Введение к работе
Актуальность работы. Конец XX столетия убедительно показал, что интерес к криогенной технике все Солее возрастает и сфера ее применения непрерывно расширяется.
Криогенная техника широко применяется как в традиционных отраслях промышленности (металлургия, химия), так т* в сравнительно новых.(ракетостроение, энергетика, управление термоядерными процессами, освоение космоса, физика высоких энергии). В последнее время появились такие специальные отрасли знания как криобиология, криомедицина, криоэнергетика и др.
Развитие криогенной техшгки требует использования материалов, пригодных для работы при низких температурах.
СталиА работающие в условиях низких температур, должны обеспечивать необходимую прочность в сочетании с высокой вязкостью и пластичностью, обладать малой чувствительностью к концентраторам напряжений и низкой склонностью к хрупкому разрушению. Учитывая технологию изготозления изделий, работающих при низких температурах, такие стали должны обладать хорошей свариваемостью.
Стабильные аустенитные стали на Cr-Ni основе, наиболее широко применяющиеся в криогенной технике, не меняют сбой фазовый состав в процессе низкотемпературной деформации, обеспечивая достаточно высокие значения относительного удлинения и ударной вязкости вплоть до температуры .жидкого гелия. Однако они обладают низкими значениями предела текучести при комнатной температуре.
Поэтому для тех конструкций, к металлу которых не предъявляются требования по стабильности аустенитнои структуры и магнитной проницаемости в процессе эксплуатации применение таких дорогих и сравнительно низкопрочных сталей.нецелесообразно. Известно, что метастабильные аустенитные стали имеют необычный комплекс механических свойств: сравнительно высокий предел текучести и временного сопротивления при комнатной температуре сочетается у них достаточной пластичностью и вязкостью при криогенных температурах. Эти особенности обусловлены протеканием в процессе пластической деформации ДШ и вызванной этими превращениями высокой способностью к деформационному упрочнению аустенита. -
Существует целый ряд деталей и узлов, работающих при крио-
генных температурах, от которых требуется высокая удельная прочность бо, г/г, где г - плотность материала, но требования к структуре менее существенны. К ним относятся емкости для транспортировки криогенных жидкостей, топливные баки автомобилей, работающих на сжиженном природном газе, топливных баков авиакосмической техники.
Цель работы - оптимизация состава метастабильной аустенитной стали повышенной удельной прочности, исследование ее структуры и свойств, разработка технологии термической обработки.
Научная новиана работы:
выявлена кинетика фазовых превращении, происходящих при низкотемпературной деформации хромоникельмарганцевых сталей;
установлено влияние деформационных фазовых превращений на механические свойства сталей;
установлено влияние комплексного легирования стали азотом и ванадием с одновременной обработкой ее в жидком состоянии церием, кальцием и барием на интенсивность мзртенситных превращений;
определено оптимальное соотношение азота и ванадия, обеспечивающего наиболее полное связывание их вкарбонитриды и получение высокого уровня прочности и вязкости стали: CV]/[C+N3- 3,1;
определен оптимальный режим термической обработки метасга-бильной аустенитной стали: аустенитизация при 1050С с последующим старением при 690С в течение 25 ч.
Практическая ценность работы состоит в разработке рекомендаций по применению предлагаемой высокопрочной хладостойкой ыетас-табильной аустенитной стали для емкостей хранения и транспортировки сжікешшх газов, топливных баков автомобилей, работающих на жидком метане, топливных баков авиакосмической техники.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научном семинаре "Актуальные проблемы прочности материалов и конструкций при низких и криогенных температурах и при действии физических полей" (С-Петербург, 1995 г), Международном семинаре "Механические свойства и разрушение сталей при низких температурах" (С-Петербург, 1936 г), совместном заседании Академии Холода и Авиакосмической Академій им. Можайского (С-Петер-бург, 19Э6 г), научном семинаре "Актуальные проблемы прочности материалов и конструкций -при низких и криогенных температурах
(С-Петербург, 1996 г), всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии" (Москва, февраль 1997 г).
Публикации. По теме работы имеется 6 публикаций, в том числе 2 статьи в центральных журналах и 4 тезиса докладов в сборниках трудов научных семинаров и научно-технической конференции, подана заявка на получение патента (приоритет N 96123820 от 24.12.96 г).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложений. Объем работы - 150 страниц машинописного текста, в том числе 39 рисунков и 16 таблиц. Список использованной литературы содержит 130 наименований.
