Русакова, Алена Викторовна. Влияние деформации и облучения на структурно-фазовые состояния и механические свойства нержавеющих сталей, стали 110Г13Л и сплава 36НХТЮ

Короткий опис

Русакова, Алена Викторовна. Влияние деформации и облучения на структурно-фазовые состояния и механические свойства нержавеющих сталей, стали 110Г13Л и сплава 36НХТЮ : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07 / Русакова Алена Викторовна; [Место защиты: Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова].- Барнаул, 2012.- 173 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-1/908

Русакова Алена Викторовна
ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ И ОБЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРНО¬ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ, СТАЛИ 110Г13Л И СПЛАВА 36НХТЮ
01.04.07 - физика конденсированного состояния
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, доцент Алонцева Дарья Львовна
Барнаул
2012
СОДЕРЖАНИЕ
Нормативные ссылки 4
Определения, обозначения и сокращения 5
Введение 7
1 Современное состояние проблемы возникновения радиационных
дефектов при облучении ионами высоких энергий и электронами аустенитных сплавов и нержавеющих сталей 14
1.1 Структура и фазовый состав аустенитных нержавеющих сталей,
применяемых в современном реакторостроении 14
1.2 Процессы имплантации и исследование влияния ионного облучения на
структурно-фазовое состояние и физико-механические свойства приповерхностных слоев нержавеющих сталей 20
1.3 Радиационное упрочнение материалов под воздействием ионов высоких
энергий 28
1.4 Роль дефектов упаковки в мартенситном у—>а превращении 33
1.5 Радиационное упрочнение металлов и сплавов с различной энергией
дефекта упаковки 43
1.6 Постановка задачи исследования 46
2 Материалы, методы и методики исследования 47
2.1 Материалы исследования 48
2.2 Методы исследования механических и эксплуатационных свойств 56
2.3 Методы исследования структуры, состава и морфологии поверхности
приповерхностных слоев исследуемых материалов 60
3 Исследование закономерностей фазовых и структурных
превращений в нержавеющих сталях при облучении и/или деформации 67
3.1 Исследование особенностей фазовых превращений при испытании
нержавеющей стали 12Х18Н10Т на растяжение и сжатие 67
3.2 Исследование процессов распыления, имплантации и фазово -
структурных превращений в нержавеющей стали 12Х18Н10Т и некоторых чистых материалах, облученных высокоэнергетическими ионами З64А>+14 71
3.3 Радиационное упрочнение металлов и сплавов с различной ЭДУ
(энергия дефекта упаковки), облученных высокоэнергетическими ионами ЦКг+и 87
3.4 Влияние облучения тяжелыми ионами WC+ на мартенситное у—т
превращение в нержавеющих сталях 12Х18Н10Т и Х15АГ14 92
3.5 Выводы по третьей главе 98
4 Зависимость механических свойств и структурно-фазового
состояния сталей 110Г13Л и 20X13 от малых допустимых отклонений в их химическом составе 100
4.1 Влияние небольших отклонений в химическом составе образцов стали
110Г13Л на структурно-фазовые превращения и ее механические свойства 100
4.2 Влияние небольших отклонений в составе стали 20X13, на ее ударную
вязкость
4.3 Выводы по четвертой главе 131
5 Влияние электронного облучения на образование дефектов
упаковки и механические свойства 2-х разных типов микроструктур в сплаве 36НХТЮ 133
5.1 Выводы по пятой главе 153
6 Заключение 155
7 Список использованных источников 157

Список літератури

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные выводы и результаты работы:
1 Установлено, что радиационное воздействие тяжелыми ионами ЦКги
15 2
(Е= 131 МэВ/нуклон, флюенс не менее 1-10 ион/см) приводит к
образованию мартенситных (а, s-фаз) в приповерхностных слоях нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Показано, что а-мартенсит является мелкодисперсным (менее 0,1 мкм) и располагается в у - фазе преимущественно внутри зерен с индексами Миллера (101), тогда как є - мартенсит тяготеет к зернам с индексами Миллера (111).
2 Установлено, что дополнительный эффект радиационного упрочнения стали 12Х18Н10Т связан с образованием мартенситной a-фазы. Показано, что экспериментальные величины изменения относительных прочностных характеристик исследованных материалов в результате ионного облучения соотносятся с известными литературными данными об их энергиях дефектов упаковки (ЭДУ): тем больше ЭДУ, тем меньше относительные значения нанотвердости.
3 Экспериментально обнаружено, что облучение тяжелыми ионами WC+ с энергией 50 кэВ предварительно деформированных образцов аустенитных сталей 12Х18Н10Т и Х15АГ14, приводит к заметному повышению содержания в них мартенситной a-фазы, при этом приращение a-фазы в марганцовистой стали более существенно, по сравнению с хромо-никелевой сталью.
4 Выявлено, что даже небольшие изменения химического состава сталей 110Г13Л и 20X13 могут привести к существенным изменениям в фазовом составе исследуемых образцов. По мере увеличения (более 12 вес.%) содержания Мп в стали 110Г13Л проявляется склонность к хрупкому разрушению за счет формирования карбидов марганца и мартенситного превращения, а содержание Си более 0,1 вес. % в стали 20X13 является причиной ее охрупчивания.
IQ Л
5 Показано, что электронное облучение (Е=2МэВ, Ф=10 е/см ) образцов сплава 36НХТЮ приводит к снижению концентрации ДУ в закаленном материале, что проявляется в снижении пластичности и увеличении прочности (радиационное упрочнение) образцов. Облучение закаленных, прокатанных (є=99%) и состаренных при 850°С, в течение Юминут и 1 часа образцов приводит к ускорению выделений частиц г| - фазы в у-зерне, сопровождающемуся повышением пластичности облученного материала с сохранением прочности