CC BY
11УДК 669.1(075.8)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И АЭРОАКУСТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЛИТОЙ СТАЛИ 05Х21АГ16Н8МФБЛ
Е. Ю. Ремшев1, М. В. Костина2,3, Г. А. Воробьёва1, А. Э. Кудряшов2,3, Г. О. Афимьин1, А. Е. Ремшева1
1 Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Российская Федерация
2 Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, Российская Федерация
3 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Российская Федерация
Аннотация. Аустенитные стали, легированные азотом, - новый конструкционный и многофункциональный материал, значительно превосходящий традиционные по комплексу свойств, экономящий № и 1^, способный обеспечить требования к современным изделиям ответственного назначения. В работе рассматривается именно такого рода сталь 05Х21АГ15Н8МФЛ с 0,5 % азота, литейная, высокопрочная и коррозионностойкая (разработка ИМЕТ РАН). Литой стали свойственны ликвационная неоднородность химического состава, текстура крупнозернистого металла; в структуре возможно наличие пор. Однако основная применяемая для литой стали обработка - термическая. В работе сравниваются механические свойства, структура и фазовый состав образцов данной стали после традиционной термической обработки (высокотемпературного отжига и закалки) и аэроакустической обработки при комнатной температуре по разным режимам, разработанной в БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова. Выявлен положительный эффект от проведения аэроакустической обработки для обеспечения стабильно высокой прочности литой стали при сохранении хорошей пластичности. Опробованное применение холодного изостатического прессования (использующегося для порошковых материалов с целью уменьшения пористости) в сочетании с последней обработкой не улучшает структуру и свойства.
Ключевые слова: механические свойства, структура, аустенит, термическая обработка, аэро-термо-акустическая обработка
Для цитирования: Ремшев Е. Ю., Костина М. В., Воробьёва Г. А., Кудряшов А. Э., Афимьин Г. О., Ремшева А. Е. Исследование влияния термической обработки и аэроакустического воздействия на структуру и свойства литой стали 05Х21АГ16Н8МФБЛ // Аэрокосмическая техника и технологии. 2023. Т. 1, № 3. С. 145-159. EDN FEISII
RESEARCH OF THE EFFECTS OF HEAT AND AEROACOUSTIC TREATMENT ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF CAST STEEL 05KH21AG16N8MFBL
© Ремшев Е. Ю., Костина М. В., Воробьёва Г. А., Кудряшов А. Э., Афимьин Г. О., Ремшева А. Е., 2023 АЭРОКОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ. Т. 1, № 3. 2023 145
E. Yu. Remshev1, M. V. Kostina2,3, G. А. Vorobyova1, A. E. Kudryashov2,3, G. O. Afimyin1, A. E. Remsheva1
1 Baltic State Technical University "VOENMEH", Saint Petersburg, Russian Federation
2 A. A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science RAS, Moscow, Russian Federation
3 Moscow Aviation Institute (National Research University), Moscow, Russian Federation
Abstract. Austenitic steels alloyed with nitrogen are a new structural and multifunctional material, significantly superior to traditional ones in terms of their range of properties, saving Ni and Mo, and capable of meeting the requirements for modern high-duty products. This article studies just this kind of steel Kh21AG16N8MFL with 0.5 % nitrogen, cast type, high-strength and corrosion-resistant (developed by IMMS RAS). Cast steel is characterized by segregation heterogeneity of the chemical composition and the texture of coarse-grained metal; its structure may be porous. However, the main method of processing used for cast steel is heat treatment. The article compares the mechanical properties, structure, and phase composition of samples of this steel after traditional heat treatment (high-temperature annealing and hardening) and aeroacoustic treatment at room temperature in different modes, developed at Baltic State Technical University "VOENMEH". A positive effect of aeroacoustic treatment has been revealed to ensure consistently high strength of cast steel while maintaining good ductility. The proven application of cold isostatic pressing, used for powder materials to reduce porosity, in combination with the latter treatment does not improve the structure and properties.
