Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние термоциклирования и механических нагрузок на коррозионную стойкость азотистых высокопрочных аустенитных сталей

Л. М. Капуткина, И. В. Смарыгина, А. Г. Свяжин, В. Э. Киндоп

Аннотация


Исследовано влияние длительного термоциклирования и механических нагрузок на коррозионную стойкость новых азотистых аустенитных Cr - Ni - Mn-сталей лабораторной выплавки в различных агрессивных средах. Проведено термоциклирование сталей в температурном интервале -100 ¸ 100 °C с общим числом циклов 400, а также механическое циклическое нагружение на базе 1 × 106 циклов. Исследованы структура и механические свойства после циклических нагружений, проведены испытания сталей на стойкость к общей и питтинговой коррозии в морской воде (3 % NaCl) и в кислой среде (0,5 М H2SO4 , в том числе с продувкой сероводородом), питтинговой коррозии в водном растворе хлорида железа, межкристаллитной коррозии в тестовом растворе, коррозионному растрескиванию под нагрузкой и кавитационной повреждаемости в 3%-ном растворе NaCl. Показано, что разработанные высокопрочные азотистые аустенитные стали 10Х19Г10Н6АМ2 и 09Х19Г10Н6АМ2Д2 как в исходном состоянии, так и после термоциклирования и циклических механических нагрузок, имеют высокую стойкость к исследованным видам коррозии, превышающую стойкость сталей 04Х18Н9 и 04Х18АН9. Разработаны требования к составу и структуре сталей.

Ключевые слова


азотистые аустенитные стали; коррозионная стойкость; термоциклирование; длительные механические нагрузки; общая коррозия; питтинговая коррозия; межкристаллитная коррозия; коррозионное растрескивание под нагрузкой; кавитационное воздействие; nitrogen austenitic steels; corrosion resistance; thermocycling; long-term mechanical loads; general corrosion; pitting corrosion; intercrystalline corrosion; corrosion cracking under load; impact of cavitation

Полный текст:

PDF

Литература


Солнцев Ю. П. Хладостойкие стали и сплавы: учебник для вузов. Санкт-Петербург: Химиздат, 2005. 480 с.

Ульянин Е. А., Сорокина Н. А. Стали и сплавы для криогенной техники. М.: Металлургия, 1984. 209 с.

Noh H.-S., Kang J.-H., Kim K.-M., Kim S.-J. Different effects of Ni and Mn on thermodynamic and mechanical stabilities in Cr - Ni - Mn austenitic steels // Metallurgical and Materials Transactions. A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2019. V. 50, Iss. 2. P. 616 - 624.

Шпайдель М. О. Новые азотсодержащие аустенитные нержавеющие стали с высокими прочностью и пластичностью // МиТОМ. 2005. № 11. C. 9 - 13 (Speidel M. O. New nitrogen-bearing austenitic stainless steels with high strength and ductility // Metal Science and Heat Treatment. 2005. V. 47, Iss. 11 - 12. P. 489 - 493).

Горынин И. В., Малышевский В. А., Калинин Г. Ю. и др. Коррозионно-стойкие высокопрочные азотистые стали // Вопросы материаловедения. 2009. № 3(59). С. 7 - 16.

Науменко В. В., Шлямнев А. П., Филиппов Г. А. Азот в аустенитных нержавеющих сталях различных систем легирования // Металлург. 2011. № 6. С. 46 - 53.

Шабалов И. П., Шлямнев А. П., Щукина Л. Е. Структура, механические свойства и коррозионная стойкость нержавеющих сталей с азотом // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2016. № 1. С. 41 - 47.

Костина М. В., Мурадян С. О., Блинов Е. В. и др. Аустенитная высокопрочная азотосодержащая литейная сталь: структура, литейные, механические и эксплуатационные свойства, свариваемость // Институту металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН - 80 лет: сб. науч. трудов. М.: Интерконтакт Наука. 2018. С. 570 - 593.

