Гетерогенная структура и свойства аустенитной стали 08Х17Н13М2Т после холодной радиальной ковки и отжига тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Черниченко Руслан Сергеевич

• Черниченко Руслан Сергеевич
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Черниченко Руслан Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общие представления об аустенитных сталях

1.2 Перспективные методы деформационно-термической обработки аустенитных сталей

1.3 Механизмы деформации в аустенитных сталях

1.3.1 Дислокационное скольжение и двойникование в аустенитных сталях

1.3.2 ТЫР-эффект в аустенитных сталях

1.3.3 Формирование полос сдвига

1.4 Механизмы трансформации структуры при нагреве холоднодеформированной аустенитной стали

1.5 Свойства металлов с гетерогенной структурой

1.6 Постановка цели и задач исследования

ГЛВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материал исследования

2.2 Методики исследования

2.2.1 Рентгеноструктурный анализ

2.2.2 Методика моделирования методом конечных элементов

2.2.3 Сканирующая электронная микроскопия

2.2.4 Просвечивающая электронная микроскопия

2.2.5 Методика измерения твердости по Виккерсу

2.2.6 Методика испытаний на одноосное растяжение

2.2.7 Методика испытаний на ударную вязкость и хладостойкость

2.2.8 Методика фрактографических исследований

2.2.9 Методика измерений объемной доли ферритной фазы и магнитной проницаемости

2.2.10 Методика оценки стойкости против межкристаллитной коррозии

ГЛАВА 3 ЭВОЛЮЦИЯ ТЕКСТУРЫ, СТРУКТУРЫ, ФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ В ПРОЦЕССЕ ХОЛОДНОЙ РАДИАЛЬНОЙ КОВКИ

3.1 Моделирование методом конечных элементов процесса холодной радиальной ковки аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т

3.2 Эволюция структуры аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т в процессе ХРК

3.3 Влияние ХРК на магнитную проницаемость аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т

3.4 Эволюция текстуры аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т в процессе ХРК

3.5 Влияние степени ХРК на распределение твердости в поперечном сечении прутка из аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т

3.6 Зависимость прочности и пластичности аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т от степени ХРК

3.7 Зависимость показателей ударной вязкости аустенитной нержавеющей

стали 08Х17Н13М2Т от степени ХРК

Выводы по ГЛАВЕ

ГЛАВА 4 ЭВОЛЮЦИЯ ТЕКСТУРЫ, СТРУКТУРЫ, ФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ В ПРОЦЕССЕ ПОСЛЕДЕФОРМАЦИОННЫХ ОТЖИГОВ

4.1 Эволюция структуры холоднодеформированной аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т в ходе проведения последеформационных отжигов

4.2 Влияние последеформационных отжигов на магнитную проницаемость аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2

4.3 Эволюция текстуры холоднодеформированной аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т в ходе последеформационных отжигов

4.4 Влияние последеформационных отжигов на распределение твердости в поперечном сечении прутка из аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т

4.5 Зависимость прочности и пластичности аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т от температуры последеформационного отжига

4.6 Зависимость показателей ударной вязкости аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т от температуры последеформационного отжига

4.7 Влияние деформационно-термической обработки на хладостойкость аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т

4.9 Влияние структурного градиента на механические свойства аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т

Выводы по ГЛАВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

147

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гетерогенная структура и свойства аустенитной стали 08Х17Н13М2Т после холодной радиальной ковки и отжига»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Аустенитные немагнитные нержавеющие стали благодаря хорошей стойкости к окислению, высокой пластичности и ударной вязкости при комнатной и пониженных температурах нашли широкое применение в морской, нефтехимической и атомной промышленности, а также в медицине [1]. Помимо этого, немагнитные стали применяют в конструкциях, где ферромагнитные материалы могут негативно повлиять на условия работы. Однако, их существенным недостатком является низкий предел текучести (около 250 МПа), что ограничивает область применения данных материалов. Как правило, для улучшения прочностных свойств такие стали подвергают деформационным методам обработки, приводящим к существенному упрочнению, но с очевидной потерей в пластичности и ударной вязкости. В ряде работ [2-5] было показано, что создание структурного градиента по сечению деформированной заготовки благоприятно сказывается на соотношение прочностных и пластических характеристик. В частности, в сталях холодной радиальной ковкой может быть задан градиент в распределении деформации, который приводит к формированию гетерогенной структуры, определяемой как постепенное изменение размера зерна, плотности дефектов, фазового состава, морфологии фаз по сечению заготовки [2,6,7]. Очевидно, данный эффект усиливается с увеличением степени деформации. Другой важный фактор, влияющий на образование структурного градиента, энергия дефекта упаковки (ЭДУ), зависящая от легированности стали. Например, в зависимости от ЭДУ изменяются преимущественные механизмы деформации и могут активироваться процессы фазового превращения, что еще в большей степени повлияет на гетерогенность структуры. Таким образом, формирование гетерогенных структур может быть перспективным способом достижения благоприятного сочетания прочности и пластичности. Между тем в литературе не представлены результаты исследований, направленных на раскрытие закономерностей формирования

гетерогенной структуры при холодной радиальной ковке в сталях и сплавах. Кроме того, не менее важным остается вопрос о влиянии полученной структуры на комплекс механических, химических и физических свойств аустенитных сталей, что требует проведения дополнительных исследований.

Степень разработанности. Возможности существенного улучшения физикомеханических свойств аустенитных сталей деформационно-термической обработкой привлекает внимание ряда ученых в России и за рубежом, таких как Ю.Н. Симонова, С.В. Добаткина, В.В. Сагарадзе, А.Н. Тюменцева, А.Н. Белякова, А.Б. Найзабекова, Xiang-huai Dong, Cheng Xu, Yonghao Zhao и Lenka Kuncicka. В результате, найдены определенные подходы, позволяющие повысить прочность сталей и сохранить на достаточном уровне их характеристики пластичности и вязкость. Одним их эффективных методов обработки, обеспечивающим достижение высоких характеристик механических свойств, является холодная радиальная ковка. Механическое поведение и эволюция структуры при холодной радиальной ковке последующей термической обработкой подробно исследованы на примере мартенситных и аустенитных сталей в работах Ю.Н. Симонова с соавторами, А.Н. Белякова с соавторами и В.И. Добаткина с соавторами. Влияние холодной радиальной ковки на механические свойства сталей различного класса также подробно изучено в работах А.Б. Найзабекова, Cheng Xu, Lenka Kuncicka и других. Хотя факт неоднородного распределения деформации при ковке был установлен во многих работах, закономерное его воздействие на структуру заготовки и свойства было практически не исследовано.

Таким образом, целью данной работы является исследование особенностей формирования гетерогенной структуры и текстуры в аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т в процессе деформационно-термической обработке, заключающейся в холодной радиальной ковке и последующей термической обработке при различных температурах, а также оценить влияние полученной структуры и текстуры на механические, физические и химические свойства.

Для достижения данной цели были поставлены и последовательно решены следующие задачи:

1. Изучить эволюцию микроструктуры и текстуры аустенитной нержавеющей стали в процессе холодной радиальной ковки до различных степеней деформации.

2. Исследовать механические свойства аустенитной нержавеющей стали при различной степени деформации холодной радиальной ковкой.

3. Изучить особенности формирования микроструктуры и текстуры аустенитной нержавеющей стали в процессе последеформационных отжигов при различных температурах.

