к.т.н., доцент кафедры металловедения и физики прочности
119049, Москва, Ленинский пр., 4
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Metallography and Physics of Strength”
Moscow
д.т.н., профессор кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов
119049, Москва, Ленинский пр., 4
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Metallurgy of Steel, New Production Technologies and Metal Protection
Moscow
д.т.н, профессор, заведующий кафедрой металловедения и физики прочности
119049, Москва, Ленинский пр., 4
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Chair “Metallography and Physics of Strength”
Moscow
инженер
111116, Москва, ул. Авиамоторная, 2
Engineer
Moscow
к.т.н., младший научный сотрудник
119049, Москва, Ленинский пр., 4
Cand. Sci. (Eng.), Junior Researcher
Moscow
Легирование коррозионностойких аустенитных сталей азотом широко применяется в производстве для стабилизации аустенита, улучшения прочностных и других свойств металла. Возможность легирования азотом титансодержащих сталей путем ввода азота в расплав отсутствует, так как это вызывает образование в стали при разливке и кристаллизации металла грубых дефектов (заворотов корки, крупных нитридных включений, скоплений нитридов и др.). Альтернативой жидкофазному азотированию для легирования азотом аустенитных титансодержащих хромоникелевых сталей с целью повышения их прочностных свойств может служить метод высокотемпературного газового азотирования. В настоящей работе исследована возможность повышения прочностных характеристик тонколистовой аустенитной коррозионностойкой стали типа Х18Н12Т, содержащей 1,5 и 3 % титана, за счет применения твердофазного высокотемпературного азотирования. Азотирование осуществляли при температуре 1000 – 1100 °С в атмосфере чистого азота в течение 5 или 8 ч. Средняя массовая доля азота в образцах после азотирования в течение 5 ч составляла 0,6 и 0,7 % для сталей с 1,5 и 3 % титана соответственно, а после азотирования в течение 8 ч – 0,8 и 0,9 %. Показано, что высокотемпературное азотирование с отжигом обеспечивает значительное (в 2 – 3 раза) повышение прочностных характеристик металла по сравнению с состоянием до азотирования. Однако при этом происходит естественное понижение пластичности. В ходе конечной обработки пластичность восстанавливается. На стали типа Х18Н12Т с 1,5 % титана получено увеличение предела текучести в 3,3 раза (с 180 до 600 МПа) и предела прочности в 1,8 раз (с 540 до 970 МПа) при относительном удлинении на уровне 28 %. На стали с 3 % титана дополнительного увеличения прочностных характеристик не обнаружено. Полученные результаты показывают возможность получения тонколистовой титансодержащей высокоазотистой стали (или изделий из нее, например, тонкостенных труб) путем применения твердофазного высокотемпературного азотирования.
Alloying of corrosion-resistant austenitic steels with nitrogen is widely used in production to stabilize austenite and to improve the strength and other properties of the metal. The possibility of alloying titanium-containing steels with nitrogen by introducing nitrogen into the melt is not possible, as it causes formation of the coarse defects in steel during casting and solidification of the metal (twisting of the peel, large nitride inclusions, accumulations of nitrides, etc.). The method of high-temperature gas nitriding can be alternative to liquid-phase nitriding for alloying austenitic titanium-containing chromium-nickel steels with nitrogen in order to increase their strength properties. In this work, we investigated the possibility of increasing the strength characteristics of thin-sheet austenitic corrosion-resistant Cr – Ni – Ti (Kh18N12T type) steel, containing 1.5 % and 3 % of titanium, through the use of solid-phase high-temperature nitriding. The nitriding was carried out at a temperature of 1000 – 1100 °С in an atmosphere of pure nitrogen for 5 or 8 hours. The average mass fraction of nitrogen in the samples after nitriding for 5 hours was 0.6 % and 0.7 % for the steels with 1.5 and 3 % of titanium, respectively, and after nitriding for 8 hours – 0.8 % and 0.9 %. It was shown that high-temperature nitriding followed by annealing provides a significant (by 2 – 3 times) increase in the metal strength characteristics compared with the state before nitriding, but reduces the ductility. Ductility of the steel is restored during final processing. For Kh18N12Т type steel with 1.5 % of titanium, an increase in the yield strength is obtained – by 3.3 times (from 180 to 600 MPa), strength – by 1.8 times (from 540 to 970 MPa), with a relative elongation of 28 %. An additional increase in strength properties was not found for the steel with 3 % titanium. The obtained results show the possibility of obtaining thin-sheet titanium-containing high-nitrogen steel (or products from it, for example, thin-walled pipes) by applying solid-phase high-temperature nitriding.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.