Influence of hydrogen saturation on the structure and mechanical properties of Fe-17Cr-13Ni-3Mo-0.01С austenitic steel during rolling at different temperatures

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 2 2021 82 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ значительному сокращению выбросов углекис - лого газа в атмосферу . Безопасное хранение ( ре - зервуары и баллоны сверхвысокого давления ) и транспортировка ( трубопроводы , клапаны , гиль - зы , пружины и датчики для регулировки давле - ния ) водорода являются ключевыми проблемами широкомасштабного использования водородной энергии . В связи с этим возрастают требования к качеству и эксплуатационным свойствам кон - струкционных материалов , которые непосред - ственно подвергаются воздействию водорода [1–3]. Одним из важных направлений исследова - ний в этой области является установление меха - нического поведения конструкционных матери - алов , которые подвергались наводороживанию , при различных схемах нагружения . Аустенитные нержавеющие стали ( АНС ) об - ладают хорошей коррозионной стойкостью и менее восприимчивы к водородному охрупчи - ванию , чем другие конструкционные стали [4, 5]. Поэтому они являются материалами - кан - дидатами для различных компонентов систем транспортировки и хранения водорода . Холод - ная пластическая деформация АНС вызывает об - разование разного рода деформационных дефек - тов в структуре , а в ряде случаев сопровождается γ→ε и γ→αʹ фазовыми превращениями [6–13]. Это приводит к деформации и фрагментации зеренной структуры и , как следствие , к измене - нию механических свойств стали при холодном деформировании ( повышению микротвердости , пределов текучести и прочности и снижению пластичности ). При выборе материалов для во - дородной энергетики важно учитывать влияние водорода как легирующего элемента на процессы пластической деформации аустенитных нержаве - ющих сталей . Достаточно много работ свидетель - ствуют о том , что АНС с высокой стабильностью аустенита к фазовым превращениям ( например , Х 17 Н 14 М 3 или Х 18 Н 20 С 2) менее чувствитель - ны к водородному охрупчиванию , чем марки ста - ли с низкой стабильностью ( например , Х 18 Н 8, Х 18 Н 10, Х 18 Н 10 Т ) [3, 5, 14–18]. При этом ста - бильность АНС к фазовым превращениям , в свою очередь , напрямую связана с энергией дефекта упаковки ( ЭДУ ), которая определяется химиче - ским составом стали [19–22]. Вместе с тем в ра - боте [4] показано , что не только деформационные фазовые переходы , в том числе индуцируемые водородом , вызывают водородную деградацию механических свойств аустенитных сталей , но и тип развивающейся при деформации дислокаци - онной структуры . Стабильные стали с высокой ЭДУ , в которых развивается планарная дислока - ционная структура , более подвержены водород - ному охрупчиванию по сравнению с теми , для ко - торых характерно волнистое скольжение [4]. Все приведенные выше исследования подтверждают тот факт , что водород эффективно воздействует как на тип развивающейся микроструктуры , так и на фазовые превращения , реализуемые в аусте - нитных сталях . Сталь 01 Х 17 Н 13 М 3 ( аналог AISI 316L) явля - ется разновидностью аустенитной хромонике - левой нержавеющей стали . Она имеет высокую скорость упрочнения при деформации , обладает низкой склонностью к деформационным фазо - вым превращениям при комнатной температу - ре , что обусловлено ее высокой ЭДУ [7, 10, 11, 19]. Несмотря на то что процессы водородного охрупчивания для хромоникелевых сталей с раз - ной ЭДУ изучены подробно для условий дефор - мации одноосным растяжением [3–5, 14–18, 23], в литературе практически отсутствуют данные о влиянии водорода на закономерности измель - чения структуры и упрочнение этих сталей при других видах нагружения , например , при про - катке [24, 25]. В настоящей работе исследовали влияние режимов химико - деформационной обработки ( ХДО ), включающих многоходовую прокатку с предварительным насыщением образцов водо - родом , на фазовый состав , микроструктуру , ме - ханизмы деформации и механические свойства аустенитной стали 01 Х 17 Н 13 М 3. Методика исследований В качестве материала для исследования была выбрана стабильная аустенитная нержавеющая сталь 01 Х 17 Н 13 М 3 промышленной плавки . За - готовки для исследований вырезали на элек - троискровом станке в форме прямоугольных пластин . После химической чистки в « царской водке » пластины выдерживали при температуре 1100 ° С в течение часа , а затем закаливали в воде комнатной температуры . Термическую обработ - ку проводили в среде инертного газа ( гелия ). После термообработки пластины механически шлифовали и электролитически полировали в