Keywords: mechanical properties, structure, austenite, heat treatment, aerothermoacoustic treatment
For citation: Remshev E. Yu., Kostina M. V., Vorobyova G. А., Kudryashov A. E., Afimyin G. O., Remsheva A. E. Research of the effects of heat and aeroacoustic treatment on the structure and properties of cast steel 05Kh21AG16N8MFBL. Aerospace Engineering and Technology. 2023. Vol. 1, no. 3, pp. 145-159. EDN FEISII
ехнический прогресс способствует вовлечению в область промышлен-
ного применения большого количества новых конструкционных мате-
риалов и технологий. Стимулом развития криогенной техники стала необходимость освоения арктического региона и осуществление космических программ. Надежность и безопасность при использовании новых технологий в первую очередь определяются свойствами хладо- и криогенной стали, из которой создают силовые конструкции новых изделий. Основным требованием, предъявляемым к таким сталям, является гарантированный запас пластичности и вязкости разрушения при рабочих температурах при необходимой прочности. Материал в условиях низких температур не должен обладать склонностью к хрупкому разрушению. В большинстве случаев в качестве криогенных материалов применяют аустенитные Cr-Ni стали, реже Cr-Ni-Mn стали, содержащие азот и рассматриваемые как криогенные стали повышенной прочности, из-за более высоких значений предела текучести, чем у аустенитных Cr-Ni сталей [1-8].
Среди литейных сталей сочетание высоких значений механических свойств и коррозионной стойкости обеспечивают следующие композиции, %: 5-13 Cr; 20-28 Mn; 0-6 Ni; 0-1,5 V; 0-0,2 N [9]. Также хладостойкая сталь 07Х13АГ28НФ c 0,7 % С, 0,1-0,2 % V, 0,2-0,3 % N при комнатной температуре характеризует-
Введение
ся пределом текучести 300 МПа и ударной вязкостью KCV = 140 Дж/см2, при температуре жидкого азота KCV = 90 Дж/см2. Исследования литейной стали с 8Cr-28Mn-N показали, что ее высокий уровень ударной вязкости обусловлен композитной структурой «прочные дендриты - пластичные межосные участки» [10]. Высокий уровень предела текучести (360-400 МПа) в сочетании с хорошей хладостойкостью (KCV-70 = 130-150 Дж/см2) достигнут у новой литейной стали 05Х21АГ15Н8МФЛ в термически обработанном состоянии [11].
Основные свойства, которые должны обеспечиваться у конструкционных материалов: высокие прочность, пластичность и вязкость. Воздействие на них осуществляется, как правило, за счет изменения структуры и фазового состава материалов: при изменении их химического состава, включая контроль по примесям; проведении объемных и поверхностных, термической и деформационной обработок. Продолжаются поиск и развитие новых технологий, позволяющих дополнительно повысить уровень указанных свойств. К этим технологиям относится аэроакустическая обработка (ААО), использующая воздействие на материалы физических полей и реализуемая отдельно или в комплексе с термической или деформационной обработкой [10, 12]. Аэроакустическая обработка представляет собой организованную определенным образом обработку в мощном акустическом поле звукового диапазона частот при одновременном воздействии потока газа в диапазоне скоростей от десятка до сотен метров в секунду [12-14]. Ранее использование ААО применительно к сталям типа 45 или 40Х, имеющим, в зависимости от обработки, мартенситную или феррито-перлитную структуру, продемонстрировало положительный результат - удалось повысить их механические свойства [12].
Основная задача статьи - исследование возможности упрочнения при применении ААО стали другого структурного класса - аустенитной литейной стали 05Х21АГ15Н8МФЛ с высоким содержанием азота.
Стальным отливкам в разной степени свойственна микро- и макропористость, обусловленная рядом факторов [15]. Наличие пор негативно влияет на прочностные свойства литого металла [16, 17]. Также в отливках из сталей, легированных азотом, могут образовываться поры газообразного азота, в том числе в зависимости от вида фаз в стали и последовательности их образования при затвердевании, растворимости азота в расплаве и твердом металле заданного состава, скорости охлаждения и т. д. [18]. Применительно к пористым изделиям, полученным из металлических порошков, применяют холодное изостати-ческое прессование (ХИП), способствующее снижению объемной доли пор в металле [19]. Учитывая эти обстоятельства, уделено внимание оценке результатов воздействия на литую сталь метода ХИП в сочетании с ААО.
Материал, технологии обработки, методы исследования
Изученная сталь 05Х21Г15АН8МФЛ содержала, мас. %: 0,03 С; 0,58 N 0,33 Si; 21,4 Сг; 16 Mn; 7,65 М; 0,85 Mo; 0,15 V; 0,07 №>. Выплавку проводили
в открытой индукционной печи, сплавляя чистые шихтовые материалы и используя азотированный феррохром. Отливка толщиной 40 мм была получена заливкой жидкого металла в форму из холоднотвердеющей смеси с выведением усадочной раковины в прибыльную надставку. Состояние поставки - литой металл без термической обработки.