4. Исследовать механические свойства аустенитной нержавеющей стали после деформационно-термической обработки.

5. На основании полученных результатов выбрать и обосновать режимы получения высокопрочных прутковых заготовок из аустенитной нержавеющей стали с гетерогенной структурой для получения комплекса механических, физических и химических свойств.

Научная новизна:

1. Обнаружено различие в эволюции микроструктуры в поперечном сечении прутка при холодной радиальной ковке, определяемое степенью накопленной деформации и напряженно-деформированным состоянием влияющими на действующие механизмы пластического течения. В исследуемой стали 08Х17Н13М2Т для центра прутка с ростом степени деформации выделяется следующая последовательность в смене механизмов: 1) дислокационное скольжение; 2) механическое двойникование с формированием пакетов двойников; 3) образование доменов, ограниченных пакетами двойников различным систем; 4) измельчение доменов в результате их взаимодействия с дислокациями и образующимися новыми двойниками. В подповерхностном слое выявлена иная последовательность: 1) дислокационное скольжение; 2) механическое двойникование с формированием пакетов двойников; 3) образование полос адиабатического сдвига с формированием УМЗ структуры. Отличие в механизмах деформации в поперечном сечении прутка ведет к

формированию гетерогенной структуры, состоящей из зон различного размера доменов, субзерен и зерен, с разной плотностью дефектов.

2. Холодная радиальная ковка до степени 95% приводит к формированию гетерогенной текстуры. Показано, что в результате протекания процессов дислокационного скольжения и механического двойникования в центре образуется двухкомпонентная аксиальная <001>/<111> текстура. Тогда как в подповерхностном слое за счет полос адиабатического сдвига развивается сдвиговая текстура аустенита В/В. В свою очередь, на половине радиуса за счет микроструктуры переходного типа наблюдается смешанная аксиально-сдвиговая текстура.

3. Отжиг при 600-700°С деформированной на 95% стали сохраняет гетерогенную текстуру. Показано, что микроструктура центральной части прутка при термообработке остается стабильной с сохранением двухкомпонентной аксиальной <001>/<111> текстуры. В отличие от центральной части в подповерхностном слое развивается рекристаллизация, приводящая к размытию сдвиговой текстуры аустенита В/Б и появлению паттернов кубической текстуры. При этом для области на половине радиуса прутка наблюдается снижение интенсивности смешанной аксиально-сдвиговой текстуры.

4. Холодная радиальная ковка до степени 95% и последующий отжиг при температуре 700°С стали 08Х17Н13М2Т обеспечивает одновременное повышение пластичности, вязкости при сохранении на высоком уровне прочности, хладостойкости, стойкости к межкристаллитной коррозии и низкой магнитной проницаемости. Показано, что сохранение высокого уровня прочности при одновременном росте пластичности и вязкости связано с увеличением уровня обратных напряжений на границах различных структурных зон.

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что установленные в данной работе закономерности формирования гетерогенной структуры и текстуры в процессе холодной радиальной ковки и последеформационных стали 08Х17Н13М2Т отжигов обладают фундаментальной значимостью для материаловедения аустенитных нержавеющей сталей.

Практическая значимость. По результатам анализа экспериментальных данных, полученных в ходе данного исследования предложен способ упрочняющей деформационно-термической обработки включающий холодную радиальную ковку со степенью деформации 95% с последующим отжигом при температуре 600-700°С в течение 2 часов, при этом предел текучести увеличился относительно исходно закаленной стали в 4 раза (с 243 до 1027 МПа) а предел прочности в два раза (с 635 до 1355 МПа), при хорошем пластичности (относительное удлинение -13%) и ударной вязкости (КСУ - 1,13 МДж/м2). Разработанный режим деформационно-термической обработки запатентован (патент №2 RU2782370C1), результаты исследования внедрены в деятельность ОАО «Пермский научно-исследовательский технологический институт» (акт внедрения № 5/0701 от 03.10.2025).

Методология и методы исследования. В диссертационной работе использованы следующие методы исследования: компьютерное моделирование методом конечных элементов, рентгеноструктурный анализ, вихретоковый фазовый контроль, просвечивающая электронная микроскопия, растровая электронная микроскопия, испытания на твердость по Виккерсу, испытания на ударную вязкость при комнатной и пониженных температурах, испытания на одноосное растяжение с использованием системы бесконтактного анализа полей распределения деформации, испытания на межкристаллитную коррозионную стойкость.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Условия получения гетерогенной микроструктуры и текстуры стали 08Х17Н13М2Т при холодной радиальной ковке.

2. Зависимость прочности, пластичности и вязкости стали 08Х17Н13М2Т от режимов холодной радиальной ковки.

3. Микроструктурные и текстурные изменения при термической отработке гетерогенной стали 08Х17Н13М2Т.

4. Взаимосвязь между гетерогенной микроструктурой и механическими свойствами стали 08Х17Н13М2Т.

5. Режимы деформационно-термической обработки стали 08Х17Н13М2Т для получения заготовок с гетерогенной структурой, обладающих высокими характеристиками прочности, пластичности и вязкости, при сохранении коррозионной стойкости, немагнитности и хладостойкости.

Достоверность результатов, представленных в рамках диссертационной работы, подкреплена реализацией в процессе экспериментов стандартных общепринятых методик на высокотехнологичном сертифицированном экспериментальном оборудовании. Полученные в ходе исследований результаты не противоречат фундаментальным научным данным и представлениям. В рамках данной работы исследования проводились на различных уровнях с использованием выборки включающей большое количество образцов, для повышения достоверности и учета влияния всех структурных составляющих.

Апробация работы. Результаты полученные в ходе выполнения диссертационной работы были представлены на следующих всероссийский и международных научно-практических конференциях: XIX Международная конференция «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций» (г. Екатеринбург, 15-19 декабря 2025 г.), тема доклада: «Формирование гетерогенной структуры как способ достижения комплекса механических, физических и химических свойств аустенитной нержавеющей стали 08Х17Н13М2Т»; Advanced high entropy materials. Abstracts of the VI School of Young Scientists. (г. Санкт-Петербург, 02-03 октября 2024 г.), тема доклада: «Effect of gradient structure on mechanical behavior of Ti-stabilized austenitic steel»; VIII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении — ИТММ-2024» (г. Пермь 0712 октября 2024 г.), тема доклада: «Механизмы и закономерности формирования градиентных структур в аустенитных сплавах с различной энергией дефекта упаковки»; XI Научно-практическая конференция «Прочность неоднородных структур — ПРОСТ» (г. Москва 18-20 апреля 2023 г.), тема доклада: «Формирование градиентной структуры в аустенитных сплавах с различной энергией дефекта упаковки за счет холодной ротационной ковки и последующего

отжига»; VII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении — ИТММ-2023» (г. Пермь 23-27 октября 2023 г.), тема доклада: «Влияние температуры отжига на градиентную структуру и механические свойства аустенитной стали»; 8th International Conference on Nanostructured Materials by Severe Plastic Deformation —NanoSPD8 (г. Бангалор, Индия 26 февраля- 03 марта 2023 г.), тема доклада: «Effect of swaging and following fnnealing on gradient structure formation in austenitic stainless steels with various stacking fault energy».

Публикации. Основные результаты исследований, проведенных в рамках написания диссертационной работы изложены автором в 6 работах. Из них 2 работы опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных МБД ВАК, 3 работы в рецензируемых научных изданиях, входящих в международные реферативные базы данных и системы цитирования Scopus/Web of Science, а также получен 1 патент.

