Спосіб покращання механічних властивостей аустенітних сталей у середовищі водню високого тиску

Спосіб покращання механічних властивостей аустенітних сталей у середовищі водню високого тиску, що включає пластичне деформування, який відрізняється тим, що пластичне деформування здійснюють прокатуванням за кріогенної температури 77 К до деформації 40 %. (13) 27690 (11) залишкової деформації. А за деформації 20% кількість деформаційного мартенситу, який утворюється за g®a перетворень в аустенітних сталях в процесі деформації, і від кількості якого залежить міцність (sВ) сталей у водні, незначна і сягає 11%. Відповідно і підвищення міцності та пластичності деформованих сталей у водні становить 9...10%. В основу корисної моделі поставлено завдання розробити спосіб покращання механічних властивостей аустенітних сталей у середовищі водню, в якому пластичним деформуванням-прокатуванням за кріогенної температури 77°К досягається більшої, ніж при розтяганні, деформації (до 40%) без появи мікротріщин, що сприяє утворенню більшої кількості деформаційного мартенситу, і за рахунок цього підвищується міцність (sВ) та пластичність (y ) сталі у водні тиском 35МПа і температури 293°К, що забезпечує покращання експлуатаційних властивостей елементів конструкцій у середовищі водню високого тиску. Поставлене завдання розв'язують тим, що у спосіб покращання механічних властивостей сталей у середовищі водню високого тиску, що містить пластичне деформування, згідно корисної моделі пластичне деформування здійснюють прокатуванням за кріогенної температури 77°К до деформації 40%. Суть корисної моделі полягає в тому, що аустенітні сталі, яким властиві поліморфні g®aперетворення, перед їх випробуванням на міцність та пластичність у середовищі водню піддають UA Корисна модель відноситься до способу покращання механічних властивостей у середовищі водню аустенітних сталей, яким властиві g®a перетворення за прикладання механічних зусиль, зокрема, до підвищення міцності та пластичності аустенітних сталей у водні, і може бути використана для підвищення воднетривкості елементів конструкцій хімічного, нафтогазового та енергетичного машинобудування. Відомий спосіб покращання механічних властивостей аустенітної сталі 12Х18Н10Т, зокрема підвищення опору до руйнування за циклічних навантажень [1], базується на попередньому пластичному деформуванні розтяганням до 10...30% залишкової деформації при підвищеній температурі 1103°К. Однак цей спосіб не дає можливості значно підвищити міцність, оскільки при розтяганні за 20% залишкової деформації в металі з'являються мікротріщини, що значно погіршує властивості у водні. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого є спосіб покращання механічних властивостей аустенітних сталей у середовищі водню високого тиску [2], який ґрунтується на попередньому пластичному деформуванні: розтяганням до 5...20% залишкової деформації за підвищених температур 773...973°К та випробуванні на міцність і пластичність у середовищі водню тиском 35МПа за 293°К. Недоліком цього способу є те, що неможливо, як і в попередньому, збільшити розтягом величину U Г.В. (19) (21) u200707396 (22) 02.07.2007 (24) 12.11.2007 (72) ТКАЧОВ ВОЛОДИМИР ІВАНОВИЧ, ВИТВИЦЬКИЙ ВІКТОР ІВАНОВИЧ, БЕРЕЖНИЦЬКА МАРІЯ ПИЛИПІВНА, ГРЕБЕНЮК СТАНІСЛАВ ОЛЕКСІЙОВИЧ, UA (73) ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. КАРПЕНКА НАН УКРАЇНИ, UA 2 3 27690 4 пластичному деформуванню-прокатуванню за температури 77°К перед випробуванням підвищує кріогенної температури 77°К до деформації 40%. міцність та пластичність сталі у водні. За За таких умов в аустенітних сталях обтисненням випробувань на повітрі прокатаних зразків зростає тільки міцність сталі, а пластичність у 2 рази інтенсивно проходять g®a-перетворення - зростає кількість деформаційного мартенситу, що понижується (коефіцієнт b пов.