Структура и свойства высокохромистой стали, легированной боридными соединениями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Бородихин Сергей Александрович

• Бородихин Сергей Александрович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Бородихин Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ХРОМИСТЫЕ СТАЛИ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

1.1 Общие сведения о хромистых сталях

1.2 Применение упрочнения хромистых сталей азотом для повышения износостойкости

1.3 Применение упрочнения хромистых сталей дисперсными частицами для повышения износостойкости

1.4 Выводы и постановка цели и задач работы

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы исследования структуры и фазового состава

2.3 Методы испытаний эксплуатационных характеристик

ГЛАВА 3. ВЫБОР СОСТАВА КОМПЛЕКСА БОРИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ ВЫСОКОХРОМИСТОЙ СТАЛИ

3.1 Влияние боридных соединений на структуру и дюрометрические свойства высокохромистой стали

3.2 Определение режимов термообработки стали, легированной выбранным комплексом боридных соединений

3.3 Исследование тонкой структуры и фазовых составляющих стали, легированной выбранным комплексом боридных соединений

3.4 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ ВЫСОКОХРОМИСТОЙ СТАЛИ ВЫБРАННЫМ КОМПЛЕКСОМ БОРИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ЕЁ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

4.1 Исследование трибологических свойств высокохромистой стали с боридами

4.2 Исследование топографических особенностей поверхности износа высокохромистой стали с боридами

4.3 Исследование коррозионных свойств высокохромистой стали с

боридами

4.4 Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и свойства высокохромистой стали, легированной боридными соединениями»

Актуальность темы

Увеличение срока службы машин и агрегатов - одно из важнейших звеньев общей проблемы повышения качества изделий. Во многих установках и агрегатах в химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в металлургии и энергетике для управления различными транспортируемыми потоками используется запорная трубопроводная арматура (ЗТА) для самых разнообразных условий работы. Это седла и тарелки клапанов и задвижек, шары вентилей, затворы, золотники, шиберы, заслонки и др. [1-6].

Производство качественно нового, надежного и безотказного продукта по оптимальной стоимости являются главными требованиями, предъявляемыми сегодня заказчиками к запорной арматуре, поскольку на неё возлагаются достаточно высокие требования. Одно из самых важных - это обеспечение предотвращения возможных аварий и нештатных ситуаций. От надежной работы арматуры в решающей степени зависят безопасная работа технологических систем в широком диапазоне рабочих сред, давлений, температур, условий окружающей среды (сейсмических воздействий, влажности, низких и высоких температур и др.). В связи с этим, ставится ряд новых задач, без решения которых невозможно дальнейшее интенсивное развитие арматуростроения. К таким задачам необходимо отнести повышение износостойкости арматуры, снижение издержек на ее производство, техническое обслуживание и ремонт, что в целом определяет проблему повышения конкурентоспособности.

Детали арматуры эксплуатируются в условиях трения металла по металлу с высокими удельными нагрузками в коррозионной среде различной интенсивности [7-9].

В процессе работы ЗТА происходит взаимодействие двух трущихся поверхностей, которое может быть механическим и молекулярным. Механическое взаимодействие выражается во взаимном внедрении и зацеплении неровностей поверхностей, а также в их соударении в случае скольжения грубых

поверхностей. Молекулярное взаимодействие проявляется в виде адгезии и схватывания. Адгезия и схватывание могут вызывать вырывы материала трущихся поверхностей. Кроме того, в зазор между трущимися поверхностями попадают другие абразивные частицы, что ускоряет процесс изнашивания. Наряду с механическим воздействием происходит химическое изнашивание, представляющее собой коррозию, которой подвергаются детали запорной арматуры под воздействием рабочих сред [7].

Износ материалов зависит от множеств различных технологических ситуаций и условий эксплуатации. Так анализ эксплуатации деталей ЗТА показал, что, например, на ТЭЦ иркутского авиационного завода причиной почти 90 % повреждений уплотнительных поверхностей затворов является механическое изнашивание, и только около 3 % - коррозионные процессы. В тоже время на АО «Ангарском нефтеперерабатывающем заводе» (НПЗ АО «АНХК») около 80 % всех дефектов связано с коррозией уплотнительных поверхностей и 10-15 % с механическим изнашиванием [10].

Для изготовления ЗТА широкое распространение получили высокохромистые стали карбидного упрочнения типа Х13. Но они обладают низкой износостойкостью в условиях работы трения металла о металл. Прогресс в этой области в значительной мере определяется возможностями создания специальных сталей с достаточными для практического использования износостойкости и коррозионной стойкости. Известно, что некоторые эксплуатационные свойства сталей, в частности стойкость к износу, в значительной мере зависят, как от микроструктуры стали в целом, так и от строения, свойств отдельных структурных составляющих ее основы и различного рода упрочняющих фаз, а так же от протекания фазовых превращений [11-14]

Одно из направлений повышения износостойкости высокохромистых сталей - это создание композиционных структур упрочненных дисперсными частицами высокой твердости.

Степень разработанности темы исследования. Значимые для теории и практики результаты исследований в области применения дисперсных частиц

высокой твердости для упрочнения сталей и сплавов приведены в работах Перкаса М.Д., Портного К.И., Бирмана С.Р., Потака Я.М., Гольдштейна Я.И., Гольдштейна М.И., Банных О.А., Искольдского Н.И., Ливщица А.С., Лякишева

Н.П., Орешкина В.Д., Бабаскина Ю.З., Лысака В.И., Соколова Г.Н., Еремина Е.Н., Черепанова А.Н., Предтеченского М.Р., Батаева В.А., и др. Научные разработки по технологиям упрочнения сталей и сплавов различными элементами и соединениями ведутся на базе ФГБОУ ВО «ВолгГТУ» (г. Волгоград), НИЦ «МГТУ им. Н.Э. Баумана» (г. Москва), ФГБУН «ИМЕТ РАН» (г. Москва), НИТУ «МиСИС» (г. Москва), НГТУ (г. Новосибирск), НПО «ЦНИИТМАШ» (г. Москва), УИПА (г. Харьков, Украина), Институт электросварки им. Е. О. Патона (г. Киев, Украина).

Для создания композиционных структур упрочненных частицами высокой твердости широкое распространение получил метод - т-зЫы, когда арматура синтезируется в металлической матрице путем химических реакций между элементами (Л, V, Zr, С, N в процессе изготовления композита. Другим перспективным способом упрочнения является метод - вх-зНы, при котором осуществляется введение в металл готовых тугоплавких соединений высокой твердости. Для этого используют в основном карбиды WC, ТЮ, SiC и реже нитриды и бориды.

При легировании готовыми соединении, когда в металл вводят готовые карбидные или нитридные соединения, возможно получение структуры литого металла с упрочняющими фазами, расположенными непосредственно в теле зерна. Подобная структура литого металла должна обеспечивать высокую твердость и износостойкость сплава при сохранении на достаточно высоком уровне его ударной вязкости. Легирование готовыми соединениями позволяет значительно упростить регулирование структуры матрицы сплава, так как при этом перераспределение легирующих элементов между высокотвердой фазой и матрицей замедляется. В этом случае свойства сталей складываются и свойств отдельных фаз и элементов структуры.

Многообещающими материалами для армирования стали являются соединения бора - нитрид бора, диборид титана и диборид циркония при их комплексном легировании. Боридно-нитридное легирование хромистой стали может значительно усилить степень её упрочнения и износостойкость. В тоже время особенности упрочнения при таком легировании определяется составом образующихся фаз и строением выделившихся частиц, характером их распределения в матрице, изменением тонкой структуры. Однако даже в простых трехкомпонентных сплавах характеристики их структур (кристаллография, морфология, топография выделений) до сих пор до конца не выявлены, а в сложных многокомпонентных системах вообще не изучены.

В связи с этим актуальной задачей в области материаловедения является получение новых представлений и установление закономерностей структурообразования и механизмов боридно-нитридного упрочнения и износостойкости высокохромистых сталей армированных дисперсными частицами боридных соединений.

Цель диссертационной работы - повышение износостойкости высокохромистой стали легированием комплексом В^Т1В2-7гВ2 применительно к деталям запорной трубопроводной арматуры.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать составы экспериментальных высокохромистых сталей, полученных переплавом порошковых проволок, отличающихся соотношением и концентрацией боридных соединений, их влияние на дюрометрические свойства и структуру литого металла и установить рациональный состав комплекса боридных соединений для его легирования.