Исследование проводили на стали в четырех структурных состояниях - поставки и после трех обработок:
• стандартная термическая обработка (СТО): отжиг при 1200 °С, выдержка три часа, охлаждение в воде;
• аэроакустическая обработка в течение 10 мин при 20 °С без предварительного нагрева с использованием специального технологического оборудования, включающего газоструйный генератор звука, в резонаторе либо вне его с тремя вариантами воздействия на образец и его размещения: А1 - с вращением образца внутри резонатора; А2 - внутри резонатора, без вращения; А3 - вне резонатора;
• холодное изостатическое прессование в сочетании с ААО по варианту А1 (ХИП +А1). Для ХИП использовали установку, состоящую из сосуда высокого давления (барокамеры), насоса высокого давления, системы управления (распределения) и контроля (рис. 1). Образцы в камере находились под давлением воздуха (2500 атм) в течение 24 ч.
Механические свойства определяли при испытании на статическое растяжение по ГОСТ 1497-84 на машине Shimadzu AGX-100кН на цилиндрических образцах (тип IV ГОСТ 1497).
Рис. 1. Установка ХИП: а - корпус барокамеры, помещенный в защитный кожух; б - система подачи высокого давления; в, г - аппаратно-программный комплекс
Микроструктурные исследования проводили на поперечных шлифах, изготовленных из рабочей части образцов, испытанных на статическое растяжение. Микроструктуру выявляли химическим травлением и исследовали на оптическом микроскопе Альтами 104. Для выявления микроструктуры путем химического травления использовали реактив состава: 3 части HCl +1 часть HNO3 + 1 часть глицерина. Для ускорения процесса травления образцы перед этим подогревали в кипящей воде (~20 с).
Для литейных вариантов большинства марок традиционных аустенитных сталей характерно наличие в структуре ферритной фазы. Оценку наличия/отсутствия в структуре стали 5-феррита проводили с использованием ферритометрии (ферри-тометр МВП-2М, локальные замеры в разных областях образца).
Результаты исследования
Результаты испытаний на растяжение приведены в таблице. В исходном (литом) состоянии без термической обработки сталь имеет высокий для литой (крупнозернистой) аустенитной стали предел текучести б0,2~446 МПа и относительное удлинение не более 39 %. Проведение СТО способствует повышению пластичности до 5 « 46 %, небольшому снижению модуля упругости Е и уровня 60,2 (см. таблицу).
После ААО (варианты А1-А3) получены стабильные, близкие для всех вариантов, результаты по уровню прочности и пластичности. По сравнению с закаленным состоянием (СТО) повысились значения прочности (6в « 710 МПа; 602 « 443МПа) и модуля упругости при наличии пластичности на уровне, как у закаленной стали. Таким образом, проведение ААО позволяет обеспечить такие же механические свойства, как после СТО. Обработка ХИП+А1 не улучшила механические свойства - предел текучести не изменился, предел прочности и относительное удлинение снизились.
Механические свойства стали 05Х21АГ15Н8МФЛ в исходном состоянии и после обработок
(СТО, варианты ААО и ХИП+А1)
Режим обработки бв, МПа 60, МГ 2, а 5, % % Е, МПа
Исходное состояние 696 706 441 446 37 38 79 79 25590
716 451 39 79 25592
СТО 695 710 408 417 47 46 79 79 22944
724 426 46 79 23459
А1 716 718 441 437 47 45 79 79 25264
721 430 43 78 25309
А2 705 710 437 440 43 43 79 79 23637
716 443 42 79 25204
А3 721 722 442 447 46 45 79 80 26669
723 453 45 80 24599
ХИП+А1 677 443 34 78 25509
Исследования микроструктуры разрывных образцов методами оптической микроскопии и ферритометрии показали, что литой металл имеет характерное крупнозернистое строение (длина зерен >> 500 мкм), зерна вытянуты вдоль направления теплоотвода (рис. 2 а, б).
