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 молекулярном облаке у самого центра нашей Галактики выявили эритрулозу — одну из тех довольно сложных молекул, которые называют «кирпичиками» жизни. Это открытие — важный аргумент в пользу предположения, которое за последние годы перешло в уверенность: эти соединения имеют именно космическое происхождение. Иными словами, во Вселенной повсюду возникают химические условия для зарождения жизни.
Специалисты по общественному здравоохранению выяснили, что факторы риска развития деменции, такие как низкий уровень образования, высокое кровяное давление и курение, радикально различаются по странам. Значит, универсальный для всего мира подход к профилактике этого тяжелого нейродегенеративного заболевания попросту не сработает в глобальном масштабе.
Ученые выяснили, что охрана потомства самцами у паукообразных развивалась независимо у самых разных видов, а не возникла когда-то у одного общего предка. Это опровергает давнюю идею о том, что отцовская забота в природе — исключительно редкая аномалия.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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