Личный вклад автора. Соискатель принимал активное участие в постановке цели и задач диссертационной работы, провел большинство лабораторных исследований, а также был задействован в обработке и анализе полученных результатов. При непосредственном участии автора проведена аттестация микроструктуры и свойств экспериментальных образцов аустенитной нержавеющей стали в рамках проекта РНФ № 20-79-10094. Соискатель внес значительный вклад в написание научных публикаций по результатам диссертационной работы и представил результаты исследований на научно-практических конференциях различного уровня.

Структура и объем работы. Представленная диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы, состоящего из 151 цитируемого источника. Объем работы составляет 163 страницы, в работе представлено 57 рисунков, а также 8 таблиц.

Благодарность. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору, доктору технических наук Салищеву Геннадию Алексеевичу за внесенный идейный вклад в работу, а также кандидату технических

наук Панову Дмитрию Олеговичу и кандидату технических наук Наумову Станиславу Валентиновичу за практическое содействие в работе. Автор бесконечно признателен своей семье за поддержку.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Общие представления об аустенитных сталях

Стали аустенитного класса можно разделить на две основные группы: стали со стабильной аустенитной структурой и метастабильные аустенитные стали [8,9]. Стабильными называются стали, аустенитная структура которых как при термической, так и при деформационной обработке не претерпевает фазовых превращений. В то время как аустентная структура метастабильных сталей при определенных воздействиях на нее (деформация либо охлаждения до отрицательных температур) может претерпевать трансформацию аустенита в мартенсит [8,10]. Получение аустенитной структуры как для стабильных так и для метастабильных сталей возможно за счет введения в состав основных у-стабилизирующих элементов, таких как никель, марганец, медь, углерод и азот. Принципиальным отличием получения стабильной/метастабильной аустенитной структуры является соотношение у-стабилизирующих и а-стабилизирующих элементов.

Стабилизация аустенита достигается по средствам добавления к химическому составу стабилизирующих элементов. Как правило для стабилизации аустениной структуры в сталь вводиться не менее 8% никеля. Наличие в составе никеля изменяет положение точек мартенситного превращения, в результате чего область мартенситного превращения значительно расширяется. В результате чего аустенитная структура в процессе охлаждения до комнатных температур, так и в случае деформационной обработки не претерпевает фазового превращения. Стабильные аустенитные стали являются важным и востребованным на сегодняшний день классом конструкционных материалов, поскольку обладают высокими служебными характеристиками и механическими свойствами. А именно, высокой пластичностью, коррозионной стойкостью в большинстве агрессивных

сред, отличной технологичностью [9], немагнитными свойствами, и при этом являются хорошо обрабатываемыми [11]. В результате чего аустенитные стали нашли широкое применение в самых различных отраслях, от предметов бытового обихода, до медицины, атомной и нефтехимической промышленности, включая применение в условиях при экстремально низких температурах [11-20]. Однако общеизвестным недостатком сталей данного класса является сравнительно низкий предел текучести.

В настоящее время в зависимости от химического состава для аустенитных сталей можно получить широкий диапазон эксплуатационных свойств таких как высокая коррозионная стойкость, жаропрочность, хладостойкость, износостойкость и немагнитность. Так среди них можно выделить нержавеющие стали, жаропрочные стали, износостойкие и криогенные стали.

Коррозионной стойкостью называется способность материала сопротивляться коррозионному воздействию окружающей среды [9] за счет эффекта пассивации (формирования защитного слоя на поверхности материала) [14]. Таким образом к коррозионностойким относят стали, которые обладают высокими показателями коррозионной стойкости во влажной атмосфере и агрессивных средах, и предназначенных для работы в средах с повышенной агрессивностью [9]. В настоящее время основным легирующим элементом коррозионностойких сталей является хром. Добавление более 12% хрома обеспечивает высокие показатели коррозионной стойкости аустенитных сталей. Стали с высоким содержанием хрома обладают способностью к формированию на поверхности тонкой оксидной пленки толщиной 1-3 нанометра [16], которая работает как защитный барьер, препятствующий процессам коррозии поверхностных слоев металлического изделия. При этом в случае повреждения оксидной пленки данные стали обладают способностью к «самозалечиванию» поврежденного участка, что и является причиной высокой коррозионной стойкости аустенитных сталей.

На данный момент существует более 100 марок коррозионностойких сталей. В зависимости от типа кристаллической структуры можно выделить несколько

основных группы коррозионностойких сталей, таких как мартенситные, ферритные, аустенитные и аустенитно-ферритные (или дуплексные) стали [11,21].

Мартенситные стали обычно содержат от 11,5 до 18 % хрома и до 1,2 % углерода, иногда с добавлением никеля [22]. Они обладают высокой устойчивостью аустенита при закалке, что позволяет охлаждать их на воздухе в процессе закалки. Мартенситные стали обладают высокими показателями механических свойств, умеренной коррозионной стойкостью в результате чего их используются для производства элементов и деталей, работающих в слабо агрессивных средах в пищевой и химической промышленности, а также для производства столовых приборов, хирургических инструментов, гаечных ключей, турбин и т.д. Типичными представителями сталей мартенситного класса являются марки 40Х13, 30Х13 и др.

Стандартные ферритные стали содержат от 10,5 до 27%Сг и не содержат никеля. В сравнении с аустенитными сталями из-за низкого содержания углерода (менее 0,2%) они не поддаются закалке в результате термической обработке, хуже свариваются и не могут быть использованный при криогенных температурах. Кроме того, данные стали по сравнению с остальными наиболее подвержены различным видам отпускной хрупкости что негативно влияет на показатели ударной вязкости, обладают невысокими показателями прочности и жаропрочности. Однако обладают хорошей коррозионной стойкостью в агрессивных средах. Стали данного типа широко применяются в различных отраслях промышленности начиная от использования в солнечных панелях, производства деталей для пищевой и легкой промышленности и заканчивая бытовой техникой и энергомашиностроением.

Аустенитно-ферритные нержавеющие стали представляют собой сталь, в которая содержит аустенитную и ферритную фазы в равном количестве. Подобные стали содержат от 21 до 27%Сг, от 1,35 до 8%М, от 0,05 до 3%Си и от 0,05 до 5%Мо. Стали данного класса имеют повышенный предел текучести в сравнении с аустенитными сталями, не склонны к росту зерна, не требуют добавления большого количества никеля и обладают хорошей свариваемостью. Дуплексные

нержавеющие стали прочнее и устойчивее к коррозии, чем аустенитные и ферритные нержавеющие стали, что делает их полезными в химической промышленности, в частности, для производства резервуаров и контейнеров, применяемых для хранения и транспортировки химикатов, а также в химическом машиностроении, судостроении и авиации. Однако стали данного класса требуют строгого соблюдения режимов и технологии их производства.

Аустенитные нержавеющие стали как правило, содержащие от 16 до 26 процентов хрома и до 35 процентов никеля. Неражавеющие стали данного типа обычно обладают наиболее высокой коррозионной стойкостью. Кроме того, поскольку они имеют стабильную аустенитную структуру данные стали являются немагнитными и демонстрируют высокие показатели ударной вязкости как при комнатной, так и при пониженных температурах. При этом за счет TWIP-эффекта (пластичности наведенной двойникованием) они имеют высокие показатели характеристик пластичности и хорошо поддаются деформационной обработке сохраняя при этом высокие показатели химических и физических свойств, что не характерно для других классов нержавеющих сталей. Стоит отметить, что стабильные аустенитные коррозионностойкие стали занимаю 70% мирового рынка среди нержавеющих сталей. Типичными представителями коррозионностойких аустенитных сталей являются стали 08Х16Н13М2Т, стали типа 316, 316L, 316^ и др.

