Общие закономерности влияния наноструктурирования сталей на комплекс механических свойств, механизм разрушения, сопротивление коррозии и водородному охрупчиванию

Объект исследования: наноструктурированные стали с ультрамалкозернистой (УМЗ) структурой - углеродистые сталь 10 и сталь 45, трубная сталь 09Г2С и алюминиевый сплав АК4-1, а также указанные материалы в крупнозернистом (КЗ) состоянии. Цель: изучить влияние наноструктурирования сталей и алюминиевого сплава путем равноканального углового прессования (РКУП) и интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) на комплекс механических свойств, механизм разрушения, сопротивление коррозии и водородному охрупчиванию указанных материалов. Изучены микроструктра, механические свойства исследуемых материалов с УМЗ-структрой, а также сопротивление коррозии и водородному охрупчиванию. Установлено, что наноструктурирование путем РКУП повышает твердость и прочность металлических материалов, снижая их пластичность, однако неоднозначно влияет на статическую трещиностойкость и усталостную прочность. Показано, что при испытании на статическую трещиностойкость материалов с ОЦК-решеткой плоская деформация реализуется при t/(K1С/σ0,2)2 ≥ 5, а с ГЦК-решеткой – при t/(K1С/σ0,2)2 ≥ 10. Усталостные испытания показали, что коэффициенты n в уравнении Пэриса для стали 45 после закалки и отпуска равен 2,8, а после РКУП – 3, т.е. они практически равны между собой, хотя в последнем случае он несколько выше. Выявлено, что при одном и том же значении твердости, прочности и пластичности коррозионная стойкость сталей с УМЗ-структурой, полученной путем РКУП, выше, чем в сталях с КЗ-структурой, так как скорость коррозии ниже. При одном и том же увеличении твердости (или микротвердости) сталей большее приращение скорости коррозии проявляют стали после ИПДК по сравнению со сталями после РКУП и с КЗ-структурой. При одинаковом режиме наводороживания концентрация диффузионно-подвижного водорода в стали 09Г2С с УМЗ-структурой, полученной путем РКУП-конформ, может быть существенно больше, чем в стали с обычной КЗ-структурой; при этом сталь с УМЗ-структурой не склонна к блистерингу вследствие наводороживания.