2. Исследовать влияние режимов термической обработки на структуру и свойства экспериментальной высокохромистой стали, легированной выбранным комплексом боридным соединений.

3. Исследовать фазовый состав и тонкую структуру высокохромистой стали, легированной выбранным комплексом боридным соединений.

4. Установить износостойкость и топографические изменения высокохромистой стали с боридными соединениями.

5. Установить степень коррозионного износа высокохромистой стали с боридными соединениями.

Научная новизна диссертационной работы

1. Экспериментально доказано, что легирование высокохромистой стали комплексом состава 0,5% BN - 1,25% Т12В - 0,5% 7г2В, позволяет получить металл с наиболее высокой твердостью достигающей 57 НЖС.

2. Установлено, что высокохромистая сталь, легированная нитридом бора, диборидами титана и циркония имеет сложную композиционную структуру с мартенситной матрицей, большим количеством эвтектики и частиц упрочняющих фаз. Микротвердость структурных составляющих такой стали составляет для матрицы 558-688 НУ, эвтектики 756-882 НУ и упрочняющих фаз 1015-1045 НУ

3. Установлено, что у высокохромистой стали с боридным легированием, среднее значение относительного массового износа составляет 0,0042 г/м, а линейного - 0,0122 мм/м, что меньше в 2,6 и 2,8 раза соответственно, чем у хромистой стали без легирования.

4. Показано, что особенностью трансформации структуры высокохромистой стали при легировании боридами является появление доминирующих в структуре трех боридных фаз ТШ2, ВК и Ре1,1Сг0,9В0,9, двух нитридных 7гКТ, БеСК2, трех интерметаллидных фаз Сг4Т17г, Ее2Т10,257г0,75, Бе7г3 и двух карбидных фаз ТЮ и Бе3С.

5. Механизм износа высокохромистой стали с боридным легированием обусловлен появлением в структуре каркаса из боридной эвтектики и частиц боридных и нитридных соединений, которые в результате совместного воздействия определяют смазывающий эффект в контактной зоне, уменьшают коэффициент трения, и предотвращают образование очагов схватывания.

Практическая значимость

1. Разработана высокохромистая порошковая проволока с боридно-нитридым легированием, позволяющая получать как литой металл для

изготовления деталей запорной трубопроводной арматуры, так и покрытий на их трущихся поверхностях.

2. Для обеспечения проведения механической обработки литого металла проводится отпуск при температуре 800 °С с выдержкой 2 часа, снижающий твердость до 27 ИЯС, а для восстановления высокой твердости, достигающей значения в 56 НЖС, требуется последующая закалка с температуры 1020 °С.

3. Результаты исследований использованы в ИТЦ «Сварочные технологии» (г. Омск), при разработке технологий восстановления или вновь запускаемой в производство запорной трубопроводной арматуры.

Теоретическая значимость. Теоретическая значимость полученных в работе результатов заключается в расширении знаний о природе структуро- и фазообразования и эксплуатационных свойствах хромистых сталей с боридными соединениями.

Положения, выносимые на защиту

1. Легирование высокохромистой стали комплексом 0,5% BN - 1,25% Л2В - 0,5% Zr2B повышает твердость, износо- и коррозионностойкость.

2. Повышение эксплуатационных свойств высокохромистой стали легированной нитридом бора, диборидами титана и циркония обусловлено образованием композиционной структуры с мартенситной матрицей, боридной эвтектикой и армированием частицами соединений высокой микротвердости.

Достоверность научных результатов. Достоверность подтверждается соответствием теоретических результатов с результатами измерений, выполненных при практической реализации задач работы, а также использованием современных методов исследования физико-механических свойств металла с повышенной коррозионо- и износостойкостью. Полученные результаты сравнимы с результатами, полученными другими исследователями. Выносимые на защиту положения диссертации опубликованы в рецензируемых журналах, относящихся к списку ВАК, доложены на научно-технических семинарах и конференциях различного уровня.

Личный вклад автора. Личный вклад автора заключается в анализе литературы по теме диссертации, формулировке цели и задач исследования, проведении экспериментальных исследований физико-механических и эксплуатационных свойств полученных сталей. Автору принадлежит получение, анализ и обобщение материалов, на базе которых обоснованы научные положения и выводы диссертации. Указанный личный вклад подтверждается публикациями по теме диссертации, формулированием научных положений, выносимых на защиту, выводов по результатам работы.

Связь работы с научными программами

Работа выполнялась в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований №16-48-550523 «Разработка порошковой проволоки для наплавки износостойких покрытий на уплотнительные поверхности запорной трубопроводной арматуры».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на VII, VIII международных Научно-технических конференциях «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» (Омск,

2017 и 2018 гг.); XVI международной научной конференции «Физика твердого тела, функциональные материалы и новые технологии» (ФТТ-2018)» (Караганда,

2018 г.); XV international scientific congress «Machines. Technologies. Materials» (Варна, 2018 г.); XII, XIII международных IEEE научно-технических конференциях «Динамика систем, механизмов и машин», (Омск, 2018, 2019 гг.); III международная научно-техническая конференция «Проблемы машиноведения» (Омск, 2019 г.); XXI международной научно-технической конференции «Металлургия: Технологии, инновации, качество» (Новокузнецк,

2019 г.); XI международная научно-техническая конференция «Техника и технология машиностроения» (Омск, 2022 г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 24 печатных работы, в том числе 7 научных статей в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК

Министерства образования и науки РФ, 6 публикаций в изданиях входящих в базу цитирований Scopus и WoS. Получен 1 патент на изобретение.

Соответствие паспорту специальности. Диссертация соответствует паспорту научной специальности 05.16.09 - «Материаловедение» по следующим областям исследований: п.1 « Теоретические и экспериментальные исследования фундаментальных связей состава и структуры материалов с комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств с целью обеспечения надежности и долговечности материалов и изделий»; п.4 « Разработка физико-химических и физико-механических процессов формирования новых материалов, обладающих уникальными функциональными, физико-механическими, эксплуатационными и технологическими свойствами, оптимальной себестоимостью и экологической чистотой»; п.10 «Разработка покрытий различного назначения (упрочняющих, износостойких и других) и методов управления их качеством».

ГЛАВА 1. ХРОМИСТЫЕ СТАЛИ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ИХ

ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

1.1 Общие сведения о хромистых сталях

Основными требованиями к материалам, из которых изготавливают детали запорной арматуры, являются механическая прочность, износостойкость и коррозионная устойчивость. Степень «жесткости» и «бескомпромиссности» этих требований обусловлена условиями эксплуатации - рабочим давлением, температурой стенок корпуса, скоростью потока, иными свойствами рабочей среды: химическим составом (и, как следствие, коррозионной активностью, взрывоопасностью), наличием абразивных включений [7, 8].

Материалы, из которых изготавливаются узлы и детали запорной арматуры должны обладать хорошими антифрикционными свойствами, малой склонностью к образованию задиров, хорошо шлифоваться, обладать достаточной коррозионной стойкостью. Большой популярностью при изготовлении различной запорной арматуры пользуются высокохромистые стали.

Наибольшее распространение при производстве деталей и узлов запорной арматуры нашли стали 08Х13, 12Х13, 20Х13, и реже 30Х13 и 40Х13. Они различаются между собой содержанием углерода, что определяет их структуру и свойства. Стали, содержащие 13 % Сг, помимо мартенсита могут иметь в своей структуре феррит (рис. 1.1) [14].

13% хромистые стали в зависимости от химического состава и структуры имеют различные механические, физические, коррозионные и технологические свойства, а в соответствии с этим и различное применение (табл. 1.1-1.3).

Рисунок 1.1 - Структурная диаграмма сплавов Fe-Cг-C [14]

Таблица 1.1 - Химический состав хромистых нержавеющих коррозионностойких сталей ферритного, мартенситно-ферритного и мартенситного классов, % [14]

Марка стали С Мп Сг

не более

Х13 (Э11496) < 0,08 0,6 0,6 11,0-13,0

10X13 (ЭЖ1) 0,09-0,15 0,6 0,6 12,0-14,0

20X13 (ЭЖ2) 0,16-0,24 0,6 0,6 12,0-14,0

30Х13(ЭЖЗ) 0,25-0,34 0,6 0,6 12,0-14,0

40X13 (ЭЖ4) 0,35-0,44 0,6 0,6 12,0-14,0

Примечание: содержанке Б < 0,025 %; Р < 0,030%.