Среди жаропрочных аустенитных сталей можно выделить три основные группы: гомогенные стали, стали с карбидным упрочнением и стали с интерметаллидным упрочнением. При этом, для каждой группы характерны свои предельные температуры эксплуатации. Так, предельные температур эксплуатации гомогенных сталей и сталей с карбидным упрочнением составляют 650°С (стали Х16Н16МВ2БР, 10Х16Н14В2БР, 09Х14Н19В2БР, и др.), тогда как для некоторых сталей с интерметалидным упрочнением температура эксплуатации может достигать 700°С (стали 10Х11Н20Т3Р, 08Х11Н35МТЮР, и др.). В

результате чего они занимают свою нишу среди жаропрочных материалов между мартенситными жаропрочными сталями и никелевыми суперсплавами. Так

температура эксплуатации большинства коммерческих мартенситных сталей составляет 600-620°С (стали типа Р92, Р91, 10Х7МВФБР, 15Х12ВНМФ, 12Х12ВМФБР, 12Х11В2МФ и др.), что ниже чем для аустенитных сталей Таким образом применение аустенитных жаропрочных сталей является оптимальным вариантом поскольку они могут работать при температурах выше чем мартенситные стали и обладают меньшей стоимостью в сравнении с никелевыми суперсплавами.

Среди аустенитных сталей отдельно стоит выделить износостойкие стали. Данные стали обладаю повышенной устойчивостью к абразивному изнашиванию, трению и ударным нагрузкам. Как правило стали данного класса используются в узлах машин и агрегатов в местах контакта деталей друг стругом, а также в местах внешнего воздействия на поверхность потоков жидкости, газов и твёрдых абразивных частиц, а именно при производстве черпаков экскаваторов, траков гусениц тракторов, трамвайных крестовин, деталей камнедробилок и т.д. В качестве износостойких используются марганцовистые стали, обладающие высоким значением коэффициента деформационного упрочнения. Можно выделить две группы подобных сталей, механизмы упрочнения при холодной деформации, в которых различны. А именно, в первом случае деформационное упрочнение вызвано интенсивным накоплением плотности дефектов (дислокаций и двойников). Типичными примерами данных сталей являются 30ХГ18, 40Х3Г18, 110Г13Л, 30ХГ12 и др. Тогда как для второй группы характерно упрочнение за счет формирование мартенсита деформации (стали марки 30Х10Г10, 60Х5Г10Л, 40Х4Г18Ф, 55Х4Г18 и др.).

Криогенными называются стали которые используются для хранения и транспортировки сжиженных газов, температура кипения которых составляет от -80 до -269°С. Данные стали демонстрируют высокий запас пластичности и вязкости в условиях крайне низких температур. Аустенитные криогенные стали в зависимости от содержания тех или иных легирующих элементов можно разделить на три основные группы: хромоникелевые, хромомарганцевые и хромоникельмарганцевые стали.

Хромоникелевые аустенитные стали как правило содержат 18-20% & и 812% М, при этом аустенитная структура данных сталей является метастабильной. Как правило для применения данных сталей в условиях криогенных температур они подвергаются упрочнению посредствам деформационной обработки, что в результате приводит к снижению пластичности в связи с деформационным упрочнением и формированию мартенсита Типичными представителями являются стали 08Х18Н10, 321 и др. С другой стороны, если необходимо сохранить высокие показатели механических свойств и предупредит появление феромагнитных фаз вплоть до температуры абсолютного нуля применяют стали содержащие от 18 до 25% & и от 14 д 25% N (например, сталь 08Х18Н20), что приводит к стабилизации аустенитной фазы и предотвращает появление мартенсита деформации.

Для снижения стоимости в хромоникелевых криогенных аустенитных сталях дорогостоящий никель частично либо полностью заменяют более дешевым марганцем, в результате чего получают хромоникельмарганцевые и хромомарганцевые стали соответственно. Марганец, наряду с никелем является у-стабилизирующим элементом, однако при определённом количестве может приводить к снижению энергии дефекта упаковки (ЭДУ) и является более слабым аустенитообразующим элементом чем никель. В результате чего хромомарганцевые стали проявляют большую склонность к мартенситному превращению в сравнении с хромоникелевыми сталями. Стоит отметить, что полное замещение никеля марганцем может привести к охрупчиванию хромомарганцевой стали эксплуатируемой при низкой температуре. Для предотвращения охрупчивания хромомарганцевые стали легируют азотом и никелем. При этом хромоникельмарганцевые стали легированные азотом обладают повышенными прочностями характеристиками при криогенных температурах в сравнении с хромоникелевыми сталями. К хромоникельмарганцевым и хромомарганцевым можно отнести стали марок 10Х14Г14Н4Т, 07Х21Г7АН5, 03Х13АГ19 и др.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Черниченко Руслан Сергеевич, 2026 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Kaladhar, M. Machining of austenitic stainless steels - A review / M. Kaladhar, K. Venkata Subbaiah, C.H. Srinivasa Rao // International Journal of Machining and Machinability of Materials. - 2012. - T. 12 - № 1-2. - C. 178-192.

[2] Wu, X. Heterogeneous materials: a new class of materials with unprecedented mechanical properties / X. Wu, Y. Zhu Materials // Research Letters. -2017. - T. 5 - № 8. - C. 527-532.

[3] Lei, C. Simultaneous enhancement of strength and ductility through coordination deformation and multi-stage transformation induced plasticity (TRIP) effect in heterogeneous metastable austenitic steel / C. Lei, X. Deng, X. Li, Z. Wang // Scripta Materialia. - 2019. - T. 162. - C. 421-425.

[4] Xing, J. Enhanced quasi-static and dynamic shear properties by heterogeneous gradient and lamella structures in 301 stainless steels / J. Xing, F. Yuan, X. Wu // Materials Science and Engineering: A. - 2017. - T. 680. - C. 305-316.

[5] Fang, T.H. Revealing extraordinary intrinsic tensile plasticity in gradient nano-grained copper / T.H. Fang, W.L. Li, N.R. Tao, K. Lu // Science . - 2011. - T. 331. - № 6024. - C. 1587-1590.

[6] Ma, E. Towards strength-ductility synergy through the design of heterogeneous nanostructures in metals / E. Ma, T. Zhu // Materials Today. - 2017. - T. 20. - № 6. - C. 323-331.

[7] Chen, A. Gradient twinned 304 stainless steels for high strength and high ductility / A. Chen, J. Liu, H. Wang, J. Lu, Y.M. Wang // Materials Science and Engineering: A. - 2016. - T. 667. - C. 179-188.

[8] Tsuchiyama, T. Suppression of hydrogen embrittlement by formation of a stable austenite layer in metastable austenitic stainless steel / T. Tsuchiyama, K. Tsuboi, S. Iwanaga, T. Masumura, A. Macadre, N. Nakada, S. Takaki // Scripta Materialia. -2014. - T. 90. - № 1. - C. 14-16.

[9] Гольдштейн, М.И. Специальные стали. / М. И. Гольдштейн, С. В. Грачев, Ю. Г. Векслер - Москва: Металлургия, 1985. - 408 с.