Рис. 2. Структура стали (исходное состояние) в поперечном сечении рабочей части образцов после испытаний на растяжение: а, б - типичные участки (врезка на рис. 2, б - включения а-фазы); в, г - выделения частиц второй фазы по ГЗ (увеличение х1000) (на рис. 2, г трещина, идущая по ГЗ с такими выделениями); д, е - разрушение по границам зерен при растяжении
Дендритная структура аустенита на рис. 2, а, б выявляется преимущественно за счет формирования при травлении микрорельефа на поверхности, что обусловлено ликвационной химической неоднородностью металла отливки. Присутствуют многочисленные неметаллические включения, микропоры и вытянутые включения второй фазы (врезка на рис. 2, б). Последние имеют длину до ~50 мкм и ширину несколько микрометров. По данным, полученным ранее на близкой по составу стали [20], это неферромагнитная высокотвердая а-фаза, обогащенная элементами-ферритообразователями, хромом и молибденом. В ряде участков шлифа по границам зерен (ГЗ) наблюдали также дисперсные частицы металлической фазы, с формой, близкой к пластинчатой (рис. 2, в, г). Они способствуют распространению трещин по ГЗ (рис. 1, г-е). Возможно, они представляют собой высокотемпературный парамагнитный 5-феррит, так как количество ферромагнитной фазы в литой стали не превышает 0,1±0,03 об.%. Прохождение трещин и разрушение литого металла при растяжении именно по границам зерен показано на рис.1, д, е.
Проведение отжига слитков способствует уменьшению ликвационной неоднородности химического состава стали при диффузионных процессах, растворению частиц нитридов и карбидов, росту зерен с более благоприятной кристаллографической ориентировкой. Рисунок 3 иллюстрирует выявленное при изучении микроструктуры стали после СТО отсутствие включений пластинчатой формы, находившихся в исходном состоянии на ГЗ. В то же время видно (рис. 3, б), что проведенная СТО не устранила полностью ликвационную химическую неоднородность разных участков твердого аустенитного раствора. Четко видимая на рис. 3, а дендритная структура аустенита демонстрирует также роль ликвации при кристаллизации металла в формировании неметаллических включений (выделенные на рис. 3, а области).
Рис. 3. Структура стали после СТО в поперечном сечении рабочей части образцов после испытаний на растяжение: а - панорамный снимок с характерными участками с дендритной структурой аустенита (обведены линией); б - фиксация границ зерен включениями; подтверждение наличия локальной химической неоднородности аустенита
Изучение методом оптической микроскопии микроструктуры образцов, подвергнутых ААО по режимам А1-А3 (рис. 4), принципиальных отличий в виде литой структуры от изображений на рис. 2 и 3 (в исходном состоянии и после СТО) не выявило, что также видно из рис. 4 с панорамными фото.
Рис. 4. Структура стали после ААО в поперечном сечении рабочей части образцов после испытаний на растяжение: а - после обработки А2 (ААО внутри 1); б, в - после А1, образцы А1-1 и А1-2; г - после А3 (ААО снаружи)
На врезках на рис. 4, а, б показаны трещины, зародившиеся при растяжении у поверхности образца и распространяющиеся внутри по границам зерен. Возможно, их появление инициировано наличием на границах зерен в некоторых участках металла у поверхности образцов частиц а-фазы. Анализ нескольких десятков изображений микроструктуры показал, что зарождение таких трещин не является типичной распространенной особенностью разрывных образцов после ААО.
На рис. 5 приведены сделанные при двух увеличениях изображения «зубчатых» границ зерен, содержащих предположительно частицы предположительно 5-фер-рита. Можно предположить, что после ААО размер выделений этой фазы уменьшился по сравнению с исходным литым состоянием.
Рис. 5. Структура стали после ААО в поперечном сечении рабочей части образцов после испытаний на растяжение: а, б - металл в исходном состоянии; в-д - после обработки А1 (ААО с вращением)
Часть литых заготовок образцов, предназначенных для статического растяжения, подвергалась ХИП, затем ААО с вращением (режим А1 (см. таблицу). После такого воздействия в сечениях разрывных образцов на поверхности шлифа наблюдали выраженный, фрагментированный рельеф, линии скольжения (рис.6, а, б) и, в пределах зерен, двойников деформации с характерным сужением на концах. Двойники были как в поверхностном слое металла, так и в середине сечения (рис. 6, в-е). Количество черных точек на травленых шлифах, воспринимаемых как поры, после ХИП не уменьшилось.
