Структура и механические свойства аустенитных Cr-Ni-Ti сталей после высокотемпературного азотирования
Abstract
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, т.к. 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 хромо-никелевых 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 счёт применения твердофазного высокотемпературного азотирования. Показано, что высокотемпературное азотирование обеспечивает значительное (в 2 – 3 раза) повышение прочностных характеристик металла по сравнению с состоянием до азотирования, но, естественно, понижает пластичность. 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), 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.
About the Authors
Станислав РогачевRussian Federation
Александр Стомахин
Russian Federation
Сергей Никулин
Russian Federation
Максим Кадач
Russian Federation
Владимир Хаткевич
Russian Federation
References
1. Gavrilyuk V.G. Fizicheskie osnovy azotistykh stalei / Perspektivnye materialy. T. II: Konstruktsionnye materialy i metody upravleniya ikh kachestvom [The physical basis of nitrogen steels / Prospective materials. V. II: Construction materials and methods of quality management]. Tol'yatti: TGU; Moscow: MISiS, 2007, pp. 5–74 (In Russ.)
2. Svyazhin A.G., Prokoshkina V.G., Kossyrev K.L. Effect of nitrogen on structure properties of thermomechanically strengthened steels // Proc. 10th Int. Conf. High Nitrogen Steels HNS 2009 (Moscow, Russia, July 6-8, 2009). M.: MISIS, 2009. pp. 77–82
3. Shpaidel' M.O. New nitrogen-containing austenitic stainless steels with high strength and ductility // Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov. 2005, no. 11, pp. 9-14 (In Russ.)
4. Berezovskaya V.V., Bobrova V.E., MelNik V.P., Kostina M.V., Blinov E.V., Bannykh I.O. Corrosion properties of austenitic cr-mn-ni-n steels with various manganese concentrations // Russian metallurgy (Metally). 2008, vol. 2008, pp. 29–33 (https://doi.org/10.1134/S0036029508010060)
5. Rashev Ts.V. Vysokoazotistye stali. Metallurgiya pod davleniem [High nitrogen steel. Pressure metallurgy]. Sofiya: Izdatel'stvo Bolgarskoi akademii nauk ‘Prof. Marin Drinov’, 1995, 218 p. (In Russ.)
6. Povolotskii D.Ya., Gudim Yu.A. Proizvodstvo nerzhaveyushchei stali [Stainless steel production]. Chelyabinsk: Izdatel'stvo ‘YuUrGU’, 1998, 236 p. (In Russ.)
7. Borodulin G.M., Moshkevich E.I. Nerzhaveyushchaya stal' [Stainless steel]. Moscow: Metallurgiya, 1973, 320 p. (In Russ.)
8. Yoo D.K., Lee H.J., Kang C.Y., Kim K.H., Kim Y.H., Sung J.H. A study on nitrogen permeation and tempering heat treatment of AISI type 409L ferritic stainless steel // Solid State Phenomena. 2006, vol. 118, pp. 149–154 (https://www.scientific.net/SSP.118.149)
9. Nikulin S.A., Rogachev S.O., Khatkevich V.M., Rozhnov A.B. Hardening of Ferritic Corrosion-Resistant Steel by the Method of Internal Nitriding // Metal Science and Heat Treatment. 2013, vol. 55, pp. 351–354 (https://link.springer.com/article/10.1134/S0031918X14020148)
10. Khatkevich V.M., Nikulin S.A., Rozhnov A.B. Rogachev, S.O. Mechanical Properties and Fracture of Ferritic Corrosion-Resistant Steels After High-Temperature Nitriding // Metal Science and Heat Treatment. 2015, vol. 57, pp. 205–209 (https://link.springer.com/article/10.1007/s11041-015-9862-x)
11. Petrova L.G. Uprochnenie austenitnykh stalei i splavov za schet formirovaniya tverdogo rastvora pri azotirovanii [Hardening of austenitic steels and alloys due to the formation of a solid solution by nitriding] // Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. 2007, no. 4, pp. 9–17 (In Russ.)
