ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ В СОЗДАНИИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ ХОРОШО СВАРИВАЕМЫХ СТАЛЕЙ С ЭЛЕМЕНТАМИ НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЯ Орыщенко А.С., д.т.н., генеральный директор ( oac@crism.ru ) ЦНИИ КМ «Прометей» имени академика И.В. Горынина НИЦ «Курчатовский институт» (191015, Россия, Санкт-Петербург, ул. Шпалерная, 49) Аннотация. Для выполнения одной из важных задач России - освоения Арктики необходимо создание экономичных высокопрочных хладостойких сталей. Исследования показали, что для достижения

more »

... тих целей необходимо создание механизма управления структурой, конечной целью которого является формирование квазиизотропной фрагментированной структуры в объеме металла, измельченной вплоть до наноуровня. Наиболее сильное воздействие на формирование мелкозернистой структуры оказывает интенсивная пластическая деформация в комбинации с рекристаллизацией и фазовыми превращениями. Для подтверждения теоретических и экспериментальных предпосылок были выполнены исследования на пластометре Gleeble-3800 и прокатном стане Кварто-800. Эксперименты проведены на плавках опытных сталей с углеродным эквивалентом С экв = 0,44 - 0,87 %. При моделировании технологических процессов на пластометре Gleeble-3800 деформация сжатием проводилась в две стадии - черновой при 1100 - 1080 °C и чистовой при 950 и 820 °C, что имитировало цикл деформации на промышленных станах Кварто-5000. Установлено, что зерно в стали измельчалось от 6,5 до 2,2 мкм после деформации 950 °C и до 1,1 мкм - при 810 °C. В структуре стали фиксировалось 20 - 37 % фрагментов размером менее 500 нм. В стали с С экв = 0,44 - 0,65 % предел текучести изменялся от 500 до 700 МПа, что на 40 % превышало уровень стандартных значений. В стали с С экв = 0,65 - 0,87 % предел текучести возрастал от 700 до 1150 МПа. Это значение прочности достигалось при повышении содержания никеля в стали до 3 %, при дальнейшем повышении его концентрации предел текучести не повышался. После прокатки на стане Кварто-800 стали с С экв = 0,60 - 0,87 % за один проход с деформацией 70 % при температуре 1100 °С и непосредственной закалки с последующим отпуском при 600 °C достигнут предел текучести 1060 МПа. При этом влияние содержания никеля и изменения С экв в указанных пределах на упрочнение стали незначительно. Структура стали представляет бейнит со средним размером зерна 8,3 - 6,9 мкм с большой плотностью дислокаций (1 - 2)·10 15 м -2 и большой степенью фрагментации внутри зерен. На базе новой технологии создана группа хладостойких сталей с пределом текучести 270 - 690 МПа с С экв = 0,32 - 0,65 % в толщинах до 130 мм и рабочими температурами до - 60 °C. Эти стали применяли для строительства атомных ледоколов, судов ледового класса, стационарных и плавучих буровых платформ для разведки и добычи углеводородов на арктическом шельфе России. Выполненные работы показывают возможность создания конструкционных сталей с существенно более низким (на 20 - 30 %) уровнем легирования по сравнению с аналогами, а также унификации химического состава сталей. Ключевые слова: структура, термомеханическая обработка, пластическая деформация, пластометр, предел текучести, фрагментация, углеродный эквивалент, хладостойкие стали.