=0,55). Зростання забезпечує високу міцність та пластичність. міцності та пластичності у водні для прокатаних Суттєвою відмінністю даного способу є те, що зразків на різну деформацію (20, 40, 60%) пластичним деформуванням-прокатуванням неоднакове. Найбільший вплив прокатки на міцність та пластичність сталі у водні є за аустенітних сталей за кріогенної температури 77°К деформації 40%, що відповідає (b Н=1,16. Дальше можна досягти більшої, ніж у прототипі, деформації (до 40%) без появи мікротріщин, і при зростання деформації від 40 до 60% в меншій степені впливає на підвищення міцності та цьому в результаті g®a-перетворення одержати пластичності, що і відповідає меншому зростанню значну кількість дисперсного деформаційного деформаційного мартенситу (на 10%). Тому мартенситу, що сприяє підвищенню міцності та прокатуванням до деформації 40% можна пластичності сталі у водні, а значить і найбільше підвищити міцність та пластичність довговічності елементів конструкцій у середовищі сталей у середовищі водню, де кількість водню високого тиску. деформаційного мартенситу сягає 70%. Приклад. Проводили прокатування на лабораторному прокатному стані за температури 77°К плоских зразків товщиною 2...3мм із сталі 12Х18Н10Т у гартованому стані (гартування sВ МПа 1323°К, вода) до деформації: 20, 40, 60%. Потім Обробка (прототип) зразки випробовували на міцність (sВ) та водень повітря пластичність (y ) розтяганням у середовищі водню 820 820 Розтягання: 773°К, e=4% тиском 35МПа за кімнатної температури (293°К) на 860 860 Розтягання: 773°К, e=15% установці УМЕ-10ТМ [3]. Швидкість деформації 910 910 Розтягання: 773°К, e=20% становила 0,1мм/хв. Тиск водню взятий 35МПа, оскільки більшість випробувань проводять саме за Порівнюючи запропонований спосіб з такого тиску. Для порівняння випробовували прототипом, можна зауважити, що прокатуванням деформовані зразки із цієї ж сталі на повітрі. (обтисненням) за 77°К до деформації 20% Рентгеноструктурним аналізом визначали відносну одержано більше деформаційного мартенситу (на кількість g та a-фаз, порівнюючи інтегральні 20%), ніж при такій же деформації розтягу (за інтенсивності дифракційних ліній, які мають прототипом, таблиця 2). Відповідно, міцність сталі близький кут відбиття: {111}g~27°45'; {110}a~28°30'. за запропонованим способом зросла у 2 рази, а за Результати досліджень представлено у таблиці 1. прототипом - в 1,1 рази. Таким чином, пластичним деформуванням Таблиця 1 прокатуванням за температури 77°К до деформації 40% можна підвищити у 2,5 рази Обробка (пропонований sВ, МПа y,% міцність та пластичність у Кількість деформ. водні аустенітних bН b пов. спосіб) мартенситу, % водень повітря водень сталей, яким властиві g®a-перетворення, і тим повітря вихідні 640 680 30 самим поліпшити їх експлуатаційні властивості у 60 3 1430 31 середовищі водню. 33 1,03 0,55 40 Прокатування 77°К; e=20% 1390 Бібліографічні дані. 1670 35 33 1,16 0,55 70 Прокатування 77°К; e=40% 1530 1. Гуслякова Г. П. Пластическая80 обработка 1720 34 28 1,13 0,43 Прокатування 77°К; e=60% 1650 металлов и сварных соединений с целью повышения долговечности изделий. - Дзержинск: b Н, b пов. - коефіцієнт впливу пластичного Дзержинская типография, 1987. - 51 с. деформування-прокатування на пластичність сталі 2. Ткачов В. І., Іваськевич Л. М. Механічні b = y Н . yН . властивості хромомарганцевих аустенітних сталей прок вих . у водні та на повітрі відповідно. Н у середовищі водню // Фіз.-хім.механіка матеріалів. b пов. = y п . y п . yН . yН . . -1999.-№5.-С. 75-78. прок вих , прок , вих де 3. Ткачев В. И., Холодный В. И., Левина И. Н. пластичність прокатних та вихідних зразків у водні; Работоспособность сталей и сплавов в среде yп . yп . - пластичність прокатаних та прок , водорода. - Львов: Вертикаль, 1999. - 256 с. вих вихідних зразків на повітрі. Кожне експериментальне значення sВ та пластичності y у таблиці є середнє арифметичне значення за випробуваннями 5-6 зразків. Водень впливає на механічні властивості аустенітної сталі так, що недеформовані (вихідні) зразки втрачають міцність на 40МПа, а пластичність у 2 рази, порівняно з випробуваннями на повітрі (див. таблицю 1). Пластичне деформування прокаткою за кріогенної