12. Sung J.H., Kong J.H., Yoo D.K., On H.Y., Lee D.J., Lee H.W. Phase changes of the AISI 430 ferritic stainless steels after high-temperature gas nitriding and tempering heat treatment // Materials Science and Engineering A. 2008, vol. 489, pp. 38–43 (https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.11.078)
13. Peng D.Q., Kim T.H., Chung J.H., Park J.K. Development of nitride-layer of AISI 304 austenitic stainless steel during high-temperature ammonia gas-nitriding // Applied Surface Science. 2010, vol. 256, pp. 7522–7529 (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.05.100)
14. Petrova L.G. Internal nitriding of high-temperature steels and alloys // Metal Science and Heat Treatment. 2001, vol. 43, pp. 11–17 (https://doi.org/10.1023/A:1010405819435)
15. Belomyttsev M.Yu. A study of processes of phase formation and hardening in molybdenum alloys after internal nitriding // Metal Science and Heat Treatment. 2018, vol. 60, pp. 243–252 (https://doi.org/10.1007/s11041-018-0268-4)
16. Garz´on C.M., Tschiptschin A.P. EBSD texture analysis of a high temperature gas nitrided duplex stainless steel // Materials Science and Engineering A. 2006, vol. 441, pp. 230–238 (https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.08.018)
17. Lakhtin Yu.M. High-temperature nitriding. Metal Science and Heat Treatment. 1991, vol. 33, pp. 124–130
18. Rogachev S.O., Khatkevich V.M., Kadach M.V., Lysenkova E.V., Stomakhin A.Ya. Primenenie vysokotemperaturnogo azotirovaniya dlya povysheniya prochnosti tonkolistovoi titansoderzhashchei stali tipa Kh18N12AT [The use of high-temperature nitriding to increase the strength of sheet titanium-containing Kh18N12AT type steel] // Deformatsiya i razrushenie materialov. 2017, no. 6, pp. 34–38 (In Russ.)
19. Rogachev S.O., Khatkevich V.M., Kadach M.V., Lysenkova E.V., Stomakhin A.Ya. Vozmozhnost' polucheniya titansoderzhashchei vysokoazotistoi stali tipa Kh18N12AT s primeneniem vysokotemperaturnogo azotirovaniya lista [The possibility of obtaining titanium-containing high-nitrogen Kh18N12AT type steel using high-temperature nitriding sheet] // Fazovye prevrashcheniya i prochnost' kristallov: sb. tezisov IX Mezhdunarodnoi konferentsii. - Chernogolovka, 2016. pp. 112 (In Russ.)
20. Winiowski A. Impact of Conditions and Parameters of Brazing of Stainless Steel and Titanium on Mechanical and Structural Properties of Joints // Archives of Metallurgy and Materials. 2007, vol. 52, pp. 593–608
Supplementary files
|
1. Сведения об авторах_RU | |
| Subject | ||
| Type | Other | |
Download
(59KB)
|
Indexing metadata ▾ | |
|
|
2. Сведения об авторах_EN | |
| Subject | ||
| Type | Other | |
Download
(61KB)
|
Indexing metadata ▾ | |
|
3. рекомендация | |
| Subject | ||
| Type | Other | |
Download
(206KB)
|
Indexing metadata ▾ | |
|
|
4. Авторский договор Steel | |
| Subject | ||
| Type | Исследовательские инструменты | |
Download
(1MB)
|
Indexing metadata ▾ | |
|
|
5. Авторский договор МИСИС | |
| Subject | ||
| Type | Other | |
Download
(1MB)
|
Indexing metadata ▾ | |
|
6. Рисунки | |
| Subject | ||
| Type | Результаты исследования | |
Download
(4MB)
|
Indexing metadata ▾ | |
Review
For citations:
, , , , . Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(5).
Email this article 