Высокоазотистая сталь 23Cr9Мn1N, полученная алюминотермией под давлением азота: структура и механические свойства

И.В. Сапегина, Г.А. Дорофеев, М.И. Мокрушина, Б.Е. Пушкарев, В.И. Ладьянов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 16 марта 2017; Исправлена: 12 апреля 2017; Принята: 19 апреля 2017
Цитирование: И.В. Сапегина, Г.А. Дорофеев, М.И. Мокрушина, Б.Е. Пушкарев, В.И. Ладьянов. Высокоазотистая сталь 23Cr9Мn1N, полученная алюминотермией под давлением азота: структура и механические свойства. Письма о материалах. 2017. Т.7. №2. С.137-140
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2017-2-137-140

Аннотация

Высокоазотистые стали являются перспективными материалами, обладающими сочетанием высоких свойств прочности, пластичности и коррозионной стойкости. Однако для производства высокоазотистой стали методами металлургии под высоким давлением азота требуется энергоемкое и сложное оборудование. С точки зрения энергосбережения альтернативным и более привлекательным является метод алюминотермии, восстановления оксидов металлов металлическим алюминием. Высокотемпературный процесс синтеза при этом протекает за счет химической энергии экзотермической окислительно-восстановительной реакции. В работе исследованы микроструктура и механические свойства высокоазотистой стали 23Cr9Мn1N (мас.%), полученной алюминотермическим методом СВС-металлургии под давлением азота с использованием термодинамического моделирования. Насыщение расплава азотом происходило одновременно из газовой фазы и с помощью нитридов хрома в составе шихты. В литом состоянии стали формируется феррито-аустенитная структура с признаками прерывистого распада аустенита с выделением Cr2N. Средний размер зерна стали около 16 мкм. Ковка при T = 1150-1170°C литой стали приводит к измельчению структуры и увеличению доли аустенита в стали. После термообработки кованого образца (закалка в воду от 1200°C) наблюдается единственная фаза – аустенит. Выполнен анализ изменения параметра ГЦК решетки аустенита в процессе эволюции структуры при горячей пластической деформации и термообработке. Исследование механических свойств показало сочетание высоких значений прочности и пластичности стали после закалки. Сделан вывод, что методом алюминотермии может быть получена высокоазотистая сталь по механическим свойствам не уступающая сталям, полученным электрошлаковым переплавом под давлением азота.

Ссылки (13)

1. J. W. Simmons. Mater. Sci. Engin. A 207 (2), 159 - 169 (1996). Crossref
2. M. O. Speidel. Metal Sci. Heat Treat. 47 (11), 489 - 493 (2005). (in Russian) [М. О. Шпайдель. МиТОМ. 11, 9 - 14 (2005).]. Crossref
3. V. V. Berezovskaya, M. V. Kostina, E. V. Blinov, I. O. Bannykh, V. E. Bobrova, V. P. Mel’nik. Russian Metallurgy (Metally). 2008 (1), 29 - 33 (2008). (in Russian) [В. В. Березовская, М. В. Костина, Е. В. Блинов, И. О. Банных, В. Е. Боброва, В. П. Мельник. Металлы. 2008 (1), 36 - 41 (2008).]. Crossref
4. V. G. Gavriljuk, H. Berns. High nitrogen steel: structure, properties, manufacture, applications, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (1999) 378 p. Crossref
5. K. Yang, Y. Ren. Sci. Technol. Adv. Mater. 11 (1), 014105 - 014118 (2010). Crossref
6. T. V. Rashev. High nitrogen steels. Metallurgy under pressure, Sofia, Bulgarian Academy of Sciences (1995) 268 p. (in Russian) [Ц. В. Рашев. Высокоазотистые стали. Металлургия под давлением, София, БАН, 1995. 268 с.].
7. N. P. Lyakishev, Yu. L. Pliner, G. F. Ignatenko, S. I. Lappo. Aluminothermy, Metallurgiya, Moscow (1988) 424 p. (in Russian) [Н. П. Лякишев, Ю. Л. Плинер, Г. Ф. Игнатенко, С. И. Лаппо. Алюминотермия, М.: Металлургия (1988) 424 с.].
8. G. A. Dorofeev, V. A. Karev, E. V. Kuzminykh, V. I. Lad’yanov, A. N. Lubnin, A. S. Vaulin, M. I. Mokrushina. Russian Metallurgy (Metally). 2013 (1), 1 - 10 (2013). (in Russian) [Г. А. Дорофеев, В. А. Карев, Е. В. Кузьминых, В. И. Ладьянов, А. Н. Лубнин, А. С. Ваулин М. И. Мокрушина. Металлы. 2013 (1), 3 - 14 (2013).]. Crossref
9. G. Balachandran, M. L. Bhatia, N. B. Ballal, P. Krishna Rao. ISIJ Intern. 41 (9), 1018 - 1027 (2001). Crossref
10. Patent RF № 2446215, 27.03.2012. (in Russian) [Патент РФ № 2446215, 27.03.2012].
11. P. A. Carvalho, I. F. Machado, G. Solorzano, A. F. Padilha. Phil. Magaz. 88 (2), 229 - 242 (2008). Crossref
12. N. C. S. Srinivas, V. V. Kutumbarao. Scr. Mater. 37 (3), 285 - 291 (1997). Crossref
13. http://www.energietechnik-essen.de / de / produkte /stickstoffstaehle / druckaufgestickte-austenite.html.

Другие статьи на эту тему