Таблица 1.2 - Примерное назначение хромистых нержавеющих

коррозионностойких сталей [14]

Марка стали Примерное назначение Примечание

Х13 10X13 20X13 20Х13Л Детали арматуры для воды, нефтепродуктов, сред слабой агрессивности и детали, подвергающиеся атмосферной коррозии; отливки дисков и клиньев задвижек малых диаметров прохода Наибольшая коррозионная стойкость достигается термической обработкой и полированием; свариваемость удовлетворительная

30Х13 40Х13 Детали высокой твердости, пружины для работы до 400450 °С, карбюраторные иглы Применяют после термической обработки со шлифованной и полированной поверхностью

Таблица 1.3 - Механические свойства хромистых нержавеющих сталей ферритного, мартенситно-ферритного и мартенситного классов после

оптимальной термической обработки [14]

Марка стали Режим термической обработки (температура в °С, среда) Ов, МПа О0,2, МПа 5з, % V, % аш МПа

Закалка Отпуск не менее

Х13 1000-1050, масло 700-800, масло 588,3 411,9 20 60 210

10X13 1000-1050, воздух 700-790, воздух, масло или вода 588,3 411,9 20 60 180

20X13 1000-1050, воздух или масло 660-770, воздух, масло или вода ИЯС 42

30X13 950-1020, масло 200-300, воздух или масло ИЯС 48

40X13 1000-1050, масло 200-300, воздух или масло ИЯС 50

Хром - основной легирующий элемент в данных сталях. Он относится к группе элементов, суживающих у-область и образующих с железом (рис. 1.2) непрерывный ряд твердых растворов ферритного класса (а-раствор). При

содержании около 13 % Сг область твердого раствора аустенита (у-раствор) в сплавах Fe-Сг замыкается. Критическая точка А3 понижается до содержания 8 % Сг, а далее повышается, достигая максимума при 13 % Сг; точка А4 снижается до 13 % Сг [14].

Т. г 2000 1800 1600 МО 1200 1000 800

600

1800

сх+Ж Ж

к а+Ж

т

01+] Маг тть дрощ / юе шив 3

Л А пре а

/ ч г 01+ 1 Г / /

ч ч а+о м 01+0 \

О 10 20 30 1+0 50 60 70 80 90 100 Сг

Рисунок 1.2 - Система железо-хром [14]

Из рисунка 1.2 следует, что Fe с Сг образуют три группы сплавов: с превращением (область 1), без превращения (область 3) и с частичным фазовым превращением (область 2). Двойная линия суженной у-области (с частичным фазовым превращением) указывает на то, что при переходе из у- в а-область образуется гетерогенная смесь, состоящая из двух твердых растворов а и у, причем у-раствор при последующем охлаждении подвергается дальнейшему распаду, образуя ряд промежуточных структур, в то время как а-раствор превращений не имеет.

Хром уменьшает вредное влияние серы и повышает стойкость против образования кристаллизационных трещин наплавленного металла типа углеродистых низколегированных и малоуглеродистых высокохромистых сталей. Обладая более высоким, чем железо, химическим сродством к сере, хром связывает ее в тугоплавкий сульфид хрома.

Содержание Сг в твердом растворе железа, обеспечивающее удовлетворительную коррозионную стойкость стали, тесно связано с электрохимическим потенциалом. Положительное значение потенциала сталь приобретает лишь в том случае, когда содержание Сг в твердом растворе железа достигает 12 %. Это также подтверждается данными испытаний образцов сталей с различным содержанием хрома в морской воде (рис. 1.3), шахтных агрессивных водах [15] и т. д.

0 3 6 9 13 С г, % Рисунок 1.3 - Зависимость скорости коррозии сталей в морской воде от содержания в них хрома при ~ 0,1 % С [15]

Другим важнейшим легирующим элементом является углерод, определяющим структуру, прочностные и эксплуатационные свойства сплавов на основе железа. От его содержания зависят твердость стали и ее износостойкость при различных видах изнашивания. Вместе с тем углерод в значительной степени снижает стойкость стали против образования кристаллизационных трещин.

Наличие углерода существенно сказывается на фазовых превращениях. В присутствии углерода у-область смещается в сторону более высоких концентраций хрома, и одновременно увеличивается температурный и концентрационный интервалы двухфазной области у+а. Углерод в железе при наличии хрома повышает способность стали к закалке, уменьшая при этом критическую скорость охлаждения. Как правило, чем больше углерода содержится в хромистых сталях, тем больше будет выделяться карбидов хрома, что приводит к карбидной неоднородности и снижению коррозионной стойкости сталей.

В хромистых сталях при введении таких легирующих элементов как хром, ниобий, молибден, титан, вольфрам и ванадий, имеющих по сравнению с железом менее заполненную ^-оболочку и менее электроотрицательных, чем железо, образуются карбиды различных типов [16]. Эти карбиды образуются при затвердевании расплава, отжиге, нормализации, выделяются из твердого раствора при длительных выдержках и даже в процессе эксплуатации при повышенных температурах. Карбиды различаются по структуре, температурной стабильности, объемной доле при одинаковом содержании углерода, скорости роста, изменению объема и последовательности достижения равновесного состава [17].

Межатомные связи в карбидах представляют собой сложную комбинацию ковалентной и металлической связей с небольшой долей ионной связи [18]. Известно, что карбиды отрицательно влияют на механические свойства, например пластичность при растяжении, энергию удара, сопротивление стали усталости, ползучести, износу и коррозии [19-21]. Образование карбидов может привести даже к разрушению деталей [22]. Специфический механизм зарождения карбидных частиц определяет их морфологию: размер, форму и распределение в матрице, объемную долю. Морфология карбидов ответственна за изменение их влияния на указанные выше свойства стали [23-26]. Однако карбиды могут играть и положительную роль в качестве препятствий проникновению эрозионных частиц в поверхность материала [27]. Их присутствие в стали в заданных пределах может способствовать увеличению сопротивления эрозии [28]. Влияние карбидов на конкретное свойство может также зависеть от их типа. Например,

карбиды типа М7С3 лучшее сопротивляются эрозии, чем карбиды типа М3С [29]. В связи с этим во многих случаях применения стали присутствие карбидов либо полностью исключается, либо допускается в ограниченных количествах с определенной морфологией.

Высокохромистые стали в зависимости от химического состава могут сочетать различные свойства [30].

Сталь 08Х13 с содержанием углерода <0,08% относится к ферритному классу. Благодаря большому содержанию хрома сталь обладает высокой коррозионной стойкостью. Сталь 08Х13 применяют в термически обработанном состоянии после высокого отпуска при 680-730 °С с последующим охлаждением в печи или на воздухе, а также после закалки с 1000-1050 °С в воде или масле.

Сталь 12Х13 относится к мартенситно-ферритному классу. При закалке с 950-1050 °С крупных деталей в масле, а мелких на воздухе структура полностью состоит из мартенсита; при закалке с более высоких температур в структуре наряду с мартенситом наблюдается и феррит. Сталь 12Х13 обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в речной и водопроводной воде и удовлетворительной стойкостью в азотной кислоте при комнатной температуре. Температура и длительность нагрева при отпуске оказывают большое влияние на твердость стали 12Х13. При высоких температурах (650, 700, 750 °С) достаточно выдержки в течение 1 ч, чтобы в структуре произошли изменения, в то время как при температуре 540 °С наблюдается постепенное снижение твердости, по-видимому не заканчивающееся в течение 6 ч. Для получения необходимых механических и антикоррозионных свойств рекомендуется сталь подвергать термической обработке по режимам: а) отпуск при 250-400 °С охлаждение на воздухе и закалка с 980-1020 °С в масле или на воздухе; б) отпуск при 540-700 °С и закалка с 920-950 °С, охлаждение в масле или на воздухе. Для снятия внутренних напряжений и наклепа дается отпуск при 730780 °С с охлаждением на воздухе или отжиг при 850-900 °С, охлаждение с печью.