Рис. 6. Микроструктура стали после после ХИП и ААО (А1, вращение): а, б - рельеф, двойники скольжения на поверхности шлифа; в, г - зона у внешней поверхности образца на статическое растяжение; д, е - зоны, удаленные от внешней поверхности образца
Обсуждение результатов
Предел текучести стали после СТО, как и модуль упругости, снизился по сравнению с исходным состоянием, а относительное удлинение повысилось (см. таблицу). Это можно объяснить следующим образом:
• растворением при нагреве под закалку частиц избыточных фаз (роль при нагреве дисперсных и ультрадисперсных включений фаз с участием углерода и азота в сдерживании роста ГЗ при нагреве общеизвестна);
• устранением (растворением) в результате СТО включений пластинчатой формы (по данным [20] это может 5-феррит), находившихся в исходном состоянии на ГЗ и придававших им зубчатый вид (эффект растворения 5-феррита в аустените при термической обработке описан в [20]);
• устранением (растворением) включений фазы, которая по данным [20] представляет собой а-фазу, и которую в малом количестве, в виде небольших включений вытянутой формы, наблюдали в литой стали (см. врезку на рис. 2, б).
В отсутствие горячей пластической деформации проведенная СТО не устранила полностью ликвационную химическую неоднородность разных участков твердого аустенитного раствора.
Варьирование режимов ААО не привело к заметной разнице в механических свойствах литой стали (см. таблицу). Их уровень стабильно высокий -предел текучести составляет (в среднем для режимов А1, А2, А3) 441 МПа, предел прочности 717 МПа. При этом колебания значений прочности составляют всего ±12 МПа. Проведение ААО привело к повышению прочности до уровня литой стали при повышении относительного удлинения (составляющего в среднем 44±2 %) до уровня этого параметра после СТО. Можно предположить, что при ААО происходит измельчение блоков аустенит-ных зерен. Это способствует повышению прочности уровня б0,2, притом что малоугловые границы блоков проницаемы для дислокаций, и это не ухудшает пластичность.
При АОО из структуры не были устранены основные видимые дефекты, присущие литым аустенитным сталям (включения, микропоры), сохранили свое присутствие включения а-фазы 5-феррита. После ААО размер и количество выделений 5-феррита, наблюдаемых преимущественно по границам зерен, стали меньше по сравнению с исходным литым состоянием. Возможно, это способствовало улучшению пластичности после ААО. Это предположение о влиянии ААО не только на уровне точечных или линейных дефектов подлежит проверке. Также не ясен механизм такого эффекта.
Тот факт, что проведение ХИП перед ААО не улучшило структурное состояние стали в части снижения количества пор, может говорить о том, что это не газовые поры (несплошности) в металле, а поры на месте частиц неметаллических включений (оксисульфидов марганца). Их состав и влияние на свойства литой аустенитной стали, близкой по химическому составу к изученной в этой работе, были описаны в [21].
Заключение
Выполнено экспериментальное исследование влияния ААО и ХИП обработки на механические свойства и структуру коррозионностойкой стали аустенит-ного класса 05Х21АГ15Н8МФЛ, содержащей 0,58 % N.
Проведение ААО (20 °С, 10 мин) повышает предел текучести стали по сравнению с таковым после СТО при таком же высоком относительном удлинении и обеспечивает высокую стабильность механических свойств литого металла.
После СТО в структуре не полностью устранена ликвационная химическая неоднородность разных участков твердого аустенитного раствора; после ААО в структуре сохранились также и включения а-фазы и дисперсные включе-
ния 5-феррита по границам зерен, однако последние стали несколько меньше по сравнению с исходным литым состоянием. Возможно, это способствовало улучшению пластичности после ААО. Это предположение, равно как и то, что при ААО происходит измельчение блоков аустенитных зерен подлежат дальнейшему изучению и проверке.
Применение холодного изостатического прессования в сочетании с аэроакустической обработкой не способствует улучшению структуры и механических свойств литой стали
Библиографический список
1. Солнцев Ю. П. Хладостойкие стали и сплавы. СПб.: Химиздат, 2005. 476 с.
2. Harzenmoser M. A., Reed R. P., Uggowitzer P. J. The influence of nickel and nitrogen on the mechanical properties of high-nitrogen austenitic steels at criogenic temperatures // HNS 90, Aachen (Germany). 1990. Pp. 197-203.
3. Lo K. H., Shek C. H., Lai J. K. L. Recent developments in stainless steels // Materials Science and Engineering R. 2009. № 65. Pp. 39-104. DOI: 10.1016/j.mser.2009.03.001
4. Timmerhaus K. D., Reed R. P. Cryogenic Engineering: Fifty Years of Progress // Springer New York, NY. 2007. Vol. XII. 374 p. DOI: 10.1007/0-387-46896-X
5. Uggowitzer P., Magdowski R., Speidel M. O. Nickel free high nitrogen austenitic steels // ISIJ International. 1996. Vol. 36. № 7. Pp. 901-908.