Berns H., Gavriljuk V., Riedner S. High Interstitial Stainless Austenitic Steels. Berlin: Springer, 2013. 169 p.

Гаврилюк В. Г. Углерод, азот и водород в сталях: пластичность и хрупкость // Известия вузов. Черная металлургия. 2015. Т. 58, № 10. С. 761 - 768.

Mujica L., Weber S., Theisen W. The stacking fault energy and its dependence on the interstitial content in various austenitic steels // Materials Science Forum. 2012. V. 706 - 709. P. 2193 - 2198.

Kim K.-S., Kang J.-H., Kim S.-J. Effects of carbon and nitrogen on precipitation and tensile behavior in 15Cr - 15Mn - 4Ni austenitic stainless steels // Materials Science and Engineering. A. 2018. V. 712. P. 114 - 121.

Simmons J. W. Overview: High-nitrogen alloying of stainless steels // Materials Science and Engineering: A. 1996. V. 207, Iss. 2. P. 159 - 169.

Baba H., Kodama T., Katada Y. Role of nitrogen the corrosion behavior of austenitic stainless steels // Corrosion Science. 2002. V. 44. P. 2393 - 2407.

Мушникова С. Ю., Легостаев Ю. Л., Харьков А. А. и др. Исследование влияния азота на стойкость к питтинговой коррозии аустенитных сталей // Вопросы материаловедения. 2004. № 2(38). С. 126 - 135.

Poonguzhali A., Pujar M. G., Mudali U. K. Effect of nitrogen and sensitization on the microstructure and pitting corrosion behavior of AISI type 316LN stainless steels // Journal of Materials Engineering and Performance. 2013. V. 22, Iss. 4. P. 1170 - 1178.

Ghanem W. A., Hussein W. A., Saeed S. N. et al. Effect of nitrogen on the corrosion behavior of austenitic stainless steel in chloride solution // Modern Applied Science. 2015. V. 9(11). P. 119 - 134.

Loable C., Viзosa I. N., Mesquita T. J. et al. Synergy between molybdenum and nitrogen on the pitting corrosion and passive film resistance of austenitic stainless steels as a pH-dependent effect // Materials Chemistry and Physics. 2017. V. 186. P. 237 - 245.

Фомина О. В., Костина М. В. Исследование влияния температурно-деформационных параметров при ВТМО на образование избыточных фаз в высокопрочной аустенитной азотсодержащей стали // Вопросы материаловедения. 2017. № 2(90). С. 17 - 28.

Tuchscheerer F., Krьger L. Influence of cold deformation and phase transformation on the electrochemical corrosion behavior of nitrogen alloyed stainless steel in chloride solution // Steel Research International. 2017. V. 88(9).

Kaputkina L. M., Svyazhin A. G., Smarygina I. V., Kindop V. E. Influence of nitrogen and copper on hardening of austenitic chromium-nickel-manganese stainless steel // CIS Iron and Steel Review. 2016. V. 11. P. 30 - 34.

Kaputkina L. M., Smarygina I. V., Svyazhin A. G. et al. Stability of structure and properties of nitrogen high-strength austenitic steels under cyclic thermal and mechanical loads // Metal Science and Heat Treatment. 2019. V. 61(1 - 2). P. 3 - 9.

Kaputkina L. M., Svyazhin A. G., Smarygina I. V., Bobkov Т. V. Corrosion resistance of high-strength austenitic chromium - nickel - manganese steel containing nitrogen // Steel in Translation. 2016. V. 46, No. 9. P. 644 - 650.

Blinov E. V., Terent'ev V. F., Prosvirnin D. V. Mechanical properties of a nitrogen-bearing austenitic steel during static and cycle deformation // Russian Metallurgy (Metally). 2016. V. 2016, No. 9. P. 798 - 802.

Марочник сталей и сплавов / Под общей ред. А. С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. 784 с.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2020.10.34-44

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024