Сталь 20Х13 относится к мартенситному классу. Благодаря более высокому содержанию углерода она обладает большей способностью к закалке и имеет более

высокие, чем сталь 12Х13 и тем более 08Х13, прочностные свойства и твердость. Критические точки стали Ас1 = 820 °С и Ас3 = 950 °С. Сталь устойчива против окисления до 700 °С и обладает высокой коррозионной стойкостью. Наивысшая коррозионная стойкость наблюдается после термической обработки и полирования. Оптимальные режимы термической обработки стали отпуск при 500-800 °С и закалка с 980-1020 °С, охлаждение в масле или на воздухе. В том случае когда требуется снять напряжения, например после ковки или другой пластической операции, то производится отжиг при 750-760 °С с охлаждением на воздухе. Сталь удовлетворительно сваривается. Изучение параметра решетки стали 20Х13 в зависимости от длительности выдержек при 400, 500 и 550 °С указывает на продолжительный распад а-твердого раствора, несмотря на проведенный предварительно высокий отпуск (730 °С, 2 ч), что подтверждает то, что процессы превращения не заканчиваются при высоком отпуске и сталь находится в нестабильном состоянии. Однако влияние нестабильности не столь велико [30].

Превращение аустенита сталей 08Х13, 12Х13 и 20Х13 было изучено различными исследователями в изотермических условиях и при непрерывном охлаждении. Изотермические диаграммы превращения аустенита широко представлены в атласе [31].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бородихин Сергей Александрович, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гошко, А. И. Арматура трубопроводная целевого назначения : в 3 кн. /

A. И. Гошко. - Москва : Машиностроение, 2003. - Кн. 1. - 427 с. - ISBN 5-21703183-2 ; Кн. 2. - 335 с. - ISBN 5-217-03189-4 ; Кн. 3. - 224 с. -5-217-03191-5.

2. Гуревич, Д. Ф. Трубопроводная арматура : справ. пособие / Д. Ф. Гуревич. - Ленинград : Машиностроение, 1981. - 368 с.

3. Эйсмонт, В. П. Трубопроводная предохранительная арматура : моногр. /

B. П. Эйсмонт. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2020. - 336 с. - ISBN 9785-9729-0371-9.

4. Шпаков, О. Н. Эволюция конструкций трубопроводной арматуры / О. Н. Шпаков. - Санкт-Петербург ; Барнаул : Изд-во «СТРАТА», 2017. - 200 с.

5. Имбрицкий, М. И. Справочник по арматуре тепловых электростанций / М. И. Имбрицкий. - Москва : Энергоиздат, 1981. - 304 с.

6. Черноштан, В. И. Трубопроводная арматура ТЭС : справ. пособие / В. И. Черноштан, В. А. Кузнецов. - Москва : Изд-во МЭИ, 2001. - 368 с. - ISBN 5-70460699-7.

7. Аварии, инциденты и управление отказами элементов АЭС : в 4 кн. / В. И. Аксёнов, С. В. Сейнов, В. В. Потапов [и др.] ; под общ. ред. В. В. Потапова, А. И. Гошко. - Москва : Инновационное машиностроение, 2019.

8. Риск-ориентированный подход для управления герметичностью элементов систем безопасности АЭС / В. И. Аксёнов, А. И. Гошко, В. В. Потапов [и др.]. - Москва : Инновационное Машиностроение, 2017. - 352 с. - ISBN 978-59909179-9-6.

9. Ремонт арматуры АЭС : в 3 кн. / А. Н. Архипов, А. И. Гошко [и др.]. -Москва : Машиностроение, 2013.

10. Гайсин, С. Н. Условие внутренней герметичности затворов трубопроводной арматуры / С. Н. Гайсин, С. А. Зайдес // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2014. - № 6. - С. 45-49.

11. Современная трибология: итоги и перспективы : учеб. / Э. Д. Браун, И. А. Буяновский, Н. А. Воронин [и др.] ; Рос. акад. наук, Ин-т машиноведения им.

A. А. Благонравова. - Москва : URSS : Изд-во ЛКИ, 2008. - 480 с. - ISBN 978-5382-00518-8.

12. Власов, В. М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей /

B. М. Власов. - Москва : Машиностроение, 1987. - 304 с.

13. Методы испытания на трение и износ : справ. издание / Л. И. Куксенова, В. Г. Лаптева, А. Г. Колмакова, Л. М. Рыбакова. - Москва : Интермет Инжиниринг, 2001. - 152 с. - ISBN 5-89594-059-5.

14. Гудремон, Э. Специальные стали. В 2 т. : пер. с нем. / Э. Гудремон ; под ред. А. С. Займовского, М. А. Бернштейна. - Москва : Металлургиздат, 1960.

15. Бабаков, А. А. О стабильности твердого раствора хромарганцовоникелевых аустенитных нержавеющих сталей с добавками азота / А. А. Бабаков, Н. А. Козлова, В. И. Федорова // Сборник трудов ЦНИИЧМ. -1960. - Вып. 17. - 104 с.

16. Sverdlin, A. V. Fundamental Concepts in Steel Heat Treatment / A. V. Sverdlin, A. R. Ness // Steel heat treatment metallurgy and technologies : handbook / ed. by G. E. Totten. - Second edition. - Florida : CRC Press, 2007. - P. 121-164.

17. Kumar R. Physical metallurgy of iron and steel / R. Kumar. - New York : Asia publishing house, 1968. - 456 p.

18. Toth, L. E. Transition metal carbides and nitrides / L. E. Toth. - New York : Academic press, 1971. - Vol. 7. - 148 p. - (Refractory materials - A series of monographs : in 7 vol.)

19. Wu, S. S. Effects of grain boundary carbide on the stress-strain curves of type 316 stainless steel / S. S. Wu, S. Y. Ghen, D. Gan. - https://doi.org/10.1016/0921-5093 (90)90319-X // Materials Science and Engineering: A. - 1990. - Vol. 127. - P. L1-L5.

20. Characterization of the cavity nucleation factor for life prediction under creep-fatigue interaction / B. G. Choi, S. W. Nam, Y. C. Yoon, J. J. Kim. -https://doi.org/10.1007/BF00355887 // Journal of Materials Science. - 1996. - Vol. 31. - P. 4957-4966.

21. Carbide precipitation in austenitic stainless steel carburized at low temperature / F. Ernst, Y. Cao, G. M. Michal, A. H. Heuer. -https://doi.org/10.1016/j.actamat.2006.09.049 // Acta materialia. - 2007. - Vol. 55. - P. 1895-1906.

22. Yu, Z. W. Failure analysis and metallurgical investigation of diesel engine exhaust valves / Z. W. Yu, X .L. Xu. - https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2004.10.018 // Engineering failure analysis. - 2006 - Vol. 13. - P. 673-682.

23. Kostitsyna, I. I. High strength austenitic steel with different alloying systems and carbide hardening / I. I. Kostitsyna. - https://doi.org/10.1007/s11041-009-9080-5 // Metal science and heat treatment. - 2008. - Vol. 50. - P. 459-467.

24. Correlation between the carbide morphology and cavity nucleation in an austenitic stainless steel under creep-fatique / K. J. Kim, H. U. Hong, K. S. Min, S. W. Nam. - https://doi.org/10.1016Zj.msea.2004.01.126 // Materials science and engineering: A. - 2004. - Vol. 387-389. - P. 531-535.

25. Hong, H. U. Correlation of the M23C6 precipitation morphology whith grain boundary characteristics in austenitic stainless steel / H. U. Hong, B. S. Rho, S. W. Nam. - DOI: 10.1016/ S0921-5093 (01)01254-0 // Materials science and engineering: A. - 2001. - Vol. 318. - P. 285-292.

26. Cuppari, M. G. D i V.Effect of hard second phase on cavitation erosion of Fe-Ni-C alloys / M. G. Di V. Cuppari, R. M. Souza, A. Sinatora. -https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.09.019 // Wear. - 2005. - Vol. 258. - P. 596-603.

27. Suchanek, J. Influence of microstructure on erosion resistance of steels / J. Suchanek, V. Kuklik, E. Zdravecka. - https://doi.org/10.1016/j.wear.2009.08.004 // Wear. - 2009. - Vol. 267. - P. 2092-2099.

28. Chauhan, A. K. Solid particle erosion behavior of 13Cr-4Ni and 21Cr-4Ni-N steels / A. K. Chauhan, D. B. Goel, S. Prakash. -https://doi.org/10.1016/jjallcom.2007.12.053 // Journal of alloy and compounds. -2009. - Vol. 467. - P. 459-464.

