Влияние легирования водородом на деформационное упрочнение и разрушение высокоазотистой аустенитной стали

Е.Г. Астафурова, В.А. Москвина, Н.К. Гальченко, Е.В. Мельников, Г.Г. Майер, А.Г. Бурлаченко, С.В. Астафуров, Г.Н. Захаров
Получена: 25 августа 2017; Исправлена: 11 октября 2017; Принята: 23 октября 2017
Цитирование: Е.Г. Астафурова, В.А. Москвина, Н.К. Гальченко, Е.В. Мельников, Г.Г. Майер, А.Г. Бурлаченко, С.В. Астафуров, Г.Н. Захаров. Влияние легирования водородом на деформационное упрочнение и разрушение высокоазотистой аустенитной стали. Письма о материалах. 2018. Т.8. №1. С.71-76
BibTex   DOI: 10.22226 / 2410‑3535‑2018‑1‑71-76

Аннотация на русском языке

Наводороживание стали Fe-17Cr-10Mn-7Ni-1V-0,09С-0,65N (мас. %) приводит к формированию градиентного состояния – на боковых поверхностях образцов формируется тонкий (<15 мкм) хрупкий поверхностный слой, который растрескивается в процессе пластического течения, а центральная часть образцов разрушается транскристаллитно вязко по аналогии с образцами, разрушенными без легирования водородом. Толщина хрупкого поверхностного слоя возрастает при увеличении продолжительности насыщения образцов водородом и изменяется характер разрушения в нем при растяжении: от хрупкого смешанного (транскристаллитного и интеркристаллитного) при малой продолжительности насыщения (до 16 ч.) до полностью интеркристаллитного при большей продолжительности наводороживания (32-50 ч.).В работе исследовали влияние продолжительности электролитического наводороживания на механические свойства при растяжении и особенности разрушения мелкозернистой высокоазотистой аустенитной стали Fe - 17Cr - 10Mn - 7Ni - 1V - 0,09С - 0,65N (мас. %). Наводороживание приводит к формированию градиентного структурного состояния в стали – на боковых поверхностях образцов формируется тонкий (<15 мкм) хрупкий поверхностный слой, который растрескивается в процессе пластического течения, а центральная часть образцов разрушается транскристаллитно вязко по аналогии с образцами, разрушенными без легирования водородом. Толщина хрупкого поверхностного слоя возрастает при увеличении продолжительности насыщения образцов водородом и изменяется характер разрушения в нем: от хрупкого смешанного (транскристаллитного и интеркристаллитного) при малой продолжительности насыщения (до 16 ч.) до полностью интеркристаллитного при большей продолжительности наводороживания (32-50 ч.). Наводороживание слабо влияет на стадийность пластического течения исследуемой стали и значения предела текучести, но приводит к уменьшению удлинения и временного сопротивления разрушению. Изменение пластических свойств стали происходит нелинейно: коэффициент водородного охрупчивания образцов, который характеризует изменение удлинения наводороженных образцов относительно состояния без водорода, увеличивается до 24% при насыщении водородом вплоть до 16 часов, а с увеличением продолжительности насыщения до 50 часов, напротив, уменьшается до 17%. Изменение пластичности наводороженных образцов коррелирует с уменьшением коэффициента деформационного упрочнения стали и изменением характера растрескивания поверхности образцов в зависимости от продолжительности насыщения.

Ссылки (13)

1.
V. G. Gavrilyuk, H. Berns. High nitrogen steel. Springer, Berlin. (1999) 379 p.
2.
O. A. Bannych, V. M. Blinov, Dispersion-Hardening Nonmagnetic Vanadium-Containing Steels. Moscow, Nauka. (1990) 190 p. (in Russian) [О. А. Банных, В. М. Блинов. Дисперсионно-твердеющие немагнитные ванадийсодержащие стали. Москва, Наука. 1980. 190 с.]
3.
C. San Marchi, D. K. Balch, K. Nibur, B. P. Somerday. J. Press. Vessel Technol. 130, 483 – 491 (2008), DOI: 10.1115/1.2967833
4.
P. Rozenak. J. Mater. Sci. 25, 2532 – 2538 (1990), DOI: 10.1007/BF00638055
5.
T. Michler, C. S. Marchi, J. Naumann, S. Weber, M. Martin. Int. J. Hydrogen Energy. 37, 16231 – 16246 (2012), DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.08.071
6.
T. Michler, J. Naumann. Int. J. Hydrogen Energy. 35, 1485 – 1492 (2010), DOI: 10.1016/j.ijhydene.2009.10.050
7.
M. F. Shehata, S. Schwarz, H-J. Engelmann, M. Uhlemann. Mater. Sci. Technol. 13, 1016 – 1022 (1997).
8.
N. Igata, T. Fujida, H. Yumoto, J. Nucl. Mater. 179 – 181, 656 – 658 (1991).
9.
M. P. Phaniraj, H. J. Kim, J. Y. Suh, J. H Shim, S. J. Park, T. H. Lee. Int. J. Hydrogen Energy. 40, 13635 – 13642 (2015), DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.07.163
10.
E. G. Astafurova, V. A. Moskvina, G. G. Maier, E. V. Melnikov, G. N. Zakharov, S. V. Astafurov, N. K. Galchenko. J. Mater. Sci. 52, 4224 – 4233 (2017), DOI: 10.1007/s10853‑016‑0676‑z
11.
Y. Wang, X. Wang, J. Gong, L. Shen, W. Dong. Int. J. Hydrogen Energy. 39, 13909 – 13919 (2014), DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.04.122
12.
V. G. Gavriljuk, V. N. Shyvaniuk, B. D. Shanina. Acta Mater. 53, 5017 – 5024 (2005), DOI: 10.1016/j.actamat.2005.07.028
13.
D. P. Abraham, C. J. Altstetter. Metall. Trans. A. 26, 2859 – 2871 (1995).