6. Gavriljuk V. G., Berns H. High Nitrogen Steels: Structure, Properties, Manufacture, Applications. Berlin; Heidelberg; New York: Springer - Verlag, 1999. 379 p.
7. Rawers J. C., Doan R. C. Mechanical processing of iron powders in reactive and nonreactive gas atmospheres // Metall Mater Trans A. 1994. № 25. Pp. 381-388. DOI: 10.1007/BF02647983
8. Арзамасов Б. Н., Сидорин И. И., Косолапов Г. Ф. и др. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. 2-е изд., испр. и доп. М.: Машиностроение, 1986. 384 с.
9. Кривцов Ю. С., Колчин Г. Г., Горобченко С. Л. Возможность использования литой стали для криогенных конструкций // Прочность и разрушение сталей при низких температурах. М.: Металлургия, 1990. C. 215-219.
10. Горобченко С. Л., Кривцов Ю. С., Андреев А. К., Солнцев Ю. П. Конкурентоспособность арматурного литья за пределами ударной вязкости или применение нового комплексного метода для подтверждения надежности аустенитных сталей для криогенной арматуры // Трубопроводная арматура и оборудование. 2013. URL: http://www.valverus.info/popular/3219-konkurentosposobnost-armaturnogo-litya.html (дата обращения: 11.09.2023).
11. Костина М. В., Поломошнов П. Ю., Блинов В. М. и др. Хладостойкость новой литейной Cr - Mn - Ni - Mo - N стали с 0,5 % N. Часть 1 // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2019. № 62(11):894-906. DOI: 10.17073/0368-0797-2019-11-894-906
12. Воробьева Г. А., Усков В. Н. Аэротермоакустическая обработка сталей и сплавов. СПб.: Изд-во БГТУ, 2012. 132 с.
13. Lenina V. A., Vorobyova G. A., Remshev E. Yu. Analysis of factors determining aspects of deformation and hardening of bronze BRNHK2.5-0.7-0.6 // Metallurgist. 2022. Vol. 66. Pp. 1-11. DOI: 10.1007/s11015-022-01361-8
14. Ленина В. А., Воробьева Г. А., Ремшев Е. Ю., Расулов З. Н. Закономерности формирования фазового состава, структуры и свойств сплава БрНХК2,5-0,7-0,6 при термической и аэро-термоакустической обработках // Вестник Машиностроения. 2021. № 8. С. 71-75. DOI: 10.36652/0042-4633 -2021 -8-71-75
15. Mahomed N. 'Shrinkage Porosity in Steel Sand Castings: Formation, Classification and Inspection // Casting Processes and Modelling of Metallic Materials. Chapter: 8. UK, London: IntechOpen, 2021. 160 p. DOI: 10.5772/intechopen.94392
16. Hardin R. A., Beckermann C. Effect ofPorosity on the Stiffness of Cast Steel // Metallurgical and materials transactions A. 2007. Vol. 38. Pp. 2992-3006. DOI: 10.1007/s11661-007-9390-4
17. Ol'khovik E. Study of the Effect of Shrinkage Porosity on Strength of Low Carbon Cast Steel // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015. № 91(1):012022. DOI: 10.1088/1757-899X/91/1/012022
18. Seong Ho Yang, Zin Hyoung Lee. Nitrogen Porosity in Nitrogen Bearing Austenitic Stainless Steel // Materials Science Forum. 2005. Vol. 475-479. Pp. 2679-2682. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.475-479.2679
19. Remshev E. Yu., Vorobyova G. A., Afimiyn G. O., Gulyarenko A. A. Influence of Selective Laser Fusion of Metal Powderand Cold Isostatic Pressing on the Structure and Properties of Heat-Resistant Nickel Alloy // Russian Engineering Research, 2022, Vol. 42. № 6. Pp. 588-593. DOI: 10.3103/S1068798X22060211
20. Костина М. В., Мурадян С. О., Хадыев М. С., Корнеев А. А. Фазовые превращения в коррозионно-стойкой высокохромистой азотсодержащей стали // Металлы. 2011. № 5. C. 33-48. EDN: ONXLIP
21. Костина М. В., Кудряшов А. Э., Ригина Л. Г. и др. Хладостойкость новой литейной Cr-Mn-Ni-Mo-N стали. Часть 2. Исследование фактора частиц неметаллических включений при статическом и ударном нагружении при пониженных температурах // Известия вузов. Черная металлургия. 2022. Т. 65. № 3. С. 191-199. DOI: 10.17073/0368-0797-2022-3-191-199
Дата поступления: 17.06.2023 Решение о публикации: 04.10.2023
Контактная информация:
