеспечивают при сравнимом снижении пластичности значительно больший прирост прочности. По мнению Банных и В. М. Блинова 7, при упрочнении интерметаллидами аустенитные стали должны содержать более дефицитного элемента никеля, и их поверхностное упрочнение при ХТО затруднительно. В табл. Представлены аустенитные коррозионностойкие стали сплав ХНМ6ТЗДЗ, жаропрочные стали ХН7Г7Ф2М, ХН8Г8МФБ, ХН9МВБТ, ХНВ2М, немагнитные с повышенной прочностью ГХ4Ф, ГНФ2, ГН8ФМ5В5, пружинные стали ХНГЗС2. Заметим, что карбидное упрочнение обычно не используется в коррозионностойких сталях, так как для борьбы с явлением межкристаллитной коррозии в аустенитных сталях следует снижать содержание углерода для исключения образования хромистых карбидов, выделение которых обедняет приграничные участки по хрому. Среди жаропрочных стали с карбидным упрочнением используются широко , , , . Жаропрочные и технологические свойства сталей этого типа обусловливаются многокомпонентным легированием матрицы и структурой, образующейся при выделении карбидных фаз, и достигаются благодаря введению в железо большого количества углерода 0,,6 мас.