29. Цыпин, И. И. Износостойкие белые чугуны. Структура и свойства / И. И. Цыпин. - Москва : Металлургия, 1983. - 176 с.

30. Химушин, Ф. Ф. Нержавеющие стали / Ф. Ф. Химушин. - Москва : Металлургия, 1967. - 798 с.

31. Попов, А. А. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита : справ. термиста) / А. А. Попов, Л. Е. Попова. -Москва ; Свердловск : Машгиз,1961. - 430 с.

32. Коломбье, Л. Нержавеющие и жаропрочные стали / Л. Коломбье, И. Гохман ; пер. с франц. А. М. Ладогина ; под ред. М. Л. Сернштейна, Н. Н. Кулешовой. - Москва : Металлургиздат, 1958. - 479 с.

33. Витые пружины из стали 3X13 / А. Л. Селяво, П. М. Попова, Л. В. Заславская, Г. Г. Соловьева // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1961. - № 11. - С. 36-40.

34. Либерман, Л. Я. Справочник по свойствам сталей, применяемых в котлотурбостроении / Л. Я. Либерман, М. И. Пейсихас. - Москва ; Ленинград : Машгиз, 1955. - 196 с.

35. Алексеенко, М. В. Структура и свойства теплостойких конструкционных и нержавеющих сталей / М. В. Алексеенко. - Москва : Оборонгиз, 1962. - 216 с.

36. Борздыка, А. М. Термическая обработка жаропрочных сталей и сплавов / А. М. Борздыка, В. З. Цейтлин. - Москва : Машиностроение, 1964. - 247 с.

37. Коррозия и защита сталей: сб. ст. / под ред. Н.Д. Томашова. - М.: Машгиз, 1959. - 235 с.

38. Томашов, Н. Д. Коррозия и защита металлов. Ч. 1. Теория коррозии металлов / Н. Д. Томашов. - Москва : Металлургиздат, 1952. - 199 с.

39. Акимов, Г. В. Теория и методы исследования коррозии металлов / Г. В. Акимов. - Москва ; Ленинград : Изд-во Акад. наук СССР, 1945. - 414 с.

40. Бабаков, А. А. Нержавеющие стали. Свойства и химическая стойкость в различных агрессивных средах / А. А. Бабаков ; под ред. И. Я. Клинова. - Москва : Госхимиздат, 1956. - 130 с.

41. Меськин, В. С. Основы легирования стали / В. С. Меськин. - Москва : Металлургия, 1964. - 684 с.

42. Николаев, Г. Н. Влияние легирования и термической обработки на износ серых чугунов / Г. Н. Николаев // Вестник машиностроения. - 1952. - № 6. -С. 23-27.

43. Изнашивание сталей при трении об абразивную поверхность: сборник статей «Трение и износ в машинах» / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев. - Изд-во Акад. наук СССР,1954. - №9. - 120 с.

44. К вопросу износостойкости среднеуглеродистой стали: сборник статей «Трение и износ в машинах» / Д.М. Хайт. - М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1947. - 132 с.

45. Износостойкость и структура твердых наплавок / М. М. Хрущов, М. А. Бабичев, Е. С. Беркович [и др.]. - Москва : Машиностроение, 1971. - 96 с.

46. Костина, М. В. Особенности сталей, легированных азотом / М. В. Костина, О. А. Банных, В. М. Блинов // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2000. - № 12. - С. 3-6.

47. О взаимосвязи износостойкости с фазовым составом и механическими свойствами новых износостойких высокоазотистых железохромистых сплавов / О. А. Банных, В. М. Блинов, М. В. Костина [и др.] // Металлы. - 2000. - № 2. -С. 57-64.

48. Костина, М. В. Азотосодержащие стали и способы их производства / М. В. Костина, Л. Г. Ригина // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2020. - Т. 63, № 8. - С. 606-622.

49. Liakishev, N. P. New structural steels with superequilibrium nitrogen content / N. P. Liakishev, O. A. Bannykh // Journal of advanced materials. - 1994. - Vol. 1 (1). -Р. 81-91.

50. Курдюмов, Г. В. Превращение в железе и стали / Г. В. Курдюмов, Л. М. Утевский, Р. И. Энтин. - Москва : Наука, 1977. - 238 с.

51. The combined effect of molybdenum and nitrogen on the fatigued microstructure of 316 type austenitic stainless steel / M. Murayama, K. Hono, H. Hirukawa [et al.] // Scripta Materialia. - 1999. - Vol. 41. - P. 467-473.

52. Nakamura N. Effect of structural factors on the mechanical properties of high nitrogen austenitic steels / N. Nakamura, T. Tsuchiyama, S. Takaki. -

https://doi.org/10.4028/www.scientifïc.net/MSF.318-320.209 // Materials Science Forum. - 1999. - Vol. 318-320. - Р. 209-214.

53. Bannykh, O. A. On the structure and properties of highnitrogen low-carbon non-austenitic steels. - https://doi.org/10.1002/srin.199400949 / O. A. Bannykh, V. M. Blinov, V. B. Proskurin // Steel Research. - 1994. - Vol. 65, no. 5. - P. 178-183.

54. Рашев, Ц. В. Высокоазотистые стали, выплавляемые под давлением / Ц. В. Рашев. - София : БАН, 1995. - 268 с.

55. Азот в металлах / В. В. Аверни, А. В. Ревякин, В. И. Федорченко, Л. Н. Козина. - Москва : Металлургия, 1976. - 224 с.

56. Костина, М. В. Хромистые коррозионно-стойкие стали, легированные азотом, - новый класс конструкционных сталей / М. В. Костина, О. А. Банных, В. М. Блинов // Технология металлов - 2000. - № 10. - С. 2-12.

57. Калянов, В. Н. Наплавка азотистыми сплавами / В. Н. Калянов // Автоматическая сварка. - 2002. - № 10. - С. 50-51.

58. Зубков, Н. С. Исследование и разработка технологии наплавки в среде азота сталей на Fe-Cr-основе : специальность 05.00.00 «Техника» : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Н. С. Зубков ; Уральск. политехн. ин-т им. С. М. Кирова. -Свердловск, 1972. - 21 с.

59. Войнов, Б. А. Износостойкие сплавы и покрытия / Б. А. Войнов. -Москва : Машиностроение, 1980. - 120 с.

60. Лившиц, Л. С. Основы легирования наплавленного металла. Абразивный износ / Л. С. Лившиц, Н. А. Гринберг, Э. Г. Куркумелли. - Москва : Машиностроение, 1969. - 187 с.

61. Малинов, Л. С. Экономнолегированные сплавы с мартенситными превращениями и упрочняющие технологии / Л. С. Малинов, В. Л. Малинов ; Харьков. физико-техн. ин-т. - Харьков : ННЦ ХФТИ, 2007. - 346 с.

62. Перкас, М. Д. Высокопрочные мартенситостареющие стали / М. Д. Перкас, В. М. Кардонский. - Москва : Металлургия, 1970. - 224 с.

63. Модифицирование наночастицами тугоплавких соединений термо- и износостойких наплавленных сплавов / Г. Н. Соколов, А. А. Артемьев, И. В.

Зорин [и др.] // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2013. - № 15 (118). - С. 114-118.

64. О применении нанодисперсных порошков тугоплавких соединений в процессе лазерной сварки углеродистых сталей / Е. Д. Головин, А. А. Батаев, А. Н. Черепанов, Л. К. Болотова // Российские наноехнологии. - 2009. - Т. 2, № 3-4. - С. 35-37.

65. Wear resistant coatings of boron-modified stainless steels deposited by Plasma Transferred Arc. - https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.06.023 / E. Sigolo, J. Soyama, G. Zepon [et al.] // Surface and Coatings Technology. - 2016. - Vol. 302. - P. 255-264.

66. Tjong, S. C. Microstructural and mechanical characteristics of in situ metal matrix composites / S. C. Tjong, Z. Y. Ma. - https://doi.org/10.1016/S0927-796X(00)00024-3 // Materials Science and Engineering. - 2000. - Vol. 29. - P. 49-113.

67. Мочалина, Н. С. Упрочнение стали наноразмерными выделениями карбонитридов титана и ниобия : 05.16.09 «Материаловедение (по отраслям)» : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Н. С. Мочалина ; Новосиб. гос. техн. ун-т. -Новосибирск, 2010. - 19 с.

