Влияние циклической термической обработки на структуру слоистого композиционного материала из стали марок 08кп и 08Х18Н10
Опубликовано: 24.09.2021
Авторы: Худнев А.А., Плохих А.И., Большакова А.Н., Дворецков Р.М.
Опубликовано в выпуске: #9(117)/2021
DOI: 10.18698/2308-6033-2021-9-2115
Раздел: Металлургия и материаловедение | Рубрика: Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов
Представлено исследование влияния пятикратных циклических нагревов до температуры 1000 °С и двукратных циклических нагревов до 1100 °С на структуру слоистого композиционного материала, состоящего из 100 чередующихся слоев стали марок 08кп и 08Х18Н10 (толщина одного слоя ~22 мкм). В результате диффузии никеля и хрома в ходе циклической термической обработки произошли изменение толщины слоев и образование прослойки со структурой, отличной от структуры соседних слоев. Нагрев до 1100 °С привел также к частичному нарушению слоистого строения этого материала. Установлено, что реальный диффузионный путь легирующих элементов за время термической обработки значительно превышает расчетный, а атомы хрома перераспределяются между слоями материла гораздо активнее атомов никеля.
Литература
[1] Подживотов Н.Ю., Каблов Е.Н., Антипов В.В., Ерасов В.С., Серебренникова Н.Ю., Абдуллин М.Р., Лимонин М.В. Слоистые металлополимерные материалы в элементах конструкции воздушных судов. Перспективные материалы, 2016, № 10, с. 5–19.
[2] Каблов Е.Н., Антипов В.В., Клочкова Ю.Ю. Алюминий-литиевые сплавы нового поколения и слоистые алюмостеклопластики на их основе. Цветные металлы, 2016, № 8, с. 86–91.
[3] Каблов Е.Н., Антипов В.В., Сенаторова О.Г., Лукина Н.Ф. Новый класс слоистых алюмостеклопластиков на основе алюминий-литиевого сплава 1441 с пониженной плотностью. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение, 2011, № SP2, с. 174–183.
[4] Карпов М.И., Внуков В.И., Волков К.Г., Медведь Н.В., Ходос И.И., Абросимова Г.Е. Возможности метода вакуумной прокатки как способа получения многослойных композитов с нанометрическими толщинами слоев. Материаловедение, 2004, № 1, с. 48–53.
[5] Каблов Е.Н., Антипов В.В., Гирш Р.И., Серебренникова Н.Ю., Коновалов А.Н. Конструируемые слоистые материалы на основе листов из алюминий-литиевых сплавов и стеклопластиков в конструкциях летательных аппаратов нового поколения. Вестник машиностроения, 2020, № 12, с. 46–52.
[6] Антипов В.В., Серебренникова Н.Ю., Коновалов А.Н., Нефедова Ю.Н. Перспективы применения в авиационных конструкциях слоистых металлополимерных материалов на основе алюминиевых сплавов. Авиационные материалы и технологии, 2020, № 1 (58), Ст. 06. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-45-53 (дата обращения 14.04.2021).
[7] Schmiedt A., Luecker L., Kolesnikov A., Plokhikh A.I., Walther F. Production and microstructure-based fatigue assessment of metallic AISI 304/430 multilayer materials produced by hot pack rolling. Materials testing, 2017, vol. 59 (2), pp. 123–129.
[8] Антипов В.В., Чесноков Д.В., Козлов И.А., Волков И.А., Петрова А.П. Подготовка поверхности алюминиевого сплава В-1469 перед применением в составе слоистого гибридного материала. Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн., 2018, № 4 (64), ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 14.04.2021). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-4-59-65
[9] Орешко Е.И., Ерасов В.С., Лашов О.А., Подживотов Н.Ю., Качан Д.В. Расчет напряжений в слоистом материале. Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн., 2018, № 10 (70), Ст. 11. URL: http://viam-works.ru (дата обращения: 10.04.2021). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-10-93-106
[10] Карпов М.И., Внуков В.И., Волков К.Г., Медведь Н.В., Ходос И.И., Абросимова Г.Е. Возможности метода вакуумной прокатки как способа получения многослойных композитов с нанометрическими толщинами слоев. Материаловедение, 2004, № 1, с. 48–53.