[10] Zhang, Y. Martensite transformation behavior and mechanical properties of cold-rolled metastable Cr-Mn-Ni-N austenitic stainless steels / Y. Zhang, M. Li, H. Bi, D. Chen, J. Gu, E. Chang // Materials Science and Engineering: A. - 2018. - Т. 724. - С. 411-420.

[11] Lo, K.H. Recent developments in stainless steels / K.H. Lo, C.H. Shek, J.K.L. Lai // Materials Science and Engineering: R: Reports. - 2009. - Т. 65. - №. 4-6. -

C. 39-104.

[12] Latha, G. Evaluation of superaustenitic stainless steels as construction materials in sea water service systems / G. Latha, N. Rajendran, S. Rajeswari // Journal of materials science letters. - 1998. - Т. 17. - №. 6. - С. 519-522.

[13] Gardner, L. The use of stainless steel in structures / L. Gardner // Progress in Structural Engineering and Materials. - 2005. - Т. 7. - №. 2. - С. 45-55.

[14] Gedge, G. Structural uses of stainless steel - buildings and civil engineering / G. Gedge // Journal of constructional steel research. - 2008. - Т. 64. - №2. 11. - С. 11941198.

[15] Mani, G. Coronary stents: A materials perspective / G. Mani, M.D. Feldman,

D. Patel, C.M. Agrawal // Biomaterials. - 2007. - Т. 28. - №. 9. - С. 1689-1710.

[16] Zaffora, A. Corrosion of stainless steel in food and pharmaceutical industry / A. Zaffora, F. Di. Franco, M. Santamaria // Current Opinion in Electrochemistry. - 2021.

- Т. 29. - С. 100760.

[17] Wang, D. Comparison of 304 and 316 stainless steel microbiologically influenced corrosion by an anaerobic oilfield biofilm consortium / D. Wang, R. Jia, S. Kumseranee, S. Punpruk, T. Gu, // Engineering Failure Analysis. - 2021. - Т. 122. - С. 105275.

[18] Xu L. "Corrosion-resistant" chromium steels for oil and gas pipelines can suffer from very severe pitting corrosion by a sulfate-reducing bacterium / L. Xu, P. Kijkla, S. Kumseranee, S. Punpruk, T. Gu // Journal of Materials Science & Technology.

- 2024. - Т. 174. - С. 23-29.

[19] Tavassoli, A.A. Assessment of austenitic stainless steels / A.A. Tavassoli // Fusion Engineering and Design. - 1995. - T. 29. - C. 371-390.

[20] §ahin, S. A review on the potential use of austenitic stainless steels in nuclear fusion reactors / S §ahin, M Ubeyli // Journal of fusion energy. - 2008. - T. 27. - №. 4. - C. 271-277.

[21] Davison, R.M. A review of worldwide developments in stainless steels / R.M. Davison, T.R. Laurin, J.D. Redmond, H. Watanabe, M. Semchyshen //Specialty Steels and Hard Materials. - 1983. - C. 67-85.

[22] Garrison, W.M. Stainless Steels: Martensitic / W.M. Garrison //Encyclopedia of Materials: Science and Technology. - 2001. - C. 8804-8810.

[23] Busby J.T. Development of high performance cast stainless steels for ITER shield module applications / J.T. Busby, P.J. Maziasz, A.F. Rowcliffe, M. Santella, M. Sokolov // Journal of nuclear materials. - 2011. - T. 417. - №. 1-3. - C. 866-869.

[24] Gu, J. Effects of grain size on the microstructures and mechanical properties of 304 austenitic steel processed by torsional deformation / J. Gu, L. Zhang, S. Ni, M. Song // Micron. - 2018. - T. 105. - C. 93-97.

[25] Lei, Y.B. Enhanced mechanical properties and corrosion resistance of 316L stainless steel by pre-forming a gradient nanostructured surface layer and annealing / Y.B. Lei, Z.B. Wang, B. Zhang, Z.P. Luo, J. Lu, K. Lu // Acta Materialia. - 2021. - T. 208. -C. 11677.

[26] Yan, F.K. Strength and ductility of 316L austenitic stainless steel strengthened by nano-scale twin bundles / F.K. Yan, G.Z. Liu, N.R. Tao, K. Lu // Acta Materialia. - 2012. - T. 60. - №. 3. - C. 1059-1071.

[27] Huang, M. Scale-up fabrication of gradient AGS in austenitic stainless steels achieves a simultaneous increase in strength and toughness / M. Huang, L. Wang, S. Yuan, J. Wang, C. Wang, A. Mogucheva, W. Xu // Materials Science and Engineering: A. - 2022. - T. 853. - C. 143763.

[28] Chen, X.H. Tensile properties of a nanocrystalline 316L austenitic stainless steel / X.H. Chen, J. Lu, L. Lu, K. Lu // Scripta materialia. - 2005. - T. 52. - №. 10. - C. 1039-1044.

[29] Wang, H.T. Architectured surface layer with a gradient nanotwinned structure in a Fe-Mn austenitic steel / H.T. Wang, N.R. Tao, K. Lu // Scripta Materialia.

- 2013. - Т. 68. - №. 1. - С. 22-27.

[30] Li, W.L. Fabrication of a gradient nano-micro-structured surface layer on bulk copper by means of a surface mechanical grinding treatment / W.L. Li, N.R. Tao, K. Lu // Scripta Materialia. - 2008. - Т. 59. - №. 5. - С. 546-549.

[31] Huang, H.W. Fatigue behaviors of AISI 316L stainless steel with a gradient nanostructured surface layer / H.W. Huang, Z.B. Wang, J. Lu, K. Lu // Acta Materialia.

- 2015. - Т. 87. - С. 150-160.

[32] Liu X.C. Formation of nano-laminated structure in nickel by means of surface mechanical grinding treatment / X.C. Liu, H.W. Zhang, K. Lu // Acta Materialia.

- 2015. - Т. 96. - С. 24-36.

[33] Liu, Y. Tuning strength-ductility combination on selective laser melted 316L stainless steel through gradient heterogeneous structure / Y. Liu, J. Sun, Y. Fu, B. Xu, B. Li, S. Xu, P. Huang, J. Cheng, Y. Han, J. Han, G. Wu // Additive Manufacturing. - 2021.

- Т. 48. - С. 102373.

[34] Lezhnev, S. N. Graded microstructure preparation in austenitic stainless steel during radial-shear rolling / S.N. Lezhnev, A.B. Naizabekov, E.A. Panin, I.E. Volokitina, A.S. Arbuz //Metallurgist. - 2021. - Т. 64. - №. 11. - С. 1150-1159.

[35] Барсукова Т.Ю. Повышение надежности стали 10Х3Г3МФС холодной радиальной ковкой и неполной закалкой: дис. канд. тех. наук: 2.6.1 / Барсукова Татьяна Юрьевна. — П., 2022. — 158 с.

[36] Балахнин А.Н. Формирование структуры и свойств закаленных конструкционных низкоуглеродистых сталей при холодной радиальной ковке и последующем термическом воздействии: дис. канд. тех. наук: 05.16.09 / Балахнин Александр Николаевич. — П., 2015. — 158 с.

[37] Medvedeva, N.I. First-principles study of Mn, Al and C distribution and their effect on stacking fault energies in fcc Fe / N.I. Medvedeva, M.S. Park, D.C. Van Aken, J.E. Medvedeva // Journal of alloys and compounds. - 2014. - Т. 582. - С. 475-482.

