Влияние электролитического насыщения водородом на механизмы деформации аустенитной нержавеющей стали 01Х17Н13М3 при холодной прокатке

Е.В. Мельников ORCID logo , М.Ю. Панченко ORCID logo , К.А. Реунова, Е.Г. Астафурова показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 11 мая 2021; Исправлена: 04 июня 2021; Принята: 21 июня 2021
Цитирование: Е.В. Мельников, М.Ю. Панченко, К.А. Реунова, Е.Г. Астафурова. Влияние электролитического насыщения водородом на механизмы деформации аустенитной нержавеющей стали 01Х17Н13М3 при холодной прокатке. Письма о материалах. 2021. Т.11. №3. С.285-290
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-3-285-290

Аннотация

Холодная прокатка аустенитной нержавеющей стали 01Х17Н13М3 приводит к формированию фрагментированной структуры с высокой плотностью дефектов кристаллического строения. Основным механизмом деформации при прокатке выступает дислокационное скольжение, которое сопровождается развитием механического двойникования как дополнительного механизма, способствующего фрагментации структуры. Насыщение водородом способствуют более активному развитию двойникования и протеканию γ→ε фазового превращения, а увеличение плотности тока при насыщении образцов водородом перед прокаткой и понижение температуры деформации сопровождается ростом плотности двойниковых границ и плотности дислокаций.В работе исследовали влияние плотности тока при электролитическом насыщении водородом, предшествующем деформированию, на механизмы пластической деформации стабильной аустенитной нержавеющей стали 01Х17Н13М3 при прокатке. С использованием методов просвечивающей электронной микроскопии и дифракции обратнорассеянных электронов показано, что пластическая деформация прокаткой при комнатной температуре со степенью осадки 25 % вызывает формирование высокой плотности дефектов кристаллического строения в исходно крупнокристаллических стальных образцах. Основным механизмом деформации при прокатке выступает дислокационное скольжение, которое сопровождается развитием механического двойникования как дополнительного механизма, способствующего фрагментации структуры. Независимо от режима предварительного насыщения стальных образцов водородом, оно способствует более активному развитию двойникования. Повышение плотности тока при насыщении вызывает увеличение плотности двойниковых границ и плотности дислокаций в структуре прокатанных образцов. После наводороживания при плотности тока 200 мА / см2, при деформации также реализуется γ → ε превращение. При этом увеличение плотности тока при предварительном насыщении образцов водородом от 10 до 200 мА / см2 не способствует значительному увеличению концентрации адсорбированного материалом водорода (0.0017 – 0.0018 масс.%), что в совокупности с микроструктурными исследованиями свидетельствует о различном распределении водорода в образцах непосредственно перед деформированием и о важной роли градиента концентрации водорода у поверхности на механизмы деформации стали при последующей прокатке. При понижении температуры деформации (за счет охлаждения образцов перед прокаткой до температуры жидкого азота), наводороживание также вызывает рост линейной плотности двойниковых границ и образование ε-мартенсита, но эти эффекты более значительны по сравнению с комнатной температурой деформации. Полученные данные свидетельствуют о том, что при близких значениях концентрации адсорбированного водорода в структуре сталей, режим насыщения влияет на механизм деформации и деформационные фазовые превращения в аустенитной стали.

Ссылки (24)

