Materials. Technologies. Design

Влияние высокого содержания бора на рост карбидов М23С6 в высокохромистых сталях мартенситного класса

2026-08-09T07:31:36+00:00

Мартенситные стали с 9% Cr рассматриваются как перспективные конструкционные материалы для теплоэнергетического оборудования, работающего в условиях сверхкритических параметров пара. Их длительная прочность во многом определяется карбидной фазой M₂₃С₆, термическую стабильность которой можно повысить микролегированием бором. В настоящей работе изучено воздействие бора на процессы нуклеации и коалесценции карбидов типа M₂₃С₆в четырех опытных сталях, различающихся концентрациями Co, W, B и N. После стандартной термообработки (закалка + отпуск) образцы подвергали ползучести при 650 °C в течение 16 000 ч. Методами ПЭМ, атомно-зондовой томографии и термодинамического моделирования установлено, что повышение бора до 0,012 мас.% способствует формированию фазы M₂₃(С,В)₆, которая характеризуется на 20% меньшим средним размером и в 1,5 раза большей плотностью на границах мартенситных реек по сравнению с карбидами M₂₃С₆ в низко бор-содержащих сталях. Межфазная энергия на границе M₂₃(С,В)₆/феррит снижается до 0,12 Дж/м², что указывает на когерентный характер сопряжения. Однако, несмотря на значительное различие в межфазной энергии, скорость коалесценции частиц M₂₃(С,В)₆ оказывается сравнимой с таковой для обычных карбидов M₂₃С₆из-за сегрегации Ni и Mn по границам частиц. Для полного использования положительного эффекта бора необходимо двукратное снижение суммарного содержания никеля и марганца.

Свойства композита из ультрамелкозернистой титановой матрицы и непрерывного борного волокна

2026-08-09T07:39:46+00:00

В данной работе представлена ультрамелкозернистая структура фольги из сплава Ti-Al-V. Эта структура была сформирована в результате комбинированной обработки, включающей многократную ковку с изменяющимися осями деформации заготовки при постепенном охлаждении от 800 до 650 °C и последующую изотермическую прокатку при 550 °C. На основе анализа температурных и скоростных условий сверхпластичности сплава Ti-Al-V в ультрамелкозернистом состоянии методом вакуумного прессования при 650 °C был получен многослойный металломатричный композит. Композит состоит из чередующихся слоев титановой фольги толщиной 0,2 мм и непрерывного высокопрочного борного волокна диаметром 140 мкм. Режим сверхпластичности при прессовании обеспечил равномерное заполнение матричного материала между волокнами и высококачественное сцепление слоев фольги в полученном композите. Механические и динамические свойства полученного металломатричного композита были изучены при комнатной температуре при трехточечном изгибе. Фрактографический анализ разрушений образцов после испытаний показал, что достигнутое увеличение прочности и ударной вязкости обусловлено формированием однородного ультрамелкозернистого состояния в матричном материале и высокой прочностью волокон, которые перераспределяют напряжения и изменяют траекторию трещины.

Исследование сталей 20Х13 и 09Г2С после низкотемпературного ионного азотирования

2026-08-28T18:29:32+00:00

Ионное азотирование представляет собой одну из наиболее эффективных технологий химико-термической обработки, позволяющих значительно улучшить эксплуатационные характеристики сталей. В условиях современного производства, где требования к прочности и износостойкости материалов постоянно растут, проблема оптимизации режимов ионного азотирования становится особенно актуальной. Исследовано влияние обработки сталей 20Х13 и 09Г2С в диапазоне 450–550 °C при выдержке 4–12 ч, давлении 300 Па и составе газовой смеси 90% N₂ + 10% Ar с использованием эффекта полого катода (ЭПК) и без него. Оценены микротвердость поверхности, глубина азотированного слоя и микроструктура. Максимальные показатели получены при 450 °C, выдержке 12 ч и применении ЭПК. Для стали 20Х13 микротвердость поверхности достигла 1305 HV50 при глубине слоя 180 мкм, для стали 09Г2С – 960 HV50 при глубине 120 мкм. Азотированные слои имели плавный переход к основному металлу и выраженный диффузионный слой. Применение ЭПК повысило микротвердость поверхности примерно на 36 и 24%, а глубину слоя – на 80 и 71% соответственно.