[38] Li, W. Generalized stacking fault energy of y-Fe / W. Li, S. Lu, Q.M. Hu, B. Johansson, S.K. Kwon, M. Grehk, J.Y. Johnsson, L. Vitos // Philosophical Magazine. -2016. - Т. 96. - №. 6. - С. 524-541.

[39] Lu, J. Stacking fault energies in austenitic stainless steels / J. Lu, L. Hultman, E. Holmström, K.H. Antonsson, M. Grehk, W. Li, L. Vitos, A. Golpayegani // Acta Materialia. - 2016. - Т. 111. - С. 39-46.

[40] De Cooman, B.C. High Mn TWIP Steels for Automotive Applications / B.C. De Cooman, K.G. Chin, J. Kim // New trends and developments in automotive system engineering. - 2011. - Т. 1. - С. 101-128.

[41] Fluch R. Comparison of the dislocation structure of a CrMnN and a CrNi austenite after cyclic deformation / R. Fluch, M. Kapp, K. Spiradek-Hahn, M. Brabetz, H. Holzer, R. Pippan // Metals. - 2019. - Т. 9. - №. 7. - С. 784.

[42] Seo, E.J. Micro-plasticity of medium Mn austenitic steel: Perfect dislocation plasticity and deformation twinning / E.J. Seo, J.K. Kim, L. Cho, J. Mola, C.Y. Oh, B.C. De Cooman // Acta Materialia. - 2017. - Т. 135. - С. 112-123.

[43] Kuhlmann-Wilsdorf, D. Theory of plastic deformation: - properties of low energy dislocation structures / D. Kuhlmann-Wilsdorf // Materials Science and Engineering: A. - 1989. - Т. 113. - С. 1-41.

[44] Yoo, J.D.. Microband-induced plasticity in a high Mn-Al-C light steel / J.D. Yoo, K.T Park // Materials Science and Engineering: A. - 2008. - Т. 496. - №. 1-2. - С. 417-424.

[45] Kuhlmann-Wilsdorf, D. Dislocation cell formation and work hardening in the unidirectional glide of f.c.c. metals I: Basic theoretical analysis of cell walls parallel to the primary glide plane in early stage II / D. Kuhlmann-Wilsdorf, N.R. Comins // Materials Science and Engineering. - 1983. - Т. 60. - №. 1. - С. 7-24.

[46] Park, K.T. Stacking fault energy and plastic deformation of fully austenitic high manganese steels: Effect of Al addition / K.T. Park, K.G. Jin, S.H. Han, S.W. Hwang, K. Choi, C.S. Lee // Materials Science and Engineering: A. - 2010. - Т. 527. -№. 16-17. - С. 3651-3661.

[47] Yoo, J.D. Origin of extended tensile ductility of a Fe-28Mn-10Al-1C steel / J.D. Yoo, S.W. Hwang, K.T. Park // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2009.

- Т. 40. - №. 7. - С. 1520-1523.

[48] Remy, L. Twinning and strain-induced f.c.c. ^ h.c.p. transformation in the Fe-Mn-Cr-C system / L. Remy, A. Pineau // Materials science and engineering. - 1977.

- Т. 28. - №. 1. - С. 99-107.

[49] Allain, S. Correlations between the calculated stacking fault energy and the plasticity mechanisms in Fe-Mn-C alloys / S. Allain, J.P. Chateau, O. Bouaziz, S. Migot, N. Guelton // Materials Science and Engineering: A. - 2004. - Т. 387. - С. 158-162.

[50] Simmons, J.W. Overview: High-nitrogen alloying of stainless steels / J.W. Simmons // Materials Science and Engineering: A. - 1996. - Т. 207. - №. 2. - С. 159169.

[51] Cottrell, A.H. Dislocation theory of yielding and strain ageing of iron / A.H. Cottrell, B.A. Bilby // Proceedings of the Physical Society. Section A. - 1949. - Т. 62. -№. 1. - С. 49-62.

[52] Song, C. Effect of Si on the dislocation state within martensite of ultra-high strength hot-rolled medium Mn steel with good ductility / C. Song, Z. Zhang, W. Wu, H. Wang, Z. Sun, Y. Yang, W. He, J. Xu, Y. Xia, W. Yin, Z. Cheng // Materials Science and Engineering: A. - 2023. - Т. 869. - С. 144825.

[53] Abd Rashid, M.W. Formation of Cr23C6 during the sensitization of AISI 304 stainless steel and its effect to pitting corrosion / M.W. Abd Rashid, M. Gakim, Z.M. Rosli, M.A. Azam // International Journal of Electrochemical Science. - 2012. - Т. 7. -№. 10. - С. 9465-9477.

[54] Min, K.S. Effects of TiC and Cr 23 C 6 Carbides on Creep-Fatigue Properties in AISI 321 Stainless Steel / K.S. Min, S.C. Lee, S.W. Nam // Materials transactions. -2002. - Т. 43. - №. 11. - С. 2808-2812.

[55] Pilloni, G. Interpretation of the role of forest dislocations and precipitates in high-temperature creep in a Nb-stabilised austenitic stainless steel / G. Pilloni, E. Quadrini, S. Spigarelli // Materials Science and Engineering: A. - 2000. - Т. 279. - №. 1-2. - С. 52-60.

[56] Bai, J.W. Coherent precipitation of copper in Super304H austenite steel / J.W. Bai, P.P. Liu, Y.M. Zhu, X.M. Li, C.Y. Chi, H.Y. Yu, X.S. Xie, Q. Zhan // Materials Science and Engineering: A. - 2013. - Т. 584. - С. 57-62.

[57] Biswal, S. Unravelling the mechanisms of copper precipitation-induced strengthening in austenitic stainless steels: An atomistic approach / S. Biswal, R.K. Barik, S. Neogy, R. Tewari, A. Dutta, D. Chakrabarti // Materialia. - 2023. - Т. 32. - С. 101962.

[58] Saleh, A.A. On the feasibility of partial slip reversal and de-twinning during the cyclic loading of TWIP steel / A.A. Saleh, B. Clausen, D.W. Brown, E.V. Pereloma, C. H. Davies, C. N. Tomé, A. A. Gazder // Materials Letters. - 2016. - Т. 182. - С. 294297.

[59] Хоникомб, Р. Пластическая деформация металлов / Р. Хоникомб -Москва: Мир, 1979. - 408 с.

[60] Золотаревский, В.С. Механические Свойства Металлов / В.С. Золотаревский - Москва: Металлургия, 1983. - 352 с.

[61] Mahajan, S. Twin-slip, twin-twin and slip-twin interactions in Co-8 wt.% Fe alloy single crystals / S. Mahajan, G.Y. Chin // Acta Metallurgica. - 1973. - Т. 21. - №. 2. - С. 173-179.

[62] Zhu, Y.T. Nucleation of deformation twins in nanocrystalline face-centered-cubic metals processed by severe plastic deformation / Y.T. Zhu, X.Z. Liao, S.G. Srinivasan, E. J. Lavernia, // Journal of applied physics. - 2005. - Т. 98. - №. 3.

[63] Byun, T.S. On the stress dependence of partial dislocation separation and deformation microstructure in austenitic stainless steels / T.S. Byun // Acta Materialia. -2003. - Т. 51. - №. 11. - С. 3063-3071.