1. B. N. Arzamasov, T. V. Soloviev, S. A. Gerasimov et al. Reference book on constructional materials. Moscow, MGTU im. N. E. Bauman (2006) 640 p. (in Russian) [Б. Н. Арзамасов, Т. В. Соловьев, С. А. Герасимов и др. Справочник по конструкционным материалам. Москва, МГТУ им. Н. Э. Баумана (2006) 640 с.].
2. A. P. Shlyamnev et al. Corrosion-resistant, heat-resistant and high-strength steels and alloys: a reference book. Moscow, Intermet Engineering (2000) 232 p. (in Russian) [А. П. Шлямнев и др. Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы: справочник. Москва, Интермет Инжиниринг (2000) 232 с.].
3. S. L. Chawla, R. K. Gupta. Materials Selection for Corrosion Control. ASM International Materials Park, OH (1997) 508 p.
4. K. H. Lo, C. H. Shek, J. K. L. Lai. Mater. Sci. and Eng.: R. 65 (4-6), 39 (2009). Crossref
5. A. F. Padihla, R. L. Plaut, P. R. Rios. ISIJ International. 43 (2), 135 (2003). Crossref
6. G. Korznikova, S. Mironov, T. Konkova et al. Metall. Mater. Trans. A. 49, 6325 (2018). Crossref
7. M. El-Tahawy, G. Jenő, H. Yi, et al. Mater. Sci. Forum. 885, 13 (2017). Crossref
8. I. Yu. Litovchenko, A. N. Tyumentsev, E. P. Naiden. Phys. Meso. 9 (1), 31 (2014). (in Russian) [И. Ю. Литовченко, А. Н. Тюменцев, Е. П. Найден. Физическая мезомеханика. 9 (1), 137 (2014).]. Crossref
9. I. Yu. Litovchenko, N. V. Shevchenko, A. N. Tyumentsev, E. P. Naiden. Phys. Meso. Special. 9, 137 (2006). (in Russian) [И. Ю. Литовченко, Н. В. Шевченко, А. Н. Тюменцев, Е. П. Найден. Физическая мезомеханика. Спец. выпуск 9, 137 (2006).]. Crossref
10. J. W. Christian, S. Mahajan. Prog. Mater. Sci. 39, 1 (1995). Crossref
11. S. V. Astafurov, G. G. Maier, E. V. Melnikov, V. A. Moskvina, M. Yu. Panchenko, E. G. Astafurova. Mater. Sci. and Eng. A. 756, 365 (2019). Crossref
12. L. Zhang, Zh. Li, J. Zheng, et al. Int. J. of Hydrogen Ener. 38, 8208 (2013). Crossref
13. M. Hatano, M. Fujinami, K. Arai, H. Fujii, M. Nagumo. Acta Mater. 67, 342 (2014). Crossref
14. A. E. Pontini, J. D. Hermida. Scripta Mater. 37 (11), 1831 (1997). Crossref
15. E. G. Astafurova, G. G. Maier, E. V. Melnikov, et al. Phys. Meso. 21, 263 (2018). Crossref
16. L. Zhang, M. Imade, B. An et al. ISIJ International. 52 (2), 240 (2012). Crossref
17. S. Sigiyama, H. Ohkubo, M. Takenaka, et al. J. of Nuclear Mater. 283 - 287, 864 (2000). Crossref
18. Y. Mine, Z. Horita, Y. Murakam. Acta Mater. 57 (10), 2993 (2009). Crossref
19. E. Melnikov, G. Maier, V. Moskvina, E. Astafurova. AIP Conf. Proc. 1909, 020136 (2017). Crossref
20. L. M. Utevsky. Diffraction electron microscopy in metal science. Moscow, Metallurgiya (1973) 584 p. (in Russian) [Л. М. Утевский. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. Москва, Металлургия (1973) 584 с.].
21. M. Koyama, E. Akiyama, T. Sawaguchi, et. al. Corrosion Sci. 75, 345 (2013). Crossref
22. E. G. Astafurova, I. V. Kireeva, Yu. I. Chumlyakov, H. J. Maier, H. Sehitoglu. Int. J. Mat. Res. 98 (2), 144 (2007). Crossref
23. V. A. Polyanskiy, A. K. Belyaev, EL. Alekseeva, A. M. Polyanskiy, D. A. Tretyakov, Yu. A. Yakovlev. Contin. Mechan. Thermodyn. 31, 1961 (2019). Crossref
24. Z. W. Wang, Y. B. Wang, X. Z. Liao, Y. H. Zhao. Scr. Mater. 60 (1), 52 (2009). Crossref

Другие статьи на эту тему

Распределение разориентировок на большеугловых границах деформационного происхождения: определение и анализ на базе данных по дифракции обратно рассеянных электронов на примере железа, подвергнутого большим деформациям
Н.Ю. Золоторевский, В.В. Рыбин, А.Н. Матвиенко, Э.А. Ушанова, С.Н. Сергеев

Финансирование

1. Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН - тема номер FWRW-2019-0030