НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: Tarasenko_P.pdf (822.34Кб)

УДК 669.14.018.8	Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана

Для повышения эксплуатационных свойств силового упругого элемента (СУЭ) в тензометрических электронных весах предложено вместо углеродистой стали с покрытием использовать высокопрочные коррозионно-стойкие мартенситно-стареющие стали, разработанные для авиационной промышленности. Рассмотрена возможность применения сталей систем легирования Fe-Cr-Ni-Mo-Ti (ЭП678) и  Fe-Cr-Ni-Mo-Cu-Nb (ЭП817). Показано, что традиционная термическая упрочняющая обработка этих сталей, включающая закалку и перестаривание, обеспечивает сочетание прочности, вязкости и коррозионной стойкости, но в то же время усиливает неупругие эффекты и снижает предел упругости из-за образования ревертированного аустенита. В связи с этим предложено в качестве упрочняющей термической обработки сталей для СУЭ использовать закалку с двойным старением: основным и низкотемпературным, исключающим образование аустенита. Цель работы состояла в изучении влияния двойного старения на структуру и свойства сталей ЭП678 (06Х14Н6Д2МБТ) и ЭП817 (03Х111Н10М2Т).

Режимы двойного старения для стали ЭП817 соответствовали 450 ⁰С + 400 ⁰С и  475 ⁰С+ 400 ⁰С, для стали ЭП678 – 530 ⁰С + 500 ⁰С. Проведено сравнение структуры и свойств закаленных сталей после основного и двойного старения.

Металлографический анализ образцов после электролитического травления проводили на микроскопе Leitz Metallovert, микрорентгеноспектральный анализ – на растровом электронном микроскопе CamScan 4DV, количество аустенита контролировали на компьютеризованной установке ДРОН-4, твердость измеряли на приборе ТК-2М, коррозионную стойкость оценивали по поляризационным кривым, которые снимали  на  потенциостате П-5848.

Проведенные исследования показали, что двойное старение вызывает дополнительное упрочнение сталей за счет распада мартенсита и образования дисперсных Cu - частиц в стали ЭП817 и Ni₃Ti – в стали ЭП678. В то же время установлено, что дополнительный распад мартенсита различным образом влияет на коррозионные свойства сталей. Экспериментально доказано, что двойное старение ухудшает коррозионную стойкость  стали ЭП678,   приводит к резкому увеличению тока коррозии на катодных и анодных поляризационных кривых вследствие образования неоднородной структуры.

Согласно экспериментально полученным данным коррозионная стойкость стали ЭП817 после двойного старения,  наоборот, увеличилась: ток коррозии существенно уменьшился и  на поляризационных кривых отсутствует стадия катастрофического растворения. Доказано, что повышение коррозионной стойкости, связано с двумя причинами: «облагораживанием» поверхности за счет образования катодных по отношению к хромоникелевой матрице Cu-частиц и более равномерным их распределением, что способствует образованию равномерной защитной пассивной пленки на поверхности.

Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что двойное старение за счет дополнительного распада мартенсита является эффективным способом упрочнения мартенситно-стареющих сталей, применяемых для изготовления СУЭ. Установлено, что влияние двойного старения на коррозионные свойства определяется природой упрочняющих фаз: коррозионная стойкость повышается, если образующаяся фаза является катодом по отношению к матрице, в противном случае коррозионная стойкость из-за увеличения степени гетерогенности структуры ухудшается.

Полученные данные могут быть использованы при комплексном подходе к  выбору материала и  режимов упрочняющей термической обработки мартенситно-стареющих сталей для СУЭ с целью обеспечения  необходимых значений предела упругости и коррозионной стойкости. Доказано, что мартенситно-стареющая сталь ЭП817 имеет преимущества по коррозионной стойкости по сравнению со сталью ЭП678 и может быть рекомендована для изготовления СУЭ.

Список литературы

1. Потак Я.М. Высокопрочные стали. М.: Металлургия, 1972. 208 с.
2. Тарасенко Л.В., Красов Т.А., Унчикова М.В. Термическая обработка коррозионно-стойкой стали для изготовления силоизмерительных упругих элементов  // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2007. № 2. С. 82-88.
3. Высокопрочные коррозионно-стойкие стали современной авиации / А.Г. Братухин, О.Ф. Демченко, Н.Н. Долженков , Г.С. Кривоногов; под общ. ред. А.Г. Братухина М.: МАИ, 2006. 656 с.
4. Братухин А.Г., Гурвич  Л.Я. Коррозионная стойкость высокопрочных нержавеющих сталей. М.: Авиатехинформ, 1999. 288 с.
5. Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1982. 400 с.
6. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные сплавы. М.: Металлургия, 1993. 416 с.