В Пермском Политехе предложили упрочнить сталь с помощью азота и деформаций
В машиностроении для обработки металла производители используют методы холодной деформации, когда под воздействием силы изменяется структура материала и возрастает прочность. Хромоникелевые стали, из которых производят, например, нержавеющие трубы, цистерны и сварную аппаратуру, обладают уникальными свойствами, но в процессе эксплуатации в агрессивных средах и при повышенных нагрузках поверхности изделий изнашиваются. Ученые Пермского Политеха разработали способ комплексной обработки, которая сочетает холодную деформацию и последующее насыщение материала азотом. Такая технология позволяет быстро повысить уровень прочности и твердости поверхности стали и ее сердцевины.
Статья с результатами опубликована в журнале Metal Science and Heat Treatment. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» и при финансовой поддержке Правительства Пермского края.
Нержавеющая хромоникелевая сталь 08Х18Н10Т-Ш благодаря множеству своих уникальных свойств активно применяется в производственной сфере. Из нее изготавливают сварную аппаратуру, нержавеющие трубы, детали для химической промышленности, контактирующие с агрессивными жидкостями, цистерны, холодильные камеры и многое другое. Хорошая технологичность этой стали позволяет прибегать к пластической деформации для повышения ее прочности.
Металлическая заготовка может менять свою форму и размеры. Чтобы это произошло, изделие сгибают, растягивают, скручивают и сжимают с помощью специальных станков и оборудования. Даже незначительное приложение силы меняет структуру металла. Так можно кардинально повлиять на его характеристики. В этом и заключается суть пластических деформаций.
Добиться таких изменений можно как физическим, так и температурным воздействием. Технология холодной обработки осуществляется при комнатной температуре и способствует упрочнению изделия. Радиальная ковка – один из перспективных методов такого процесса, когда на металл оказывают давление две или более наковальни. Перемещаясь по кругу, они формируют деталь нужных размеров.
Несмотря на ценные свойства хромоникелевых сталей, их поверхность интенсивно изнашивается при эксплуатации. В связи с этим для улучшения их свойств актуальны комплексные обработки, которые включают и пластические деформации, и современные высокотехнологичные химико-термические методы, такие как ионно-плазменное азотирование.
Ученые Пермского Политеха детально изучили влияние деформации радиальной ковкой и последующего азотирования на структуру и свойства стали 08Х18Н10Т-Ш. Ранее такие комплексные работы не проводились.
«Такое сочетание технологий увеличивает проникновение азота в структуру металла, тем самым повышая характеристики поверхности. Увеличивается прочность, стойкость к коррозии и сопротивляемость к образованию микротрещин. Насыщение сплава азотом происходит в вакуумной камере, куда подается газ. Между изделием и стенками камеры возникает тлеющий заряд и образуется среда с заряженными ионами, молекулами и атомами. Это формирует на поверхности стали упрочняющий азотированный слой», – объясняет кандидат технических наук, доцент кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ Ольга Силина.
На итоговый результат особенно влияют степень деформации заготовки, состав газа, температура и длительность процесса азотирования. С помощью радиальной ковки ученые воздействовали на образцы и далее проводили с ними эксперименты азотирования при разной температуре и времени.
Внутренняя структура стали при деформации фрагментируется, повышается твердость металла. Так, деформация стали на 40 процентов увеличивает ее твердость на 80-95 процентов относительно исходного состояния, а ковка на 90 процентов – в 2,5 раза.
Исследования показали, что степень деформации при холодной радиальной ковке стали влияет на толщину азотированного слоя и характер изменения его твердости. На заготовках, азотированных при температуре 460-520°С, с увеличением степени деформации толщина упрочненного слоя возрастает. Так, у стали, кованной на 40 процентов, толщина слоя больше в два раза, а на 90 процентов – более чем в три по сравнению с недеформированным образцом. Политехники отмечают, что повышение температуры до 570°С не так эффективно, скорость проникновения азота в материал снижается.
Ученые ПНИПУ доказали, что использование радиальной ковки перед азотированием стали ускоряет формирование упрочняющего слоя азота и обеспечивает более твердую поверхность изделия. Такой способ комплексной обработки позволит изготавливать промышленные детали из хромоникелевых сплавов с высоким уровнем прочности и надежности.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно