ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 1 2022 74 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ четанию характеристик прочности, вязкости и пластичности, коррозионной стойкости, устойчивости к разрушению при резких изменениях температуры и скоростях приложения нагрузки [1–4]. Кроме того, следует учитывать особенности изготовления оборудования: в ряде случаев необходимо изготовление деталей литьем, достаточно часто применяется обработка материалов давлением, важно учитывать применение сварочных технологий в процессе сборки [4]. Чаще всего для изготовления низкотемпературного оборудования применяют метастабильные аустенитные стали различных систем легирования. Несмотря на достаточный опыт применения таких материалов, к настоящему времени не накоплена база данных об их поведении в условиях низких температур, включая фазово-структурные превращения, особенности таких превращений в разных температурных зонах, в том числе при приложении нагрузки как статической, так и динамической. Недостаточно информации о влиянии концентраторов напряжений, которые всегда возникают в деталях оборудования на разных этапах его изготовления, на изменения физико-механических свойств метастабильных аустенитных сталей [1–3, 5–20]. Для заключения о возможности использования материалов при низких, а также криогенных температурах необходимо проведение исследований по оценке изменения структуры и комплекса свойств сталей в ходе охлаждения, в том числе при резких перепадах температур, например, в процессе заполнения емкостей жидким криопродуктом. Анализ структуры и свойств материалов после длительной эксплуатации низкотемпературного оборудования позволил сделать заключение, что традиционно применяемый комплекс исследований для выбора материала, как правило, является недостаточным и не может гарантировать надежную эксплуатацию установок. Это связано с тем, что многочисленные технологические разогревы в ходе длительной эксплуатации могут приводить к изменениям фазово-структурного состава. Это, в свою очередь, может стать причиной нештатных ситуаций и приводить к преждевременным разрушениям низкотемпературного оборудования, например емкостей и трубопроводов [5, 21–24]. В связи с этим важным является вопрос получения информации об изменении фазово-структурного состояния и механических характеристик, традиционно применяемых в низкотемпературной технике метастабильных аустенитных сталей. Накопленные сведения по поведению материалов позволят дать уточнения по рекомендациям при выборе материала для низкотемпературного, в том числе криогенного оборудования, а также его надежности в ходе длительной эксплуатации. Цель исследования – оценить работоспособность промышленно применяемых метастабильных аустенитных сталей (далее МАС) для возможного их применения взамен стали 12Х18Н10Т. Задачи исследования: • оценить совместное влияние низких температур и деформаций на процессы фазово-структурных превращений в метастабильных аустенитных сталях различных систем легирования; • исследовать влияние способа изготовления (литое или деформированное состояние), наличия концентраторов напряжений, скорости приложения нагрузки и изменения температур на комплекс свойств аустенитных сталей; • дать заключение о возможности замены традиционно применяемой стали 12Х18Н10Т для изготовления оборудования низкотемпературной, в том числе криогенной техники. Методика исследований В качестве объектов исследования были выбраны традиционно применяемые метастабильные аустенитные стали Cr-Ni-Mn и Cr-N-Mn систем легирования. Химический состав промышленных плавок исследуемых сталей приведен в таблице. Состав определяли рентгеноспектральным методом. Стали выплавляли в индукционной сталеплавильной. Полученные слитки проковывали на заготовки сечением 30×40 мм и диаметром 20 мм. Температуру ковки выбрали 1000…1250 °С. Полученные заготовки подвергали термической обработке, состоящей из аустенитизации для стали 10Х14АГ20 при температуре 900…950 °С и 1000…1050 °С – для стали 10Х14Г14Н4Т, охлаждение осуществляли в воде. На рентгеновском дифрактометре ДРОН-3.0 исследовали фазовый состав образцов. Механические испытания проводили в интервале темпе-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1