[64] De Bellefon, G.M. Composition-dependence of stacking fault energy in austenitic stainless steels through linear regression with random intercepts / G.M. De Bellefon, J.C. Van Duysen, K.Sridharan // Journal of Nuclear Materials. - 2017. - Т. 492. - С. 227-230.

[65] Pierce, D.T. The influence of manganese content on the stacking fault and austenite/e-martensite interfacial energies in Fe-Mn-(Al-Si) steels investigated by

experiment and theory / D.T. Pierce, J.A. Jiménez, J. Bentley, D. Raabe, C. Oskay, J.E. Wittig // Acta Materialia. - 2014. - T. 68. - C. 238-253.

[66] Yonezawa, T. The effect of chemical composition and heat treatment conditions on stacking fault energy for Fe-Cr-Ni austenitic stainless steel / T. Yonezawa, K. Suzuki, S. Ooki, A. Hashimoto // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2013.

- T. 44. - №. 13. - C. 5884-5896.

[67] Molnár, D. Effect of temperature on the stacking fault energy and deformation behaviour in 316L austenitic stainless steel / D. Molnár, X. Sun, S. Lu, W. Li, G. Engberg, L. Vitos // Materials Science and Engineering: A. - 2019. - T. 759. - C. 490-497.

[68] Latanision, R.M. The temperature dependence of stacking fault energy in Fe-Cr-Ni alloys / R.M. Latanision, A.W. Ruff // Metallurgical Transactions. - 1971. - T. 2.

- №. 2. - C. 505-509.

[69] Schramm, R.E. Stacking fault energies of seven commercial austenitic stainless steels / R.E. Schramm, R.P. Reed // Metallurgical transactions A. - 1975. - T. 6. - №. 7. - C. 1345-1351.

[70] De Bellefon, G.M. Tailoring plasticity of austenitic stainless steels for nuclear applications: Review of mechanisms controlling plasticity of austenitic steels below 400°C / G.M. De Bellefon, J.C. Van Duysen // Journal of Nuclear Materials. -2016. - T. 475. - C. 168-191.

[71] Rhodes, C.G. The composition dependence of stacking fault energy in austenitic stainless steels / C.G. Rhodes, A.W. Thompson // Metallurgical Transactions A. - 1977. - T. 8. - №. 12. - C. 1901-1906.

[72] Mohammadzadeh, R. Deformation characteristics of nanocrystalline TWIP steel under uniaxial tension and compression / R. Mohammadzadeh // Mechanics of Materials. - 2019. - T. 138. - C. 103147.

[73] Barbier, D Analysis of the tensile behavior of a TWIP steel based on the texture and microstructure evolutions / D. Barbier, N. Gey, S. Allain, N. Bozzolo, M. Humbert // /Materials Science and Engineering: A. - 2009. - T. 500. - №. 1-2. - C. 196206.

[74] Qin, B. Plastic strain due to twinning in austenitic TWIP steels / B. Qin, H. Bhadeshia // Materials Science and Technology. - 2008. - Т. 24. - №. 8. - С. 969-973.

[75] Zhang, M. Continuous cooling transformation diagrams and properties of micro-alloyed TRIP steels / M. Zhang, L. Li, R.Y. Fu, D. Krizan, B.C. De Cooman // Materials Science and Engineering: A. - 2006. - Т. 438. - С. 296-299.

[76] De Abreu, H.F.G. Texture analysis of deformation induced martensite in an AISI 301L stainless steel: Microtexture and macrotexture aspects / H.F.G. De Abreu, M.J.G. Silva, L.F.G. Herculano, H. Bhadeshia // Materials Research. - 2009. - Т. 12. -№. 3. - С. 291-297.

[77] Olson, G.B. A mechanism for the strain-induced martensitic transformations / G.B. Olson, M. Cohen // Journal of the Less Common Metals. - 1972. - Т. 28. - №. 1.

- С. 107-118.

[78] De Abreu, H.F.G. Deformation induced martensite in an AISI 301LN stainless steel: Characterization and influence on pitting corrosion resistance / H.F.G. De Abreu, S.S. Carvalho, P. Lima Neto, R.P. Santos, V.N. Freire, P.M.O. Silva, S.S.M. Tavares // Materials Research. - 2007. - Т. 10. - №. 4. - С. 359-366.

[79] Kobayashi, J.Cold formability of 22SiMnCrB TRIP-aided martensitic sheet steel / J. Kobayashi, H. Tonegawa, K. Sugimoto // Procedia Engineering. - 2014. - Т. 81.

- С. 1336-1341.

[80] Sugimoto, K.I. Formability of Al-Nb bearing ultra high-strength TRIP-aided sheet steels with bainitic ferrite and/or martensite matrix / K. Sugimoto, M. Murata, S.M. Song // ISIJ international. - 2010. - Т. 50. - №. 1. - С. 162-168.

[81] Новиков, И.И. Теория термической обработки металлов / И.И. Новиков

- Москва: Металлургия, 1986. - 480 с.

[82] Talonen, J. Formation of shear bands and strain-induced martensite during plastic deformation of metastable austenitic stainless steels / J. Talonen, H. Hanninen // Acta materialia. - 2007. - Т. 55. - №. 18. - С. 6108-6118.

[83] Panov, D. Metastable austenitic steel structure and mechanical properties evolution in the process of cold radial forging / D. Panov, A. Pertsev, A. Smirnov, V. Khotinov, Y. Simonov // Materials. - 2019. - Т. 12. - №. 13. - С. 2058.

[84] Hedström, P. Elastic strain evolution and s-martensite formation in individual austenite grains during in situ loading of a metastable stainless steel / P. Hedström, U. Lienert, J. Almer, M. Oden // Materials Letters. - 2008. - Т. 62. - №. 2. -С. 338-340.

[85] Новиков, И.И. Кристаллография и дефекты кристаллической решетки / И.И. Новиков, К.М. Розин - Москва: URSS, 2020. - 336 с.

[86] Hedström, P. Stepwise transformation behavior of the strain-induced martensitic transformation in a metastable stainless steel / P. Hedström, U. Lienert, J. Almer, M. Oden // Scripta materialia. - 2007. - Т. 56. - №. 3. - С. 213-216.

[87] Brooks, J.W. In situ observations of the formation of martensite in stainless steel / J.W. Brooks, M.H. Loretto, R.E. Smallman // Acta Metallurgica. - 1979. - Т. 27.

- №. 12. - С. 1829-1838.

[88] Панов, Д.О. Структурообразование метастабильной аустенитной стали при холодной пластической деформации методом радиальной ковки / Д.О. Панов, А.И. Смирнов, А.С. Перцев //Физика металлов и металловедение. - 2019. - Т. 120.

- №. 2. - С. 198-204.

[89] Das, Y.B. In situ observation of strain and phase transformation in plastically deformed 301 austenitic stainless steel / Y.B. Das, A.N. Forsey, T.H. Simm, K.M. Perkins, M.E. Fitzpatrick, S. Gungor, R.J. Moat // Materials & Design. - 2016. - Т. 112.

- С. 107-116.

[90] Das, A. Morphologies and characteristics of deformation induced martensite during tensile deformation of 304 LN stainless steel / A. Das, S. Sivaprasad, M. Ghosh, .PC. Chakraborti, S. Tarafder // Materials Science and Engineering: A. - 2008. - Т. 486.

- №. 1-2. - С. 283-286.

