Микроструктурные механизмы повышения ударной вязкости и предела текучести высокопрочных низколегированных сталей

Проект посвящен фундаментальным исследованиям в области физического металловедения высокопрочных низколегированных сталей. Проект направлен на решение проблемы получения высокопрочных стальных полуфабрикатов и их соединений, обладающих высокой ударной вязкостью при пониженных температурах за счет формирования в сталях оптимальной слоистой микроструктуры. В результате ранее выполненных работ установлено, что высокопрочные низколегированные стали с нанокристаллической слоистой микроструктурой сформированной в результате деформационно-термической обработки (темпформинга) обладают уникальным сочетанием высокой прочности (предел текучести выше 1000 МПа) и высокой ударной вязкостью при пониженных температурах (KCV более 100 Дж/см^2 при -90С). Установлены механизмы, обеспечивающие сочетание высокой прочности и ударной вязкости в сталях после темпформинга. В то же время механизмы усталостного разрушения и способы соединения таких сталей подробно не изучались. Таким образом, одна из целей настоящего проекта связана с анализом механизмов деградации нанокристаллической слоистой микроструктуры в процессе циклического нагружения высокопрочных низколегированных сталей, подвергнутых темпформингу. Для решения этой задачи образцы высокопрочных низколегированных сталей после темпформинга по различным режимам (вариация температуры отпуска и степени деформации) будут подвергнуты малоцикловым и многоцикловым усталостным испытаниям. На основании результатов исследований будут установлены механизмы структурных изменений с количественной оценкой изменений структурных параметров в зависимости от температуры и степени деформации темпформинга. Другой целью проекта является анализ микроструктурных изменений в области сварного шва в листах сталей с исходной нанокристаллической слоистой структурой при их соединении сваркой тернием с перемешиванием. Отличительной особенностью сварки тернием с перемешиванием является большая пластическая деформация в области сварного соединения, что позволяет получить сворной шов с ультрамелкозернистой структурой. Таким образом, сварка тернием с перемешиванием позволит сохранить размер микроструктурных элементов в стальных полуфабрикатах с исходно нанокристаллической структурой и получить прочность сварного соединения на уровне прочности основного материала. В качестве материалов исследования будут использованы стали типа 10ХГМТ, 25ХГМТ, 35ХГМ, в которых в результате выполненных ранее работ было получено уникальное сочетание высокой прочности и ударной вязкости при низких температурах. В рамках проекта будет проведено систематическое исследование закономерностей формирования микроструктуры в сварном соединении методом сварки трением с перемешиванием стальных заготовок, подвергнутых темпформингу. Будет установлено влияние микроструктуры темпформинга на микроструктуру сварного шва и механические свойства сварного соединения, включая прочность, ударную вязкость и сопротивление усталостному разрушению. В результате выполнения проекта будут подготовлены предложения по созданию технологий соединения стальных полуфабрикатов с нанокристаллической слоистой микроструктурой методом сварки трением с перемешиванием.