РЕМШЕВ Евгений Юрьевич - канд. техн. наук, доцент (Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Российская Федерация, 190005, Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1), [email protected]
КОСТИНА Мария Владимировна - д-р техн. наук, доцент (Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Российская Федерация, 119334, Москва, Ленинский пр-т, д. 49); ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией (Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Российская Федерация, 125993, Москва, Волоколамское шоссе, д. 4), [email protected]
ВОРОБЬЁВА Галина Анатольевна - канд. техн. наук, доцент (Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Российская Федерация, 190005, Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1), [email protected]
КУДРЯШОВ Александр Эдуардович - аспирант (Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Российская Федерация, 125993, Москва, Волоколамское шоссе, д. 4); младший научный сотрудник (Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Российская Федерация, 119334, Москва, Ленинский пр-т, д. 49), [email protected]
АФИМЬИН Григорий Олегович - аспирант (Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Российская Федерация, 190005, Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1), [email protected]
РЕМШЕВА Александра Евгеньевна - студент (Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Российская Федерация, 190005, Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1), [email protected]
References
1. Solntsev Yu. P. Khladostoykiye stali i splavy [Cold-Resistant Steels and Alloys]. Saint Petersburg: Khimizdat, 2005, 476 p. (In Russian)
2. Harzenmoser M. A., Reed R. P., Uggowitzer P. J. The influence of nickel and nitrogen on the mechanical properties of high-nitrogen austenitic steels at criogenic temperatures. HNS 90, Aachen (Germany). 1990, pp. 197-203.
3. Lo K. H., Shek C. H., Lai J. K. L. Recent developments in stainless steels. Materials Science and Engineering R. 2009. No. 65, pp. 39-104. DOI: 10.1016/j.mser.2009.03.001
4. Timmerhaus K. D., Reed R. P. Cryogenic Engineering: Fifty Years of Progress. Springer New York, NY. 2007. Vol. XII, 374 p. DOI: 10.1007/0-387-46896-X
5. Uggowitzer P., Magdowski R., Speidel M. O. Nickel free high nitrogen austenitic steels. ISIJ International. 1996. Vol. 36. No. 7, pp. 901-908.
6. Gavriljuk V. G., Berns H. High Nitrogen Steels: Structure, Properties, Manufacture, Applications. Berlin; Heidelberg; New York: Springer - Verlag, 1999, 379 p.
7. Rawers J. C., Doan R. C. Mechanical processing of iron powders in reactive and non-reactive gas atmospheres. Metall Mater Trans A. 1994. No. 25, pp. 381-388. DOI: 10.1007/BF02647983
8. Arzamasov B. N., Sidorin I. I., Kosolapov G. F. et al. Materialovedeniye: Uchebnik dlya vysshikh tekhnicheskikh uchebnykh zavedeniy. 2-e izd., ispr. i dop. [Materials Science: Textbook for Higher Technical Educational Institutions. 3rd ed., revised and expanded]. Moscow: Mashi-nostroyeniye Publ., 1986, 384 p. (In Russian)
9. Krivtsov Yu.S., Kolchin G.G., Gorobchenko S.L. Possibility of using cast steel for cryogenic construction. In: Prochnost' i razrushenie stalei pri nizkikh temperaturakh [Strength and fracture of steels at low temperatures]. Moscow: Metallurgiya, 1990, pp. 215-219. (In Russian)
10. Gorobchenko S. L., Krivtsov Yu. S., Andreyev A. K., Solntsev Yu. P. Konkurentospo-sobnost' armaturnogo lit'ya za predelami udarnoy vyazkosti ili primeneniye novogo kompleksno-go metoda dlya podtverzhdeniya nadezhnosti austenitnykh staley dlya kriogennoy armatury [Competitiveness of reinforcement casting beyond impact strength or the use of a new complex method to confirm the reliability of austenitic steels for cryogenic fittings]. Pipeline Fittings and Equipment, 2013. URL: http://www.valverus.info/popular/3219-konkurentosposobnost-armaturnogo-litya.html (accessed: September 11, 2023).
