This paper summarizes the achievements of a major research line at tht Materials Science Department of the University of La Coruna (Spain) in the field of environmentally assisted cracking in general and hydrogen degradation in particular. It deals with a materials science approach to the study of corrosion assisted cracking of progressively drawn pearlitic steels for civil engineering use. The approach is based on the fundamental idea of materials science: linking the microstructure of the different steels (progressively oriented as a consequence of the manufacture process by cold drawing) with their macroscopic stress-corrosion behaviour (increasingly anisotropic as the degree of cold drawing increases). The first part of the researth was the metallographic analysis. Attention was paid to the evolution with cold drawing of the two basic microstructural levels: the pearlite colonies (first level) and the pearlitic lamellae (second level). With regard to the first microstructural level, a progressive elongation and orientation of the pearlitic colonies in the cold drawing direction (wire axis) was observed. In hte matter of the second microstructural level, the analysis showed an increasing closeness of packing (with decrease of the interlamellar spacing) and a progressive orientation of the pearlitic lamellar microstructure in the cold drawing direction. Therefore, both pearlite colonies and pearlitic lamellar microstructure tend to align to a direction quasi-parallel to the wire axis as cold drawing proceeds. The second part of the research consisted of a programme of stress corrosion cracking tests under both cathodic and

anodic conditions to promote two very different mechanisms of cracking: hydrogen assisted cracking (HAC) and localized anodic dissolution (LAD). Both types of stress corrosion test confirm that the cold drawn steels exhibit anisotropic behaviour associated with a clear change in crack propagation direction which approaches the wire axis or cold drawing direction. For both regimes (NAC and LAD) there is a strong correlation between the microstructural orientation angles (at the two levels of pearlitic colonies and lamellae) and the propagation angles of the macroscopic crack, which clearly demonstrates the influence of the oriented microstructure - and thus of the manufacture process by increasing cold drawing - on the macroscopic corrosion-assisted behaviour of the steel wires.

Досліджено вплив хімічного складу високоміцних мартенситно-аустенітних сталей з вмістом 26 - 30 % Ni на будову та твердість азотованих шарів. Установлено, що їх будова практично не залежить від складу сталі, але хімічний склад суттєво впливає на товщину та твердість шарів. Визначено, що найбільшу товщину азотованих шарів мають сталі, які містять Ti, а найменшу - сталі з Al, але останні мають найбільшу твердість. Перспективним варіантом отримання раціональних характеристик азотованих шарів є використання комплекснолегованих сталей, які містять одночасно Al, Ti та Nb.

Вивчено акустичну емісію (АЕ) в аустенітних сталях 12Х18Н1ОТ і 03Х20Н16АГ6 в процесі деформування плоских зразків розтягуванням за кімнатної температури. Залежно від структурного стану, який досягається за допомогою різноманітних термообробок (закалки, старіння), суттєво змінюється активність АЕ. Спостережено її максимум після витримки в діапазоні температур 673 - 823 К, що обумовлено міграцією вуглецю до меж зерен. Наявність азоту в аустенітній сталі знижує активність АЕ. Це корелює з даними амплітудної залежності внутрішнього тертя в сталі 03Х20Н16АГ6.

Изучено влияние условий гидропрессования на эволюцию структуры, изменение параметров деформационного упрочнения и коррозионно-механические свойства высокоазотистых аустенитных сталей (ВАС). Установлены режимы гидропрессования, обеспечивающие повышенный комплекс свойств сталей данного класса.

Изучено комбинированное влияние гидропрессования и дисперсионного твердения на кинетику старения и закономерности упрочнения высокоазотистых аустенитных сталей. Установлены режимы гидропрессования и термического отпуска, обеспечивающие повышенные прочностные свойства сталей данного класса.

Розглянуто вплив структури на властивості заевтектоїдної сталі в процесі різних термічних обробок. Виявлено вплив розміру та розташування карбідів на напружений стан металу за умов циклічної обробки.

Исследовано влияние условий термопластической обработки и различных коррозионных сред испытания на склонность мартенситностареющих сталей к замедленному разрушению. Установлены оптимальные параметры обработки, обеспечивающие получение повышенного уровня конструктивной прочности исследованных сталей.

Виявлено, що обробка імпульсами слабкого магнітного поля аустенітної сталі Х14Г10АС під час її деформаційного старіння спричиняє зміну швидкості даного процесу. Вказаний вплив на процес старіння визначається частотним режимом обробки сталі імпульсним магнітним полем, що свідчить про вибірковий характер дії поля на матеріал. Пояснення результатів проведено з точки зору вибіркової дії імпульсного магнітного поля на потенціал взаємодії дислокацій з домішками.

Запропоновано визначальні рівняння теорії пластичності метастабільних матеріалів, у яких відбуваються деформаційні аустенітно-мартенситні перетворення, для випадку пропорційного навантаження. Функції зміцнення і залишкової зміни об'єму, що входять в ці рівняння, враховують вплив виду девіатора напружень і жорсткості напруженого стану. Структура функцій конкретизована з використанням результатів випробувань аустенітних сталей типу 18-10 при плоскому напруженому стані в умовах низьких температур, а також даних їх рентгеноструктурних досліджень. Необхідні для розрахунку залежності встановлюються на основі результатів трьох базових дослідів. Одержано хорошу відповідність між розрахунковими і експериментальними даними.

