Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка высокомарганцевых аустенитных сталей с улучшенным комплексом механических свойств

Докладчик: Беляков Андрей Николаевич

Должность: ведущий научный сотрудник, ведущий научный сотрудник

Цель проекта:
Проект направлен на исследование и разработку перспективных высокомарганцевых сталей аустениных сталей с улучшенным комплексом механических свойств, сочетающих высокую прочность и сопротивление усталостному разрушению. Основной задачей прикладных научных исследований является разработка научных основ технологий получения высокомарганцевых аустенитных сталей, отличающихся высоким пределом текучести и сопротивлением усталостному разрушению. Исследования будут выполнены с использованием перспективных сталей системы Fe-(18-22)%Mn-(1-6)%(Al+Si)-(0,3-0,6)%C с различной энергией дефектов упаковки от 15 до 30 мДж/м^2 в зависимости от содержания легирующих элементов.

Основные планируемые результаты проекта:
При выполнении предлагаемого проекта совместно с иностранным партнером будут получены следующие результаты.
1. Закономерности формирования микроструктуры в перспективных высокомарганцевых сталях в процессе пластической обработки в условиях холодной и теплой деформации. Будет установлено влияние микроструктуры деформации на механическое поведение экспериментальных сталей.
2. Закономерности развития непрерывной динамической рекристаллизации в перспективных высокомарганцевых аустенитных сталях. Будут установлены режимы термомеханической обработки, обеспечивающей формирование субмикрокристаллической структуры в экспериментальных сталях и исследовано влияние динамически и пост-динамически рекристаллизованной структуры на механические свойства.
3. Закономерности формирования нанокристаллической структуры в высокомарганцевых аустенитных сталей в процессе интенсивной пластической деформации; особенности статической рекристаллизации в высокомарганцевых сталях, подвергнутых интенсивной пластической обработке; влияние размера рекристаллизованных зерен на механические свойства.
4. Научные основы технологий производства перспективных высокомарганцевых сталей с регламентированной структурой и механическими свойствами.
5. Образцы экспериментальных сталей с пределом текучести 600-700 МПа и относительным удлинением более 30%.
6. Образцы экспериментальных сталей с пределом текучести 1000-1200 МПа и относительным удлинением более 20%.
7. Рекомендации по реализации разработанных методов получения перспективных высокомарганцевых аустенитных сталей с регламентированной структурой и механическими свойствами в реальном секторе экономики.


В рамках настоящего проекта будет выполнено комплексное исследование механических свойств высокомарганцевых аустенитных сталей, включая малоцикловую и высокоцикловую усталость. Особое внимание будет уделено изучению механизмов структурного упрочнения, ответственных за усталостные свойства сталей. В частности будет установлено влияние энергии дефектов упаковки и структурного состояния стали на прочность и сопротивление усталостному разрушению. Образцы экспериментальных сталей, отличающиеся структурным состоянием, будут получены различными комбинациями горячей деформации, отжига, обработкой в условиях теплой и холодной деформации, включая интенсивную пластическую обработку. Будут установлены закономерности структурной эволюции в процессе термомеханической обработки, обеспечивающие формирование в высокомарганцевых аустенитных сталях определенную микроструктуру, включая субмикрокристаллическое и нанокристаллическое состояние, и их влияние на механическое поведение сталей. Совместными усилиями с иностранным партнером будет выполнен анализ условий реализации множественного деформационного нанодвойникования, как одного из наиболее эффективных механизмов структурного упрочнения аустенитных сталей. На основе установленных закономерностей будут разработаны научные основы технологии получения высокомарганцевых аустенитных сталей с уникальным комплексом механических свойств.




Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
В настоящее время основными потребителями высокомарганцевых аустенитных сталей являются производители автомобилей премиум-класса, в которых такие стали используются для производства ответственных элементов конструкции. В результате выполнения настоящего проекта будут разработаны способы производства высокомарганцевых сталей с регламентированными механическими свойствами, отличающиеся уровнем прочности и пластичности. Возможность выбора наиболее оптимальной с точки зрения механического поведения стали позволит повысить эффективность использования конструкционных материалов такого типа, т.е. использовать материал, свойства которого наиболее близко совпадают с требованиями прочности пластичности данного элемента конструкции. Потребность машиностроителей в конструкционных материалах с регламентированным уровнем свойств стимулирует металлопроизводителей в расширении ассортимента выпускаемой продукции и освоении производства новых конструкционных сталей и сплавов. Широкие перспективы применения высокомарганцевых аустенитных сталей обусловлены их уникальной способностью к деформационному упрочнению, являющейся результатом развития деформационного двойникования и мартенситного превращения с размером структурных элементов несколько десятков нанометров. Освоение отечественными металлургическими предприятиями производства высокомарганцевых аустенитных сталей с различной комбинацией свойств прочности и пластичности позволит укрепить позиции отечественной металлургии на рынке высокотехнологичных перспективных конструкционных материалов.

Возможными потребителями полученных результатов являются предприятия, занимающиеся производством специальных сталей, такие как ЧМК «Северсталь», ОАО «Мечел», ОАО «Металлургический завод «Электросталь, ВМК «Красный октябрь», Златоустовский МЗ и др. Возможные пути по доведению до потребителя результатов выполнения проекта включают в себя следующие действия:
- Заключение с предприятием производителем специальных сталей лицензионного соглашения на использование результатов интеллектуальной деятельности, способных к правовой охране.
- Передача предприятию производителю специальных сталей рекомендаций по реализации разработанных методов получения перспективных высокомарганцевых аустенитных сталей с регламентированной структурой и механическими свойствами, включая экспериментальные образцы полученных сталей.


Текущие результаты проекта:
В рамках выполнения работ первого этапа Соглашения о предоставлении субсидии были получены следующие результаты:
- аналитический обзора современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках научных исследований, в том числе, обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты – не менее 15 научно-информационных источников за период 2009 – 2013 гг.
- отчет патентных исследований.
- представлен расчет энергии дефектов упаковки и моделирование равновесного фазового состава экспериментальных сталей.
- выбрана оптимальная система легирования перспективных высокомарганцевых аустенитных сталей.
- экспериментальные образцы перспективных высокомарганцевых сталей.
- Программы и методик испытания образцов экспериментальных сталей.