ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 1 2022 61 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Сравнительная стойкость против кавитационной эрозии аустенитных сталей различного уровня метастабильности Юрий Коробов 1, a, *, Хуссам Алван 2, b, Алексей Макаров 1, c, Владимир Кукареко 3, d, Виталий Сирош 1, e, Михаил Филиппов 2, f, Светлана Эстемирова 4, g 1 Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, ул. С. Ковалевской, 18, г. Екатеринбург, 620108, Россия 2 Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, ул. Мира, 19, г. Екатеринбург, 620002, Россия 3 Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси, ул. Академическая, 12, г. Минск, 220072, Беларусь 4 Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук, ул. Амундсена, 101, г. Екатеринбург, 620016, Россия a https://orcid.org/0000-0003-0553-918X, yukorobov@gmail.com, b https://orcid.org/0000-0002-2955-204X, lefta.hussam@gmail.com, c https://orcid.org/0000-0002-2228-0643, av-mak@yandex.ru, d https://orcid.org/0000-0003-4283-871X, v_kukareko@mail.ru, e https://orcid.org/0000-0002-8180-9543, sirosh.imp@yandex.ru, f https://orcid.org/0000-0002-0733-4607, fi lma1936@mail.ru, g https://orcid.org/0000-0001-7039-1420, esveta100@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 1 с. 61–72 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.1-61-72 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791.92: 532.528.6 История статьи: Поступила: 17 декабря 2021 Рецензирование: 17 января 2022 Принята к печати: 28 января 2022 Доступно онлайн: 15 марта 2022 Ключевые слова: Стойкость против кавитации Метастабильный аустенит Мартенситное фазовое превращение Микроструктура Наплавленные покрытия Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания ИМФ УрО РАН по темам № АААА-А18-118020190116-6, № АААА-А19-119070490049-8. Настоящее исследование поддержано проектом № IRA-SME-66316 «cladHEA+» по программе M-ERA.NET, Call 2019-II. Благодарности: Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов». АННОТАЦИЯ Введение. Критичные по надежности компоненты оборудования, контактирующие с высокоскоростными жидкими средами (например, лопатки турбины гидростанций, крыльчатки насосов, корабельные винты), подвержены одному из видов износа – кавитационной эрозии. Целью работы был выбор и научное обоснование вида покрытия и его структурно-фазового состояния для эффективной защиты деталей от кавитационной эрозии. Методы исследования. В исследовании проведен сравнительный анализ различий в эрозионной стойкости характерных аустенитных сталей в виде объемного материала (316L) и покрытий (E308L, 60Х8ТЮ), используемых для защиты от кавитации. Для нанесения покрытий использовали дуговую наплавку, ручную и неплавящимся электродом в аргоне. Испытания проведены на оригинальной установке оценки кавитационной стойкости материалов при наложении ультразвука и разности электрических потенциалов. Результаты и обсуждение. Результаты показывают, что 60Х8ТЮ имеет более высокую стойкость против кавитационной эрозии, чем E308L и 316L, в 4 и 10 раз соответственно. При анализе причин различий кавитационной стойкости выявлены структурные факторы, определяющие сопротивление эрозионному разрушению. Впервые установлена сильная зависимость эрозионной стойкости аустенитных сталей от интенсивности развивающегося под действием кавитации деформационного мартенситного превращения, которое способствует повышению кавитационной стойкости. В метастабильной аустенитной стали в начальный период испытаний в поверхностном слое происходит образование мартенсита деформации (α′), вызывающее рост твердости, диссипацию энергии внешнего воздействия и появление сжимающих напряжений, препятствующих возникновению микротрещин. В дальнейшем происходит дополнительное упрочнение ранее сформированных дисперсных кристаллов α′-мартенсита. В 60Х8ТЮ указанные эффекты проявились значительно сильнее, чем в E308L и 316L, вследствие более низкой стабильности аустенита и образования углеродистого мартенсита деформации. Для цитирования: Сравнительная стойкость против кавитационной эрозии аустенитных сталей различного уровня метастабильности / Ю.С. Коробов, Х.Л. Алван, А.В. Макаров, В.А. Кукареко, В.А. Сирош, М.А. Филиппов, С.Х. Эстемирова // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 1. – С. 61–72. – DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.1-61-72. ______ *Адрес для переписки Коробов Юрий Станиславович, д.т.н., зав. лаб. лазерной и плазменной обработки Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, ул. Софьи Ковалевской, 18, 620108, г. Екатеринбург, Россия Тел.: 8 (919) 379-20-16, e-mail: yukorobov@gmail.com
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1