В интервале температур 293...773 К исследовано влияние газообразного водорода при давлении 35 МРа на механические свойства закаленных и деформированных образцов из сталей 07Х13Г20АН4 и 03Х13Н9Г19АМ2. Установлено, что водород вызывает деформационное мартенситное превращение стабильного на воздухе азотсодержащего аустенита. Формирование полигональной дислокационной субструктуры путем предварительной механической или термомеханической обработки значительно уменьшает склонность сталей к водородной деградации.

Досліджено розподіл легуючих елементів у структурних складових двофазних ферито-мартенситних сталей.

За низьких температур досліджено теплоємність, теплове розширення та електричний опір трьох аустенітних сталей: 03Х13АГ19 (ЧС36), 07Х13Г20АН4 (ЧС52) та 03Х13Н9Г19АМ2 (ЧС37). У сталях ЧС36 та ЧС52 температурні залежності усіх досліджених характеристик мають особливості, які, мабуть, зумовлені специфічним магнітним станом цих сталей за температур, нижчих за кімнатну.

Вивчено питання підвищення корозійної стійкості литих аустенітних сталей мікролегуванням та модифікуванням. Визначено кількісні закономірності впливу параметрів структури на корозійну стійкість сталей типу 12Х18Н9ТЛ та 12Х18Н12М3ТЛ, які показують механізм комплексного впливу церію, бору, ванадію та міді.

Розглянуто вплив проміжної термічної та деформаційно-термічної обробок на структуроутворення і механічні властивості гарячекатаного металу листових мартенситно-феритних корозійностійких сталей.

Запропоновано статистичний підхід до моделювання крихкого (квазікрихкого) руйнування ферито-перлітних сталей, у межах якого розглянуто особливості утворення та втрати рівноваги зародкових тріщин у ферито-перлітній структурі. Показано, що наявність перлітних колоній у феритній матриці призводить до виникнення далекодійних полів розтягальних мікронапружень, створюваних дислокаційними ансамблями, які утворюються на межах феритних зерен і перлітних колоній. Дія цих напружень викликає зниження рівня крихкої міцності ферито-перлітних сталей порівняно з залізом, яке має феритні зерна того ж розміру. Наведено результати комп'ютерного моделювання впливу мікроструктури цих сталей на рівень їх крихкої міцності. Показано, що крім розміру феритного зерна і вмісту перлітної складової на рівень крихкої міцності суттєво впливає товщина цементитних пластин і ширина феритного проміжку в перліті. Отримано оптимальні співвідношення між параметрами мікроструктури та визначено максимально можливі для цього класу сталей рівні крихкої міцності.

Досліджено пружнопластичну текучість технологічно розповсюдженої перлітної сталі за умов малоциклового навантаження та підвищених температур. Запропоновано рівняння стану для визначення накопиченої деформації в залежності від числа циклів, властивостей матеріалу та параметрів навантаження.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.107.3

Шифр НБУВ: Ж14388 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Дослідження впливу азоту на структуру та деформаційне зміцнення аустенітних сталей Cr18Ni16Mn10 та Cr15Mn17 проведено з використанням трансмісійної електронної мікроскопії та механічних випробувань. Ці сталі мали різні значення енергії дефекту пакування (ЕПД) та, відповідно, різну стабільність до деформаційно-стимульованих фазових перетворень. Як засіб пластичної деформації застосовувалась прокатка за кімнатної температури. Сталь Cr18Ni16Mn10 стабільна до gamma -> epsilon-перетворення, у той час як у сталі Cr15Mn17 відбувається утворення деформаційно-стимульованого epsilon-мартенситу. Легування азотом стабілізує gamma-фазу. Показано, що ЕПД немонотонно залежить від концентрації азоту. Максимальну величину ЕПД спостережено у разі вмісту азоту 0,4 мас. % в сталі Cr18Ni16Mn10, а мінімальну - коли вміст азоту 0,48 мас. % в сталі Cr15Mn17. Пластична деформація реалізується двома конкуруючими процесами - ковзанням і двійникуванням в усьому досліджуваному інтервалі ступенів деформації. Двійникування сильніше виражене в сталях із більш низьким значенням ЕПД. Однак зі збільшенням ступеня деформації відбувається руйнування сформованих раніше двійників. На відміну від попередніх досліджень ніякого суттєвого впливу азоту на величину деформаційного зміцнення в обох сталях не виявлено. Показано, що зі збільшенням вмісту азоту відбувається зменшення вкладу двійникування в пластичну деформацію в сталі Cr18Ni16Mn10 та зміна співвідношення між двійникуванням і деформаційно-стимульованим epsilon-мартенситом в сталі Cr15Mn17.

The effect of heating and weak pulsed magnetic field on microplastic deformation of high-nitrogen steels is studied. The methods of optic metallography, X-ray analysis, microhardness measurement and internal friction were used. As a result of experimental investigations it is stated that in high-nitrogen Cr - Mn steel at heating (low-temperature range) structure transformations take place. It is shown that at heating from 20 to 300 °C the processes of interaction between nitrogen atoms and extended dislocations take place. Kinetics of processes is similar to kinetics of ageing, but with certain variations. The obtained strucrure is unstable and trends to recovery of the initial state during 10 - 100 h. The influence of TPMF has similar nature. Presumably this process is determined by the redistribution of nitrogen in solid solution-nitrogen phases-dislocation atmospheres system. The authors propose to apply heating up to 400 °C during 4 - 8 h in order to stabilize the dislocation structure.

Ключ. слова: бор, чехлы-поглотители, аустенитная коррозионностойкая сталь, структура стали
Індекс рубрикатора НБУВ: К222.1

Рубрики:

Сталі різних структурних класів

Шифр НБУВ: Ж28347 Пошук видання у каталогах НБУВ