Doctor of Sciences (Engineering), Head of Department of Materials Science and Laboratory of Mechanical Properties
доктор технических наук, заведующий отделом материаловедения и лабораторией механических свойств
postgraduate student
аспирант
PhD (Physics and Mathematics), senior researcher
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник
PhD (Engineering), senior researcher
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Corrosion-resistant austenitic chromium-nickel steels have low strength properties that cannot be improved using thermal treatment. The application of frictional treatment as the finishing operation allows providing the increased wear resistance, effective strain hardening and high quality of work surface of 2Kh18N10T steel. During operation and processing, the austenic steel parts could be subjected to heating. In this paper, the authors used the methods of transmission electronic microscopy, X-ray diffraction analysis, and microhardness testing to study the influence of heating in the temperature range of 100–750 °С on the structural-phase state and microhardness of 2Kh18N10T steel subjected to frictional treatment and to consider the possibilities of hardening of metastable austenic steel using combined frictional thermal treatment. It is determined, that during frictional treatment, 65 vol. % of strain-induced α'-martensite appears in the steel surface layer and the microhardness increases up to HV 0,025=690. Two-hour annealing at 450 °С ensures the retention of 65 vol. % of α'-phase in the structure and the additional increase of surface hardness up to HV 0,025=900 due to nanoscale Cr23C6 carbides precipitation, and their application for hardening of nano- and sub-microcrystalline martensite-austenic structures formed in surface layer after the frictional treatment. In the result of heating up to 650 °С, the austenic submicro- and nanocrystalline structure with HV 0,025=630 hardness exceeding the initial hardness of austenic steel in hardened condition by about three times appears on the steel surface. Based on the results obtained, the authors proposed two regimes of nanostructuring combined strain-heat treatment, which involve frictional treatment and further annealings at the temperatures of 450 and 650 °С.
Коррозионностойкие аустенитные хромоникелевые стали обладают низкими прочностными свойствами, которые не могут быть улучшены термической обработкой. Использование фрикционной обработки в качестве финишной операции позволяет обеспечить повышенную износостойкость, эффективное деформационное упрочнение и высокое качество обрабатываемой поверхности стали 12Х18Н10Т. При эксплуатации и на стадии технологических операций изделия из аустенитной стали могут быть подвержены термическому воздействию. В настоящей работе с использованием методов просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и измерения микротвердости изучено влияние нагрева в диапазоне температур 100–750 °С на структурно-фазовое состояние и микротвердость стали 12Х18Н10Т, подвергнутой фрикционной обработке, а также рассмотрены возможности упрочнения метастабильной аустенитной стали комбинированными фрикционно-термическими обработками. Установлено, что при фрикционной обработке в поверхностном слое стали возникает 65 об. % α'-мартенсита деформации, а микротвердость возрастает до HV 0,025=690. Двухчасовой отжиг при 450 °С обеспечивает сохранение в структуре 60 об. % α'-фазы и дополнительное повышение твердости поверхности до HV 0,025=900 за счет выделения из мартенсита деформации наноразмерных карбидов Cr23C6 и упрочнения ими нано- и субмикрокристаллических мартенситно-аустенитных структур, сформированных в поверхностном слое стали фрикционной обработкой. В результате нагрева до 650 °С на поверхности стали образуется аустенитная субмикро- и нанокристаллическая структура с твердостью HV 0,025=630, превышающей исходную твердость аустенитной стали в закаленном состоянии почти в 3 раза. На основании полученных результатов предложены два режима наноструктурирующих комбинированных деформационно-термических обработок, которые включают фрикционную обработку и последующие отжиги при температурах 450 и 650 °С.