НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ, Москва, Россия

Н. М. Вознесенская, ведущий научный сотрудник лаборатории № 605 «Конструкционные и специальные стали», канд. техн. наук
О. А. Тонышева, старший научный сотрудник лаборатории № 605 «Конструкционные и специальные стали», канд. техн. наук

Э. А. Елисеев, начальник лаборатории № 605 «Конструкционные и специальные стали», канд. техн. наук

НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ, Москва, Россия¹ ; Губкинский филиал Национального исследовательского технологического университета «МИСИС», Губкин, Россия²
Д. Н. Романенко, старший научный сотрудник лаборатории № 605 «Конструкционные и специальные стали»¹, доцент кафедры горного дела², канд. техн. наук, эл. почта: romanenko-kstu46@yandex.ru

Исследована технологическая пластичность в литом состоянии аустенитной коррозионностойкой стали марки ВНС53-Ш (08Х21Г11АН6-Ш), содержащей до 0,6 % N, при температурах деформации (осадки) от 800 до 1200 °C. Сталь выплавлена в открытой индукционной печи типа ИСТ-0,05 с последующим электрошлаковым переплавом на полупромышленной установке ДЭШП-0,1. Испытания на технологическую пластичность проведены путем осадки цилиндрических образцов диаметром (15 ± 0,1) мм и высотой (20 ± 0,05) мм. Выполнен анализ микроструктуры стали после осадки при различных температурах. Металлографические шлифы подвергали электролитическому травлению в 10%-ном растворе щавелевой кислоты. Установлено, что деформация при температурах 800–900 °C вызывает появление в структуре зернограничных выделений, образованных вследствие прерывистого распада твердого раствора с образованием перлитоподобных колоний (смеси пластин нитридов хрома и аустенита). При обжатии образцов при температурах выше 900 °C отмечены процессы рекристаллизации. Новые зерна аустенита образуются преимущественно по границам зерен, как по наиболее дефектным зонам, содержащим дополнительные центры рекристаллизации — карбонитриды, при этом перлитоподобные колонии не обнаружены. Из-за появления в структуре стали ВНС53-Ш нитридно-аустенитной смеси ее деформация со степенью обжатия более 20 % без трещинообразования невозможна. Технологичность стали возрастает при повышении температуры осадки, однако допустимая степень деформации не превышает 35 %.

Работа выполнена в рамках ГК № 21411.1770290019.18.006 от 01.03.2021 г., шифр «Высота» по теме Вс-09 «Разработка технологии выплавки, деформации, термической обработки трубной заготовки для изготовления тонкостенных труб, работающих в условиях высокого давления, из коррозионностойкой стали аустенитного класса ВНС-53Ш».

1. Misra R. D. K., Injeti V. S. Y., Somani M. C. The significance of deformation mechanisms on the fracture behavior of phase reversion-induced nanostructured austenitic stainless steel // Sci Rep. 2018. Vol. 8, Iss. 1. 7908. DOI: 10.1038/s41598-018-26352-1
2. Liu G., Liu Y., Cheng Y., Li J. et al. The intergranular corrosion susceptibility of metastable austenitic Cr – Mn – Ni – N – Cu high-strength stainless steel under various heat treatments // Materials. 2019. Vol. 12, Iss. 9. 1385. DOI: 10.3390/ma12091385
3. Cui P., Xing G., Nong Z. et al. Recent advances on composition-microstructure-Properties Relationships of Precipitation hardening stainless steel // Materials. 2022. Vol. 15, Iss. 23. 8443. DOI: 10.3390/ma15238443
4. Каблов Е. Н., Бакрадзе М. М., Громов В. И., Вознесенская Н. М. и др. Новые высокопрочные конструкционные и коррозионностойкие стали для аэрокосмической техники разработки ФГУП «ВИАМ» (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2020. № 1. С. 3–11. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-3-11
5. Shcherenkova I. S., Shkatov V. V., Gadalov V. N. Study of electrolytic chromium coatings with ultradisperse superhard fillers // Chemical and Petroleum Engineering. 2015. Vol. 51, Iss. 3. P. 277–282.
6. Gubanov O. M., Shkatov V. V., Kozhukhov A. А. Formation of non-uniform grain structure of steel in the process of heat treatment and method of evaluation of microstructure with significantly non-uniform grain // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2017. Vol. 52, Iss. 5. P. 996–1001.
7. Севальнев Г. С., Анцыферова М. В., Дульнев К. В., Севальнева Т. Г. и др. Влияние концентрации азота на структуру и свойства экономнолегированной конструкционной стали // Авиационные материалы и технологии. 2020. № 2. С. 10–16. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-2-10-16
8. Тонышева О. А., Вознесенская Н. М., Громов В. И., Леонов А. В. Высокопрочная коррозионностойкая сталь ВНС-74 применительно к крепежным деталям авиационной техники // Труды ВИАМ. 2022. № 7. 01.
9. Приданцев М. В., Талов Н. П., Левин Ф. Л. Высокопрочные аустенитные стали. — М. : Металлургия, 1969. — 250 с.
10. Shanina B. D., Tyshchenko A. I., Glavatskyy I. N. et al. Chemical nano-scale homogeneity of austenitic CrMnCN steels in relation to electronic and magnetic properties // Journal of materials sciens. 2011. Vol. 46. P. 7725–7736.
11. Дзугутов М. Я. Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов. — М. : Металлургия, 1977. — 142 с.
12. Крылов С. А., Евгенов А. Г., Щербаков А. И., Макаров А. А. Новая электрошлаковая печь под давлением ДЭШП-0,1: освоение и перспективы развития // Труды ВИАМ. 2016. № 5. 04. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-5-4-4
13. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. — Введ. 01.01.1977.
14. ГОСТ Р ИСО 22309–2015. Микроанализ электронно-зондовый. — Введ. 01.06.2016.
15. Банных И. О., Банных О. А. Современное состояние исследований и применения высокоазотистых аустенитных сталей. — М. : Наука и технологии, 2017. — 15 с.
16. Эфрос Б. М., Коршунов Л. Г., Эфрос Н. Б., Дмитриенко В. Ю. Структура и свойства гибридных материалов типа «сэндвич» на основе азотосодержащего сплава. 1. Фазовые и структурные превращения // Физика и техника высоких давлений. 2016. Т. 26. № 3-4. С. 89–94.
17. Гудремон Э. Специальные стали. Т. 2. — М. : Металлургия, 1966. — 583 с.