Балохонов Р.Р., Романова В.А., Шваб Е.А

Алексеева Л.Е., Филиппов Г.А., Галкин М.П., Тэлль В.В., Буржанов А.А.

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ, МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ ТРИП-СТАЛИ 23Х15Н5СМ3Г МИКРОЛЕГИРОВАНИЕМ Ti и Ce

ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П.Бардина", г. Москва, Россия,

[email protected], [email protected]

Разработана новая высокопрочная сталь с нестабильным аустенитом 23Х15Н5СМ3Г, микролегированная Ti и Ti+Ce, измельчающими зерно аустенита, для изготовления холодного проката, используемой для ответственных деталей авиатехники, работающих в условиях воздействия циклических нагрузок, с целью повышения ее ресурса.

Высокая прочность трип-сталей реализуется при холодной пластической де- формации прокаткой вследствие фазового превращения нестабильного аустенита в мартенсит.

Количество мартенсита деформации возрастает с увеличением степени де- формации при прокатке.

Установлены линейные зависимости характеристик прочности sв, s0,2, s0,02, относительного удлинения d, твердости (по Виккерсу) Hv и внутренних микрона- пряжений (определяемых по ширине рентгеновских интерференций B(211)a, мрад, которая прямо пропорциональна их величине) от количества мартенсита деформа- ции a.

Оптимальный комплекс механических свойств и характеристик сопротивле- ния холодного проката усталостному разрушению достигается при 60–70% мар- тенсита деформации (e = 37–44% при холодной прокатке). Наибольший их уро- вень при совместном легировании Ti+Ce.

Механические свойства сталей 23Х15Н5СМ3Г с микролегированием (лента 0.3мм)

Микролегирование	σв,Н/мм2	σ0,2,Н/мм2	σ0,02,Н/мм2	δ, %
0,013%Ti				16–19
0,0125%Ti+0,06Ce

Сопротивление усталости (отнулевое циклическое растяжение при асиммет- ричном цикле напряжений ζ=26 с-1 на базе 107 циклов) стали с микролегированием 0,0125%Ti+0,06Ce: Средняя усталостная долговечность, Ñц 30980; Предел вынос- ливости σR, 550±400.

Преимущества:

- Прирост характеристик прочности при d =18–25%: σв = 10–12%, σ0,2 = 20– 39%, σ0,02 = 30–50%, δ = 16–25%.

- Возрастание средней усталостной долговечности в 7 раз и предела выносли- вости sR (от 550± 310 до 550 ±400)H/мм2 стали 23Х15Н5СМ3Г с микродобавкой (Ti+Ce) по сравнению со сталью ВНС-9Ш, используемой в России для изготовле- ния холоднокатаной ленты толщиной 0,3мм.

- Огнестойкость – при нагреве ленты до 800 0С сталь не охрупчивается, в отли- чие от стали ВНС-9Ш.

МЕЗОМЕХАНИКА ГРАНИЦ РАЗДЕЛА В МАТЕРИАЛАХ С ПОКРЫТИЯМИ. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия,

[email protected]

Проведено численное исследование физико-механических свойств материа- лов, поверхность которых модифицирована различными технологиями нанесения покрытий: диффузионное борирование и лазерное напыление. Созданы модельные двумерные структуры с заданной кривизной границ раздела: стальная основа Ст3 – боридное покрытие FeB, алюминиевая подложка Al6061 – композитное покрытие Al-TiC. Разработан метод генерации и созданы трехмерные модели элементарных объемов с характерными включениями TiC в алюминиевой матрице (рис. 1), ин- тегрированная, помимо разрабатываемых авторами кодов, и в стандартизирован- ные пакеты инженерных программ типа ABAQUS и ANSYS.

Рис. 1. Численная модель включения карбида титана в композитном покрытии.

Проведены серии расчетов деформирования и разрушения двухфазных струк- тур, исследованы процессы локализации пластического течения в стальной основе, динамика роста и взаимодействия трещин при различных видах внешней нагрузки: растяжение и сжатие. Установлено, что прочность композита "сталь – боридное покрытие" экспоненциально возрастает с увеличением скорости деформирования при сжатии и слабо меняется при растяжении [1]. Показано, что как при растяже- нии, так и при сжатии алюминиевой подложки с композитным покрытием Al-TiC возникают локальные области объемного растяжения, где при последующем на- растании нагрузки зарождаются трещины. При растяжении и сжатии трещины за- рождаются в различных местах и распространяются в разных направлениях.

Работа выполнена при поддержке Президента РФ (грант МД-202.2011.8) и Российского фонда фундаментальных исследований (проект 10-08-00084-а).

1. Балохонов Р.Р., Романова В.А., Шваб Е.А. Влияние скорости деформирования на прочность композита «покрытие-подложка». Численное моделирование. Механика композиционных материалов и конструкций, 17 3 (2011) 320-340.

Дата добавления: 2017-01-14