68. Попов, С. Н. Влияние азота на структуру и свойства высокобороуглеродистых износостойких наплавочных материалов / С. Н. Попов, А. Д. Антонюк // Новые материалы и технологии в металлургии и машиностроении. - 2009. - № 2. - С. 31-36.

69. Банных, О. А. Дисперсионно-твердеющие немагнитные ванадийсодержащие стали / О. А. Банных, В. М. Блинов. - Москва : Наука, 1980. -190 с.

70. Конструкционные и специальные литейные стали с карбонитридным упрочнением / Ю. З. Бабаскин, С. Я. Шипицын, И. Ф. Кирчу [и др.] // Литейное производство. - 2003. - № 8. - С. 32-38.

71. Орешкин, В. Д. Исследование износостойкости поверхностей, наплавленных боридами / В. Д. Орешкин, В. И. Светлополянский, Т. И. Серебрякова // Порошковая металлургия. - 1971. - № 3. - С. 78-82.

72. Tamehiro, H. Effect of combined addition of niobium and boron on thermomechanically processed steel / H. Tamehiro, M. Murata, R. Habu, M. Nagumo // Tetsu-to-Hagane. - 1986. - Vol. 72. - p. 458-465.

73. Role of combined addition of niobium and boron and of molybdenum and boron on hardenability in low carbon steels. -https://doi.org/10.2355/isijinternational.44.1431 / T. Hara, H. Asahi, R. Uemori, H. Tamehiro // ISIJ International. - 2004. - Vol. 44. - P. 1431-1440.

74. Frommeyer, G. Physical Metallurgy / G. Frommeyer ; ed. by R. W. Cahn, P. Haasen. - Third ed. - New York : Elsevier Sci. Publ., 1983. - 1957 p.

75. Zhu, Z. G. Creep deformation of particle-strengthened metal matrix composites. - https://doi.org/10.1115/1.3226440 / Z. G. Zhu, G. J. Weng // Journal Engineering Materials and Technology. - 1989. - Vol. 111. - P. 99-105.

76. Llorca, J. Microstructural factors controlling the strength and ductility of particle-reinforced metal-matrix composites / J. Llorca, C. Gonzalez. -https://doi.org/10.1016/S0022-5096 (97)00038-0_// Journal of The Mechanics and Physics of Solids. - 1998. - Vol. 46. - P. 1-5, 7-28.

77. Darabara, M. Tribological evaluation of Fe-B-TiB2 metal matrix composites / M. Darabara, G. D. Papadimitriou, L. Bourithis. -https://doi.org/10.1016Zj.surfcoat.2007.05.023 // Surface and Coatings Technology. -2007. - Vol. 202. - P. 246-253.

78. The effect of boron on the abrasive wear behavior of austenitic Fe-based hardfacing alloys / J. H. Kim, K. H. Ko, S. D. Noh [et al.]. -https://doi.org/10.1016/j.wear.2009.03.017 // Wear. - 2009. - Vol. 267. - P. 1415-1419.

79. Zhong, L. High boron iron-based alloy and its modification / L. Zhong, C. Xiang, L. Yan-xiang, H. Kai-hua. - https://doi.org/10.1016/S1006-706X (09)60041-8 // Journal of Iron and Steel Research. - 2009. - Vol. 16. - P. 37-42.

80. Investigation on microstructures and two-body abrasive wear behavior of Fe-B castalloy / D. W. Yi, J. D. Xing, S. Q. Ma [et al.]. - https://doi.org/10.1007/s11249-011-9900-9 // Tribology Letters. - 2012. - Vol. 45 - P. 427-435.

81. Perspective: superhard metal borides: a look forward / G. Akopov, L. E. Pangilinan, R. Mohammadi, R. B. Kaner. - https://doi.org/10.1063/1.5040763 // APL Materials. - 2018. - Vol. 6. - P. 070901-1- 070901-8.

82. Zhang, H. R. Nanosize boride particles in heat-treated nickel base superalloys / H. R. Zhang, O. A. Ojo, M. C. Chaturvedi. - https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2007.09.049 // Scripta Materialia. - 2008. - Vol. 58. - P. 167-170.

83. Юзвенко, Ю. А. Наплавка порошковой проволокой / Ю. А. Юзвенко, Г. А. Кирилюк. - Москва : Машиностроение, 1973. - 45 с.

84. Медовар, Б. И. Аустенитно-боридные стали и сплавы для сварочных конструкций / Б. И. Медовар, Н. И. Пинчук, Л. В. Чекотило. - Киев : Наукова думка, 1970. - 147 с.

85. Микаелян, Г. С. Применение сталей ПНП в качестве наплавочных материалов для повышения усталостной прочности наплавленных деталей / Г. С. Микаелян, И. А. Рябцев, В. Г. Васильев // Автоматическая сварка. - 1993. - № 10. - С. 34-36.

86. Каковкин, О. С. Особенности легирования наплавленного металла карбидом титана при дуговой износостойкой наплавке / О. С. Каковкин, Ю. Д. Дарахвелидзе, Г. Г. Старченко // Технология металлов. - 2009. - №1. - С. 33-34.

87. Петров, Г. Л. Влияние способа введения карбида ванадия на структуру и свойства наплавленного металла / Г. Л. Петров, Л. И. Соловьева, В. А. Красавчиков // Сварочное производство. - 1977. - № 4. - С. 9-11.

88. Модификация структуры порошковых покрытий на никелевой и хромоникелевой основах введением наночастиц диборида титана при электронно -лучевой наплавке / И. В. Степанова, С. В. Панин, В. Г. Дураков, М. А. Корчагин // Известия высших учебных заведений. Сер. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2011. - № 1. - С. 67-74.

89. Tjong, S. C. Sliding wear of stainless steel matrix composite reinforced with TiB2 particles / S. C. Tjong, K. C. Lau. - https://doi.org/10.1016/S0167-577X (99)00123-8 // Materials Letters. - 1999. - Vol. 41 - P. 153-158.

90. Darabara, M. Production of Fe-B-TiB2 metal matrix composites on steel surface / M. Darabara, G. D. Papadimitriou, L. Bourithis. -https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.08.105 // Surface and Coatings Technology. -2006. - Vol. 201 - P. 3518-3523.

91. TiB2 and TiC stainless steel matrix composites / A. Farid, S. J. Guo, F. E. Cui [et al.]. - https://doi.org/10.1016/j.matlet.2006.04.028 // Materials Letters. - 2007. -Vol. 61. - P. 189-191.

92. Microstructural study and densification analysis of hot work tool steel matrix composites reinforced with TiB2 particles / A. Fedrizzi, M. Pellizzari, M. Zadra, E. Marin. - https://doi.org/10.1016/j.matchar.2013.09.012 // Materials characterization. -2013. - Vol. 86. - P. 69-79.

93. Свойства элементов : справ : в 2 ч. Ч. 1. Физические свойства / Т. В. Андреева, А. С. Болгар, М. В. Власова [и др.], под ред. Г. В. Самсонова. - Москва : Металлургия, 1976. - 600 с.

94. Munro, R. G. Material Properties of Titanium Diboride / R. G. Munro. -http://www.nist.gov/jres // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. - 2000. - Vol. 105. - P. 709-720.

95. Interface structure and chemistry in a novel steel-based composite Fe-TiB2 obtained by eutectic solidification / L. Cha, S. Lartigue-Korinek, M. Walls, L. Mazerolles. - https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.08.017 // Acta Materialia. - 2012. - Vol. 60. - P. 6382-6389.

96. Microstructure refinement for high modulus in-situ metal matrix composite steels via controlled solidification of the system Fe-TiB2 / H. Springer, R. A. Fernandez, M. J. Duarte [et al.]. - https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.017 // Acta Materialia. - 2015. - Vol. 96. - P. 47-56.

97. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений : справ. / А. Г. Алексеев, Г. А. Бовкун, А. С. Болгар [и др.] ; под ред. Т. Я. Косолаповой. -Москва : Металлургия, 1986. - 928 с.

98. Артемьев, А. А. Влияние микрочастиц диборида титана и наночастиц карбонитрида титана на структуру и свойства наплавленного металла / А. А.

Артемьев, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2011. - № 12. - С. 32-37.

99. Еремин, Е. Н. Применение наночастиц тугоплавких соединений для повышения качества сварных соединений из жаропрочных сплавов / Е. Н. Еремин // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2009. - № 3 (83). - С. 63-67.

