Введение к работе
Актуальность работы. Значительную роль в создании нового оборудования судо- и машиностроения, медицинской техники, нефтегазовой промышленности играют немагнитные стали. Одной из важнейших задач современного материаловедения является повышение их статической и циклической прочности при сохранении достаточной для практического использования пластичности, вязкости разрушения и коррозионной стойкости. Наиболее эффективным способом упрочнения немагнитных сталей является дисперсионное твердение при выделении частиц карбидов ванадия из пересыщенного т-твврдого раствора. В настоящее время создано большое количество стареющих сталей для высоконагруженных немагнитных деталей различного назначения. Однако, до настоящего времени не удавалось решить проблему получения высокопрочной немагнитной стали с потенциалом коррозии в морской воде, таким же, как у низколегированных сталей. Ее решение имеет большое прикладное значение как позволяющее создавать принципиально новые конструкции в специальном судостроении, благодаря получению сварных соединений между немагнитными сталями и рядовыми конструкционными сталями, стойкими в морской воде из-за отсутствия возникновения гальванических пар, приводящих к локальным разрушениям в зоне сварного соединения. Одно из условий решения этой проблемы - исключение хрома из состава стали, поскольку он смещает потенциал коррозии в сторону положительных значений по отношению к отрица тельному потенциалу коррозии низколегированных и углеродистых сталей. Разработанные в рамках этой задачи бесхромистые аустенитяые стали (например, 45ГІ7ЮЗ) обладают либо низкой прочностью (оо2< 400 МПа), либо низкой пластичностью или неудовлетворительной свариваемостью. Цель работы. Разработка бесхромистых стареющих ванадийсодержащих немагнитных сталей обеспечивающих сочетание высокой прочности и немаг-нитности, потенциала коррозии низколегированных сталей с удовлетворительной пластичностью и вязкостью.
С этой целью решались задачи выбора основных и дополнительных легирующих элементов бесхромистых аустенитных сталей и оптимизации режимов термической обработки на основе исследования структуры стали, ее физико-химических, механических, коррозионных и технологических свойств.
Научная новизна. Установлены закономерности влияния легирования медью Mn-Ni-V-OJobC сталей на стабильность аустенита и фазовые превращения при охлаждении и пластической деформации, на. формирование структуры после закалки и старения, а также комплекс технологических и служебных характеристик.
Показана эффективность легирования медью для стабилизации аусте-нита и упрочнения дисперсионнотвердеющих бесхромистых сталей, повышения их стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением в мирской воде.
Установлена взаимосвязь между уровнем прочности и пластичности стпрпющих Mn-Ni-Cu-V-(Mo)-C сталей и их коррозионно-механическими свойствами в 3,5% растворе NaCl.
Изучено влияние легирования на потенциал коррозии этих сталей.
Разработаны оптимальные составы и режимы термической обработки, обеспечивающие сочетание у Mn-Ni-Cu-V-(Mo)-C сталей высокой статической и циклической прочности (ао 2=750-1050 МПа и а_%= 420- 470 МПа), удовлетворительной пластичности (б > 20%, ф > 50 %) и ударной вязкости (K.CV*20? 0,9 МДж/м2), магнитной проницаемости не более 1,004 Гс/Э при наличии электрохимического потенциала коррозии на уровне такового для горчитных сталей, что позволяет использовать новую сталь в сварных соодиненениях с низколегированными или углеродистыми сталями без образования коррозионной пары в водной среде.
Практическая ценность работы. На основе изученных в работе закономерностей влияния меди на структуру и комплекс свойств дисперсионно-твордоющих Wn-Ni-V-(ifo)-C сталей разработана новая высокопрочная бесхромистая коррозионностойкая аустенитная сталь типа 40Г7НІЗД2МФ (положительное решение о выдаче патента России от 16.01.92 по заявке J6 45К«)945/02/044518 от 28.05.91; заводская марка АН-3), перспективная для изготовления листового проката и службы в сварных соединениях с перлитными сталями. Опробовано промышленное производство новой марки стали в виде высокопрочных немагнитных труб нефтяного сортамента (ТУ KVU-II446), использование которых существенно увеличит эффективность наклонного бурения нефтяных и газовых скважин. Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: L. Конкурсе НИР ИМЕТ АН СССР, 1989 г.
-
Конференции."Достижения в области особопрочных сталей и сплавов" в ШІИИ КМ "Прометей", Ленинград, 18-20 XII 1990 г.
-
У Всесоюзном совещании "Структура и свойства немагнитных сталей", Овордловск, II-15 I 1991
Публикации. По теме диссертации имеется пять публикаций, в том числе авторское свидетельство и положительное решение по заявке на патент. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, изложена на I страницах, содержит рисунков, таблиц и список использованных литературных источников из 73 наименований.
