Микроструктурные механизмы повышения ударной вязкости и предела текучести высокопрочных низколегированных сталей

Проект посвящен фундаментальным исследованиям в области физического материаловедения конструкционных сталей, анализу механизмов формирования в них нанокристаллической волокнистой структуры в процесседеформационно-термической обработки, а также уточнению зависимостей предела текучести и ударной вязкости от микроструктурных параметров. Высокопрочные низколегированные стали являются одним из широко используемых классом материалов. Одним из существенных недостатков таких сталей является сравнительно высокая температура хрупко вязкого перехода, ниже которой ударная вязкость сталей резко падает, сталь становится хрупкой, что может привести к внезапному катастрофическому разрушению конструкции. В настоящее время особое внимание уделяется разработке конструкционных сталей и сплавов, адаптированных к природно-климатическим условиям крайнего севера, для использования в сооружениях по добыче, хранению и транспортировке газа и нефти на арктическом шельфе, а также для сооружений и конструкций различного назначения, эксплуатируемых в условиях низких температур. Высокие показатели механических свойств демонстрируют легированные мартенситно-стареющие стали. Однако большое содержание дорогостоящих легирующих добавок существенно ограничивают области их применения по условиям экономической целесообразности. В этой связи особый интерес вызывают способы улучшениямеханических свойств, в первую очередь ударной вязкости при пониженных температурах, низколегированных высокопрочных сталей. В рамках проекта будут исследованы низколегированные высокопрочные стали типа Fe-(0,1-0,3)С-(0,1-0,5)Si-(0,5- 1,5)Mn-(0,5-1,5)Cr-Mo-Nb-V-Ti. С целью повышения прочности и ударной вязкости образцы сталей будут подвергнуты темпформингу - особой деформационно-термической обработке, включающей прокатку при температуре отпуска, обеспечивающей волокнистую микроструктуру троостита отпуска. Углеродистые стали с такой структурой могут обладать уникальным сочетанием высокого временного сопротивления разрушению вплоть до 1800 МПа и высокой ударной вязкости (KCV) более 200 Дж/см^2 при комнатной температуре, хотя количественные соотношения между структурными параметрами и механическими свойствами до настоящего времени не установлены. В рамках проект будет проведено систематическое исследование влияния параметров нанокристаллической волокнистой структуры на прочность и вязкость высокопрочных низколегированных сталей. Образцы сталей, отличающиеся параметрами нанокристаллической волокнистой структуры, будут получены темпформингом с различными степенями обжатия при различных температурах. На основе полученных результатов будут разработаны предложения по созданию технологий получения сортового проката из сталей такого типа с уникальным сочетанием прочности, пластичности и ударной вязкости.