Разработка высокопрочных коррозионных сталей, жаропрочных интерметаллидных сплавов, технологии получения ультрамелкозернистых металлов

Установлено, что имеются принципиальные различия в схемах кристаллизации в окрестностях γ´Ni₃Al и β-NiAl в двойной ДС Ni-Al, а также принципиальные различия в характере влияния основных ЛЭ при их концентрациях до 10 ат.% (обычно их содержание не превышает 5 ат.%) на фазовый состав многокомпонентных сплавов: в системах с Мо и W увеличение содержания ЛЭ даже при повышении содержания алюминия до 20 ат.% не приводит к появлению в равновесии с (γ´+γ) появления β-фазы, тогда как в системах с Cr и Со при повышении содержания ЛЭ и тем более при одновременном увеличении содержания Al появляется фаза β-NiAl. Исследование строения сплавов ВКНА-1В, ВКНА-25, ВКНА-4У, ИМ730 показало, что схемы кристаллизации этих (γ´+γ) сплавов, по-видимому, являются различными, несмотря на подобные структуры. Основу всех сплавов составляют (γ´+γ) дендриты (соотношение фаз зависит от легирования), в междендритном пространстве которых имеются крупные однофазные γ´-Ni₃Al выделения [вырожденная эвтектика L↔(γ΄+γ)=γ΄] в сплавах без кобальта и двухфазные выделения γ´-Ni₃Al, внутри которых образуются неравновесные выделения β-NiAl [вырожденная эвтектика L↔(γ΄+β)=β] в сплавах с Со при том же содержании алюминия или в сплаве с Cr без Со при повышенном содержании алюминия. Установлено, что из четырех рассмотренных в работе (γ´+γ) сплавов наиболее высокие рабочие температуры имеет сплав ВКНА-1В, в котором формируются однофазные междендритные γ´-выделения (до 1250°C с кратковременными забросами до 1300ºС), тогда как для сплавов с кобальтом ВКНА-25 и ВКАНА-4У, в которых при кристаллизации формируются неравновесные двухфазные (β+γ´) междендритные выделения, рабочие температуры на длительный ресурс работы на 50ºС ниже. Установлено, что разработанные новые жаростойкие (β+γ´+γ) сплавы, превосходящие по жаростойкости конструкционные (γ´+γ) сплавы, значительно уступают им в жаропрочности и могут рассматриваться только в качестве теплостойких и жаростойких сплавов, способных выдерживать, работая без покрытий, умеренные нагрузки при 1100°С. С использованием параметров взаимодействия азота в расплаве для высокопрочных коррозионно-стойких аустенитных Cr-Ni-Mn-Mo-N сталей, содержащих 11 и 15%Mn и 0,4 - 0,5% N. Проведены расчеты растворимости азота в стандартных условиях. На основе собственных и литературных данных выбраны режимы сварки и сварочные присадочные материалы, позволяющие обеспечить высокую прочность сварного соединения (СС), отсутствие в нем газовых пор и горячих трещин. Получены качественные, без газовых пор и трещин, сварные соединения листового проката (10, 20 и 45 мм) стали 04Х20Н6Г11М2АФБ с использованием сварочных присадочных материалов: Св1-09Х16Н25М6АФ, Св2-10Х20Н18М3АФС и ЭА-868/20 (10Х19Н23Г2М5ФАТ). Содержание основных химических элементов соответствует марочному составу стали и присадочных материалов, однако в области ЛС у некоторых образцов незначительно уменьшалось содержание Mn и Cr. Наиболее высокую твердость имеет металл на ЛС, затем она убывает в ряду ЗТВ→ОМ→СШ. Разрушение СС-3 и СС-4 при испытаниях на растяжение происходит по металлу СШ, при этом характеристики прочности и пластичности изученных СС в значительной степени определяются свойствами высокотвердого металла на ЛС. За счет легирования металла сварочных присадок азотом и молибденом полученные СС равнопрочны ОМ. Для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом предпочтительно использовать сварочную проволоку с более низким содержанием никеля – Св2-10Х20Н18М3АФС. (По сравнению с СС, полученными с применением сварочной проволоки Св1-09Х16Н25М6АФС, минимальна или отсутствует микропористость на ЛС, выделения карбида и χ-фазы наблюдаются в значительно меньшем количестве). На основе анализа структурно-фазовых состояний СС и обусловленных ими физико-механических и коррозионных свойств СС предложены рекомендации по технологии получения качественных СС изученной марки стали. Изучалась эволюция структуры в ходе отжига криогенно деформированной латуни Л70. В диапазоне температур 100 - 200°C (0,30 - 0,38 Tпл) микроструктурные изменения были предположительно связаны с сегрегацией атомов примесей на дефектах упаковки (т.е. эффектом Сузуки). При температурах 300 - 400°C (0,46 - 0,55 Тпл) в материале имела место первичная рекристаллизация, которая развивалась по прерывистому механизму. Этот процесс привел к фундаментальным изменениям в зеренной структуре и спектре разориентировок. Отжиг при температуре 500°C (0,63 Tпл) и выше способствовал росту зерен по нормальному механизму, который привел к существенному огрублению зеренной структуры, но не повлиял существенно на спектр разориентировок.