Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование влияния кручения под высоким давлением на структуру и механические свойства объемно азотированной стали 08Х17Т

ФИО: Поляков Е.И.

Направление: Нанотехнологии

Научный руководитель: К.Т.Н. Рогачев Станислав Олегович

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Металловедения и физики прочности

Академическая группа: НМ-10-3

В последние десятилетия разработаны методы получения металлов и сплавов с ультрамелкозернистой структурой (УМЗ), имеющих размер зерен 0,1–0,4 мкм и обладающих уникальными физико-механическими свойствами. Наноматериалы, полученные методами интенсивной пластической деформации, в частности кручением под высоким давлением, обладают высокими прочностными свойствами при относительно низких температурах и высокой пластичностью и сверхпластичностью при повышенных температурах.

В данной работе изучено влияние интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением (КВД) на структуру и микротвердость стали 08Х17Т, подвергнутой высокотемпературному объемному азотированию и отжигу. Азотирование плоских образцов толщиной 0,5 мм в рекристаллизованном состоянии проводили в кварцевой ампуле в среде чистого азота при температуре 1075°С. Образцы подвергали обработке по двум режимам: азотирование, 4 ч и отжиг в вакууме при 700ºС, 1,5 ч (состояние 1); азотирование 1 ч и отжиг в вакууме при 900ºС, 5 ч (состояние 2). После такой обработки по всему сечению образцов стали наблюдалась структура азотистого феррита с выделениями частиц второй фазы типа Cr2N (пластинчатой формы в состоянии 1 и овальной формы в состоянии 2). Массовая доля азота в образцах после азотирования при выдержке 1 и 4 ч составила 0,79 и 0,46%, соответственно.

КВД проводили при комнатной температуре, давлении P = 4 ГПа, числе оборотов N = 5 на образцах диаметром 10 мм (степень деформации 5,7).

Электронно-микроскопический анализ показал, что КВД приводит к формированию наноструктуры с размером структурных элементов преимущественно 55–85 нм, при этом в состоянии 2 структура более равноосная с несколько большим средним размером структурных элементов по сравнению с состоянием 1 (рисунок 1). Результаты просвечивающей электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа с реплик показали, что в структуре стали обоих состояний после КВД наблюдаются частицы Cr2N овальной формы размером 50–300 нм.

Микротвердость азотированной стали после КВД (измеренная на середине радиуса образца) повышается с 320±8 HV до 860±20 HV и с 350±38 HV до 780±20 HV, для состояний 1 и 2, соответственно, т.е. в 2,2–2,6 раза. Упрочнение после КВД сохраняется при нагреве до температуры 450ºС (выдержка 10 ч).

а б

Рисунок 1 – Микроструктура стали 08Х17Т после КВД и внутреннего азотирования в различных состояниях (ПЭМ): а – состояние 1; б – состояние 2