[11] Плохих А.И. О возможности применения многослойных металлических материалов для изготовления баллонов высокого давления. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение, 2014, № 4, с. 97–106.
[12] Колесников А.Г., Плохих А.И. Конструкционные металлические материалы с субмикро- и наноразмерной структурой. Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Сер.: Приборостроение, 2010, Спец. вып., с. 44–52.
[13] Колесников А.Г., Плохих А.И., Михальцевич И.Ю. Исследование возможности получения субмикро- и наноразмерной структуры в многослойных материалах методом горячей прокатки. Производство проката, 2010, № 3, с. 25–31.
[14] Коржов В.П., Карпов М.И., Прохоров Д.В. Многослойная структура и высокотемпературная прочность жаропрочных материалов на основе соединений ниобия с алюминием и кремнием, полученных из композитов Nb-Al и Nb-Si. Физика и техника высоких давлений, 2013, т. 23, № 1, с. 99–107.
[15] Фирстов С.А., Карпов М.И., Коржов В.П., Горбань В.Ф., Крапивка Н.А., Строганова Т.С. Структура и свойства слоистого композита из высокоэнтропийного сплава с карбидным и интерметаллическим упрочнением. Известия Российской академии наук. Серия физическая, 2015, т. 79, № 9, с. 1267–1275.
[16] Карпов М.И., Коржов В.П., Кийко В.М., Прохоров Д.В., Толстун А.Н. Влияние термообработки под давлением на структуру слоистых композитов Ni/Al. Перспективные материалы, 2011, № S13, с. 704–712.
[17] Худнев А.А., Плохих А.И., Дворецков Р.М., Щетанов Б.В. Исследование диффузии легирующих элементов в процессе циклической термической обработки слоистого композиционного материала на основе хромистой и углеродистой сталей. Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн., 2021, № 4 (98), ст. 06. URL: http://viam-works.ru (дата обращения: 01.05.2021).DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-4-74-91
[18] Колесников А.Г., Плохих А.И., Комисарчук Ю.С., Михальцевич И.Ю. Исследование особенностей формирования субмикро- и наноразмерной структуры в многослойных материалах методом горячей прокатки. Металловедение и термическая обработка металлов, 2010, № 6, с. 44–49.
[19] Плохих А.И., Власова Д.В., Ховова О.М., Полянский В.М. Исследование влияния диффузионной подвижности легирующих элементов на стабильность структуры многослойных металлических материалов. Наука и образование: электронное научно-техническое издание, 2011, № 11. URL: http://technomag.edu.ru/doc/262116.html (дата обращения 14.03.2021).
[20] ГОСТ 5632–2014. Нержавеющие стали и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Москва, Изд-во Стандартинформ, 2015, 54 с.
[21] Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. 2-е изд., перераб. и доп. Москва, Металлургия, 1967, 800 с.
[22] ГОСТ 33260–2015. Арматура трубопроводная. Металлы, применяемые в арматуростроении. Основные требования к выбору материалов. Москва, Стандартинформ, 2016, 72 с.
[23] Пиккеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей. Москва, Металлургия, 1982, 184 с.
[24] Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. Москва, Металлургия, 1978, 248 с.
[25] Блантер М.Е. Фазовые превращения при термической обработке стали. Москва, Металлургиздат, 1962, 268 с.
[26] Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л., Плохих А.И., Дельгадо Р.С. Исследование многослойного материала на основе нержавеющих сталей, полученного методом горячей пакетной прокатки. Физика металлов и металловедение, 2014, т. 115, № 4, с. 431–441.