11. Kostina M. V., Polomoshnov P. Yu., Blinov V. M. et al. Cold resistance of new casting Cr - Mn - Ni - Mo - N steel with 0.5 % of N. Part. 1. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019. Vol. 62. No. 11, pp. 894-906 (In Russian). DOI: 10.17073/0368-0797-2019-11-894-906
12. Vorobyova G. A. & Uskov N. Aerotermoakusticheskaya obrabotka staley i splavov [Aero-thermoacoustic Treatment of Steels and Alloys]. Saint Petersburg: Baltic State Technical University Publishing, 2012, 132 p. (In Russian)
13. Lenina V. A., Vorobyova G. A., Remshev E. Yu. Analysis of factors determining aspects of deformation and hardening of bronze BRNHK2.5-0.7-0.6. Metallurgist. 2022. Vol. 66, pp. 1-11. DOI: 10.1007/s11015-022-01361-8
14. Lenina V. A., Vorob'eva G. A., Remshev E. Y., Rasulov Z. N. Phase composition, structure, and properties of beryllium bronze after thermal and thermoacoustic treatment. Russian engineering research. 2021. Vol. 41. No. 11, pp. 1049-1053. DOI: 10.3103/S1068798X21110198
15. Mahomed N. 'Shrinkage Porosity in Steel Sand Castings: Formation, Classification and Inspection. Casting Processes and Modelling of Metallic Materials. Chapter: 8. UK, London: IntechOpen, 2021. 160 p. DOI: 10.5772/intechopen.94392
16. Hardin R. A., Beckermann C. Effect ofPorosity on the Stiffness of Cast Steel. Metallurgical and materials transactions A. 2007. Vol. 38, pp. 2992-3006. DOI: 10.1007/s11661-007-9390-4
17. Ol'khovik E. Study of the Effect of Shrinkage Porosity on Strength of Low Carbon Cast Steel. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015. No. 91(1):012022. DOI: 10.1088/1757-899X/91/1/012022
18. Seong Ho Yang, Zin Hyoung Lee. Nitrogen Porosity in Nitrogen Bearing Austenitic Stainless Steel. Materials Science Forum. 2005. Vol. 475-479, pp. 2679-2682. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.475-479.2679
19. Remshev E. Yu., Vorobyova G. A., Afimiyn G. O., Gulyarenko A. A. Influence of Selective Laser Fusion of Metal Powderand Cold Isostatic Pressing on the Structure and Properties of Heat-Resistant Nickel Alloy. Russian Engineering Research. 2022. Vol. 42. No. 6, pp. 588-593. DOI: 10.3103/S1068798X22060211
20. Kostina M. V., Perkas M. M., Shelest A. E., Yusupov V. S. Effect of copper additions on the mechanical properties of iron. Russian Metallurgy (Metally). 2011. Vol. 2011. No. 5, pp. 454-458. DOI: 10.1134/S0036029511050065
21. Kostina M. V., Kudryashov A. E., Rigina L. G. et al. Cold resistance of new cast Cr -Mn-Ni-Mo-N steel. Part 2. Studying non-metallic inclusion particles under static and impact loading at low temperatures. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2022. Vol. 65. No. 3, pp. 190-199 (In Russian). DOI: 10.17073/0368-0797-2022-3-191-199
Date of receipt: July 17, 2023 Publication decision: October 4, 2023
Contact information:
Evgeniy Yu. REMSHEV - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor (Baltic State Technical University "VOENMEH", Russian Federation, 190005, Saint Petersburg, 1st Kras-noarmeyskaya ul., 1), [email protected]
Maria V. KOSTINA - Doctor of Technical Sciences, Associate Professor (A. A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science RAS, Russian Federation, 119334, Moscow, Leninsky pr., 49); Leading Researcher, Head of Laboratory (Moscow Aviation Institute (National Research University), Russian Federation, 125993, Moscow, Volokolamskoye Shosse, 4), [email protected]
Galina A. VOROBYOVA - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor (Baltic State Technical University "VOENMEH", Russian Federation, 190005, Saint Petersburg, 1st Kras-noarmeyskaya ul., 1), [email protected]
Alexander E. KUDRYASHOV - Postgraduate Student (Moscow Aviation Institute (National Research University), Russian Federation, 125993, Moscow, Volokolamskoye Shosse, 4); Junior Researcher (A. A. Baikov Institute of Metallurgy and Material Science RAS, Russian Federation, 119334, Moscow, Leninsky pr., 49), [email protected]
Grigory O. AFIMYIN - Postgraduate Student (Baltic State Technical University "VOENMEH", Russian Federation, 190005, Saint Petersburg, 1st Krasnoarmeyskaya ul., 1), [email protected]
Alexandra E. REMSHEVA - Student (Baltic State Technical University "VOENMEH", Russian Federation, 190005, Saint Petersburg, 1st Krasnoarmeyskaya ul., 1), [email protected]