100. Формирование композиционной структуры износостойкого наплавленного металла с боридным упрочнением / А. А. Артемьев, Г. Н. Соколов, Ю. Н. Дубцов, В. И. Лысак // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2011. - № 2. - С. 44-48.

101. Артемьев, А. А. Исследование структуры и износостойкости наплавленного металла, упрочненного гранулами диборида титана / А. А. Артемьев, Ю. Н. Дубцов, Г. Н. Соколов // Известия Волгоградского технического университета. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - 2010. - № 4 (64). - С. 141-144.

102. Горбунов, А. Е. Тугоплавкие бориды, как основные составляющие порошкообразных наплавочных смесей / А. Е. Горбунов, М. П. Брыксин-Лямин // Порошковая металлургия. - 1971. - № 4. - С. 91-93.

103. Mroz, C. Annual minerals review: zirconium diboride / C. Mroz // American Ceramic Society Bulletin. - 1995. - Vol. 74. - P. 165-166.

104. Кузенкова, М. А. Взаимодействие жидкой стали с диборидами тугоплавких металлов / М. А. Кузенкова, П. С. Кислый, Г. Н. Гончаренко // Порошковая металлургия. - 1971. - № 9. - С. 50-53.

105. Refractory diborides of zirconium and hafnium / W. G. Fahrenholtz, G. E. Hilmas, I. G. Talmy, J. A. Zaykoski. - https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2007.01583.x // Journal of the American Ceramic Society. - 2007. - Vol. 90. - P. 1347-1364.

106. Sonber, J. K. Synthesis and consolidation of zirconium diboride: review / J. K. Sonber, A. K. Suri. - https://doi.org/10.1179/1743676111Y.0000000008 // Advances in Applied Ceramics. - 2011. - Vol. 110. - P. 321-334.

107. Ran, S. ZrB2 powders synthesis by borothermal reduction / S. Ran, O. Van der Biest, J. Vleugels. - DOI: 10.1111/j.1551-2916.2010.03747.x // Journal of the American Ceramic Society. - 2010. - Vol. 93. - P. 1586-1590.

108. Ultrastrong boron frameworks in ZrB12: A highway for electron conducting / T. Ma, H. Li, X. Zheng [et al.]. - https://doi.org/10.1002/adma.201604003 // Advanced Materials. - 2017. - Vol. 29. - P. 1-7.

109. Guo, L. J. Synthesis of Fe based ZrB2 composite coating by gas tungsten arc welding / L. J. Guo, X. B. Wang, P. P. Zhang [et al.]. - DOI: 10.1179/1743284712Y.0000000101 // Materials Science and Technology. - 2013. -Vol. 29, no. 1. - P. 19-23.

110. Самсонов, Г. В. Неметаллические нитриды / Г. В. Самсонов. - Москва : Металлургия, 1969. - 265 с.

111. Курдюмов, А. В. Фазовые превращения в углероде и нитриде бора / А. В. Курдюмов, А. Н. Пилянкевич. - Киев : Наукова думка, 1979. - 188 с.

112. Синтез, спекание и свойства кубического нитрида бора / А. А. Шульженко, С. А. Башко, А. Н. Соколов, И. А. Петруша. - Киев : Наукова думка, 1993. - 255 с. - ISBN 5-12-002963-9.

113. Greim, J. Boron carbide, boron nitride, and metal borides / J. Greim, K. A. Schwetz // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. - 2006. - Vol. 6. - P. 219-236.

114. Thomas, J. Turbostratic boron nitride, thermal transformation to ordered-layer-lattice boron nitride / J. Thomas, N. E. Weston, T. E. O'Connor. -https://doi.org/10.1021/ja00883a001 // Journal of the American Chemical Society. -1962. - Vol. 84, no. 24. - P. 4619-4622.

115. Гёринг, Х. Полупроводниковые соединения Апг^ / Х. Гёринг. -Москва : Металлургия, 1967. - 728 с.

116. Брегер, А. Х. О химической связи в графите и нитриде бора / А. Х. Брегер, Г. С. Жданов // Доклады Академии наук СССР. - 1940. - №№ 28. - С. 630-637.

117. Die Naturwissenschaften : collection of articles. - Berlin : Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1941. - 784 p.

118. Influence of boron content on the microstructure and tribologicalproperties of Cr-B-N coatings in water lubrication / Q. Ma, F. Zhou, S. Gao [et al.]. -https://doi.org/10.1016Zj.apsusc.2016.03.190 // Applied Surface Science. - 2016. - Vol. 377. - P. 394-405.

119. Microstructural evolution of boron nitride particles in advanced 9Cr power plant steels / L. Li, R. MacLachlan, M. A. E. Jepson, R. Thomson. -https://doi.org/10.1007/s11661-013-1642-x // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2013. - Vol. 44. - P. 3411-3418.

120. Thermo-mechanical improvement of Inconel 718 using ex-situ boron nitride-reinforced composites processed by laser powder bed fusion / S. H. Kim, G.-H. Shin, B.K. Kim [et al.]. - https://doi.org/10.1038/s41598-017-14713-1 // Scientific Reports. -2017. - Vol. 7. - P. 14359-1-14359-13.

121. Pushpavanam, M. Nickel-boron nitride electrocomposites / M. Pushpavanam, S. R. Natarajan. - https://doi.org/10.1016/0026-0576 (95)96247-L // Metal Finishing. - 1995. - Vol. 93. - P. 97-99.

122. Патент № 2459001 Российская Федерация, МПК C22C 35/00 (2006.01), C21C 1/00и(2006.01). Модифицирующая смесь для чугуна : № 2010154625/02 : заявл. 30.12.2010 : опубл. 20.08.2012 / В. А. Алов, М. И. Карпенко, У. С. Хомец [и др.] ; заявитель, патентообладатель Ярослав. гос. техн. ун-т. - 5 с.

123. Патент № 529926 Российская Федерация, МПК B23K 35/368 (2006.01). Состав для наплавки : № 207840827 : заявл. 26.11.1974 : опубл. 30.09.1976 / В. Д. Орешкин, А. А. Данькин, В. И. Светлополянский ; заявитель, патентобладатель Волгоград. ин-т инженеров город. хоз-ва. - 7 с.

124. Патент № 407692 Российская Федерация, МПК B23K 35/368 (2006.01), B23K 35/36 (2006.01). Порошковая проволока для наплавки : № 1835705/25-27 : заявл. 11.10.1972 : опубл. 10.12.1973 / И. Л. Каган, И. Ф. Кукарека, Б. А. Меркулов, И. Л. Алексеев. - 5 с.

125. Еремин, Е. Н. Влияние боридов на процессы, протекающие в металле, наплавленном порошковой проволокой 0Н13М5Х4ФСТЮ, в условиях работы при

повышенных температурах / Е. Н. Еремин, А. С. Лосев // Сварочное производство.

- 2015. - № 1. - С. 3-9.

126. Еремин, Е. Н. Влияние боридных соединений на структуру и свойства мартенситно-стареющей штамповой стали, наплавленной порошковой проволокой / Е. Н. Еремин, А. С. Лосев // Сварка и диагностика. - 2013. - № 3. -С. 32-35.

127. Еремин, Е. Н. Механические свойства и термостойкость мартенситно-стареющей стали с боридами, наплавленной порошковой проволокой / Е. Н. Еремин, А. С. Лосев // Сварочное производство. - 2013. - № 6. - С. 7-10.

128. Жаропрочные композиты с металлической или интерметаллидной матрицей, упрочненные частицами или волокнами оксидов, боридов, карбидов / К. Б. Поварова, О. А. Банных, Н. К. Казанская, А. В. Антонова // Металлы. - 2001.

- № 5. - С. 68-78.

129. Механизм влияния ультрадисперсных тугоплавких компонентов, содержащихся в сварочных материалах, на формирование структуры наплавленного металла / Г. Н. Соколов, В. И. Лысак, И. В. Зорин [и др.] // Известия Волгоградского государственного технического университета. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - 2016. - № 9 (188). - С. 116-120.

130. Особенности формирования структуры и свойств наплавленных сплавов под влиянием наночастиц тугоплавких соединений / Г. Н. Соколов, И. В. Зорин, А. А. Артемьев [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 2014. -№ 2. - С. 38-47.

131. Модифицирование структуры наплавленного металла нанодисперсными карбидами вольфрама / Г. Н. Соколов, В. И. Лысак, А. С. Трошков [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 2009. - № 6. - С. 41-47.

132. Современные представления о модифицировании наплавленного металла и металла шва наноразмерными частицами (обзор) / Н. В. Коберник, Р. С. Михеев, А. С. Панкратов, А. А. Линник // Сварка и диагностика. - 2015. - № 5. -С. 13-18.

133. Феноменологическая модель формирования центров кристаллизации в металлическом расплаве при сварке под влиянием ультрадисперсных тугоплавких компонентов / Г. Н. Соколов, В. И. Лысак, И. В. Зорин [и др.] // Вопросы материаловедения. - 2015. - № 4 (84). - C. 159-168.

134. Millet, P. Preparation of TiB2 and ZrB2. influence of a mechano-chemical treatment on the borothermic reduction of titania and zirconia / P. Millet, T. Hwang. -https://doi.org/10.1007/BF01139151 // Journal of Materials Science. - 1996. - Vol. 31. - P. 351-355.

135. Tanaka, K. Phase equilibria in TiB2-reinforced high modulus steel / K. Tanaka, T. Saito. - https://doi.org/10.1361/105497199770335730 // Journal of Phase Equilibria. - 1999. - Vol. 20. - P. 207-214.

136. Патент № 2429957 Российская Федерация, МПК B23K 35/368 (2006.01). Порошковая проволока : № 2010113168/02 : заявл. 05.04.10 : опубл. 27.09.11 / Е. Н. Еремин, А. С. Лосев, В. Ф. Мухин ; заявитель, патентообладатель Омский гос. техн. ун-т. - 5 с.

137. Патент № 2467854 Российская Федерация, МПК B23K_ 35/368. Порошковая проволока : № 2011137912/02 : заявл. 14.09.11 : опубл. 27.11.12 / Е. Н. Еремин, А. С. Лосев ; заявитель, патентообладатель Омский гос. техн. ун-т. - 6 с.

138. Патент № 2514754 Российская Федерация, МПК B23K 35/368 (2006.01). Порошковая проволока : № 2012136317/02 : заявл. 22.08.12 : опубл. 27.02.14 / Е. Н. Еремин, А. С. Лосев, А. Е. Еремин, А. Е. Маталасова ; заявитель, патентообладатель Омский гос. техн. ун-т. - 6 с.

139. The effect of microstructure on abrasive wear of hard facing alloys / M. F. Buchely, J. C. Gutierrez, L. M. Leon, A. Toro. -https://doi.org/10.1016Zj.wear.2005.03.002 // Wear. - 2005. - Vol. 259. - P. 52-61.

140. Creep in particle-containing materials / J. B. Bilde-Sorensen, N. Hansen, A. Horsewell, T. Leffers, H. Lilholt // Deformation of Multi Phase and Particle Containing Materials : proceedings of the 4th Riso International Symposium on Metallurgy and Materials Science (Roskilde, 5-9 September 1983). - Roskilde : Riso National Laboratory, 1983. - P. 1-14.

141. Correlation of microstructure with the wear resistance and fracture toughness of hardfacing alloys reinforced with complex carbides / S.-H. Choo, C. K. Kim, K. Euh, [et al.]. - https://doi.org/10.1007/s11661-000-0083-5 // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2000. - Vol. 31. - P. 3041-3052.

142. Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы : справ. / А. П. Шлямнев, Т. В. Свистунова, О. Б. Лапшина [и др.]. - Москва : Интермет Инжиниринг, 2000. - 233 с. - ISBN 5-89594-028-5.

143. Коваленко, В. С. Металлографические реактивы : справ. / В. С. Коваленко. - Москва : Металлургия, 1981. - 120 с.

144. Кусков, В. Н. Влияние режима на переход хрома в наплавленный металл при сварке стали 20Х13 / В. Н. Кусков, А. Г. Обухов, Р. А. Мамадалиев // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2013. - № 2 (120). - С. 54-56.

145. Вотинова, Е. Б. Прогнозирование перехода элементов в наплавленный металл при ручной дуговой сварке для совершенствования состава покрытий сварочных электродов : специальность 05.02.10 «Сварка, родственные процессы и технологии» : дис. ... канд. техн. наук / Е. Б. Вотинова ; УрФУ им. первого Президента России Б. Н. Ельцина. - Екатеринбург, 2016. - 131 с.

146. Шалимов, М. П. Расчетно-экспериментальная методика оценки параметров перехода элементов в металл шва при дуговой сварке и совершенствования состава шихты порошковой проволоки / М. П. Шалимов, Е. Б. Вотинова. - DOI: 10.15593/2224-9877/2019.1.04 // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2019. - Т. 21, № 1. - С. 28-35.

147. Акшенцева, А. П. Металлография коррозионностойких сталей и сплавов : справ. / А. П. Акшенцева. - Москва : Металлургия, 1991. - 288 с. - ISBN 5-229-00792-3.

148. Мартенситное превращение в сплавах на железохромоникелевой основе / Ю. Д. Корягин, А. Г. Журавлев, М. М. Штейнберг, Г. И. Медведева //

Вопросы производства и обработки стали : сб. науч. тр. - Челябинск : Изд-во УПИ, 1970. - № 78. - С. 151-156.

149. Буров, С. В. Структура поверхностных слоев и износостойкость при высокоскоростном трении сталей с различными типами карбидных фаз / С. В. Буров // Ресурс и диагностика материалов и конструкций : тез. IV Рос. науч.-техн. конф. (Екатеринбург, 26-28 мая 2009 г.). - Екатеринбург, 2009. - С. 103.

150. Томашов, Н. Д. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы / Н. Д. Томашов, Г. П. Чернова. - Москва : Металлургия, 1993. - 413 с. - ISBN 5-229-00923-3.

151. Беляева, Д. В. Исследование структуры и коррозионного поведения стали 20Х13 в различных состояниях / Д. В. Беляева ; науч. рук. Р. Г. Зарипова ; Уфим. гос. авиац. техн. ун-т // Мавлютовские чтения : материалы XI Всерос. молодеж. науч. конф. : в 7 т. - Уфа : Изд-во УГАТУ, 2017. - Т. 2. - С. 135-140.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Документы об использовании результатов диссертационной работы, патенты

Комиссия в составе: председатель - С.Н. Охотников, члены комиссии: A.M. Сотников, М.А. Кулешов составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Бородихина С.А. «Структура и свойства высокохромистой стали, легированной боридными соединениями» использованы в производственной и проектно-конструкторской деятельности ИТЦ «Сварочные технологии» при производстве и ремонте узлов запорной арматуры в виде:

1. Состава порошковой проволоки для восстановительной наплавки.

2. Закономерности взаимосвязи легирования высокохромистого металла с изменениями его структуры и свойств.

3. Экспериментальные данные по свойствам металла, легированного дисперсными частицами высокой твердости.

Использование указанных результатов позволило сократить расходы на проведение опытно-конструкторских работ при разработке технологий наплавки востанавливаемой или вновь запускаемой в производство запорной трубопроводной арматуры и повысить износостойкость изделий на 15-20 %.

Проведенные производственные испытания показали повышение эксплуатационных свойств изделий и вследствие этого увеличение ресурса работы выпускаемой продукции.

Зам. директора

Члены комиссии:

Сотников A.M.

Зам директора

Кулешов М.А.

АКТ

Использования результатов диссертационной работы Бородихина Сергея Александровича «Структу ра и свойства высокохромистой стали, легированной боридными соединениями»

в ФГБАУ ВО Омский государственный технический университет

Настоящим актом удостоверяется, что результаты диссертационной работы Бородихина С.А. по разработке износо- и коррозионностойкого композиционного материала на основе хромистой стали, легированной комплексом ВЫ-Т1В2^гВ2, описанные в 3-й и 4-ой главах, использованы в учебном процессе в ФГБАУ ВО «Омский государственный технический университет» на кафедре «Машиностроение и материаловедение» / секции «Оборудование и технология сварочного производства» в учебных курсах «Технологические основы сварки плавлением», «Контроль элементного состава материалов», «Методы и средства испытания материалов», «Научно-исследовательская деятельность» для специалистов направления подготовки 15.05.01 «Проектирование технологических машин и комплексов» и магистров направления подготовки 15.04.01 «Машиностроение».

Заведующий кафедрой МиМ Д.т.н., профессор

Е.Н. Еремин