[91] Martin, S. Deformation Mechanisms in Austenitic TRIP/TWIP Steel as a Function of Temperature / S. Martin, S. Wolf, U. Martin, L. Krüger, D. Rafaja // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2016. - Т. 47. - №. 1. - С. 49-58.

[92] Tilak Kumar, J. V. Influence of strain rate and strain at temperature on TRIP effect in a metastable austenitic stainless steel / J.V. Tilak Kumar, J. Sudha, K.A.

Padmanabhan, A.V. Frolova, V.V. Stolyarov // Materials Science and Engineering: A. -2020. - Т. 777. - С. 139046.

[93] Qin, Z. Role of strain-induced martensitic phase transformation in mechanical response of 304L steel at different strain-rates and temperatures / Z. Qin, Y. Xia // Journal of Materials Processing Technology. - 2020. - Т. 280. - С. 116613.

[94] Xiong, Y. Effect of rolling temperature on microstructure evolution and mechanical properties of AISI316LN austenitic stainless steel / Y. Xiong, Y. Yue, T. He, Y. Lu, F. Ren, W. Cao Materials. - 2018. - Т. 11. - №. 9. - С. 1557.

[95] Xu, D. Effect of cold deformation on microstructures and mechanical properties of austenitic stainless steel / D. Xu, X. Wan, J. Yu, G. Xu, G. Li // Metals. -2018. - Т. 8. - №. 7. - С. 522.

[96] Odnobokova, M. Development of nanocrystalline 304L stainless steel by large strain cold working / M. Odnobokova, A. Belyakov, R. Kaibyshev // Metals. - 2015. - Т. 5. - №. 2. - С. 656-668.

[97] Горелик, С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов / С.С. Горелик, С.В. Добаткин, Л.М. Капуткина - Москва: МИСИС, 2005. - 430 с.

[98] Humphreys, F.J. Recrystallization and Related Annealing Phenomena / F.J. Humphreys, M. Hatherly - Оксфорд: Pergamon, 2012.-. 497 с.

[99] Canova, G.R. On the origin of shear bands in textured polycrystals / G.R. Canova, U.F. Kocks, M.G. Stout // Scripta Metallurgica. - 1984. - Т. 18. - №. 5. - С. 437-442.

[100] Wu, X. Deformation nanotwins suppress shear banding during impact test of CrCoNi medium-entropy alloy / X. Wu, M. Yang, P. Jiang, C. Wang, L. Zhou, F. Yuan, E. Ma // Scripta Materialia. - 2020. - Т. 178. - С. 452-456.

[101] Yang, Z. Strain rate dependent shear localization and deformation mechanisms in the CrMnFeCoNi high-entropy alloy with various microstructures / Z. Yang, M. Yang, Y. Ma, L. Zhou, W. Cheng, F. Yuan, X. Wu // Materials Science and Engineering: A. - 2020. - Т. 793. - С. 139854.

[102] Zhao, M. Study on Microstructural Evolution and Mechanical Behavior of Cold Rolled 316L Stainless Steel during Isothermal Annealing / M. Zhao, Y. Liu, L. Du

// Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2023. - T. 2566. - №. 1. - C. 012093.

[103] Sun, G.S. Microstructural evolution and recrystallization behavior of cold rolled austenitic stainless steel with dual phase microstructure during isothermal annealing / G.S. Sun, L.X. Du, J. Hu, R.D.K. Misra // Materials Science and Engineering: A. - 2018. - T. 709. - C. 254-264.

[104] Záhumensky, P. Corrosion resistance of 18Cr-12Ni-2,5Mo steel annealed at 500-1050°C / P. Záhumensky, S. Tuleja, J. Országová, J. Janovec, V. Siládiová // Corrosion Science. - 1999. - T. 41. - №. 7. - C. 1305-1322.

[105] Parvathavarthini, N. Influence of chemical composition, prior deformation and prolonged thermal aging on the sensitization characteristics of austenitic stainless steels / N. Parvathavarthini, R.K. Dayal // Journal of Nuclear Materials. - 2002. - T. 305.

- №. 2-3. - C. 209-219.

[106] Kain, V. Effect of cold work on low-temperature sensitization behaviour of austenitic stainless steels / V. Kain, K. Chandra, K.N. Adhe, P.K. De // Journal of nuclear materials. - 2004. - T. 334. - №. 2-3. - C. 115-132.

[107] Wasnik, D.N. Precipitation stages in a 316L austenitic stainless steel / D.N. Wasnik, G.K. Dey, V. Kain, I. Samajdar // Scripta Materialia. - 2003. - T. 49. - №. 2. -C. 135-141.

[108] Aydogdu, G.H. Determination of susceptibility to intergranular corrosion and electrochemical reactivation behaviour of AISI 316L type stainless steel / G.H. Aydogdu, M.K. Aydinol // Corrosion Science. - 2006. - T. 48. - №. 11. - C. 3565-3583.

[109] Terada, M. Investigation on the intergranular corrosion resistance of the AISI 316L(N) stainless steel after long time creep testing at 600°C / M. Terada, D.M. Escriba, I. Costa, E. Materna-Morris, A. F. Padilha // Materials Characterization. - 2008. - T. 59.

- №. 6. - C. 663-668.

[110] Lescur, A. Microstructural investigation and identification of intermetallic o-phase in solution annealed 316L-type austenitic stainless steel / A. Lescur, E. Stergar, J. Lim, S. Hertelé, R.H. Petrov // Materials Characterization. - 2021. - T. 182. - C. 111524.

[111] Sahlaoui, H. Experimental investigation and analytical prediction of a-phase precipitation in AISI 316L austenitic stainless steel / H. Sahlaoui, H. Sidhom // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2013. - T. 44. - №. 7. - C. 3077-3083.

[112] Bartova, K. Influence of 40% Cold Working and Annealing on Precipitation in AISI 316L Austenitic Stainless Steel / K. Bartova, M. Domankova, J. Barta, P. Pastier // Materials. - 2022. - T. 15. - №. 18. - C. 6484.

[113] Fang, K. Effect of Microstructure on Mechanical Properties of 316 LN Austenitic Stainless Steel / K. Fang, K. Luo, L. Wang // Coatings. - 2022. - T. 12. - №. 10. - C. 1461.

[114] Padilha, A.F. Decomposition of austenite in austenitic stainless steels / A.F. Padilha, P.R. Rios // ISIJ international. - 2002. - T. 42. - №. 4. - C. 325-327.

[115] Kozuh, S. Mechanical properties and microstructure of austenitic stainless steel after welding and post-weld heat treatment / S. Kozuh, M. Gojic, L. Kosec // Kovove materialy. - 2009. - T. 47. - №. 4. - C. 253-262.

[116] De Macedo Silva, E. Induced magnetic field used to detect the sigma phase of a 2205 duplex stainless steel / E. De Macedo Silva, J. P. Leite, J. P. Leite, W.M.L. Fialho, V.H.C. De Albuquerque, J.M.R. Tavares // Journal of Nondestructive Evaluation.

- 2016. - T. 35. - №. 2. - C. 28.

[117] Vach, M. Evolution of secondary phases in austenitic stainless steels during long-term exposures at 600, 650 and 800°C / M. Vach, T. Kunikova, M. Domankova, P. Sevc, E. Caplovic, P. Gogola, J. Janovec // Materials Characterization. - 2008. - T. 59. -№. 12. - C. 1792-1798.

[118] Calliari, I. Influence of isothermal aging on secondary phases precipitation and toughness of a duplex stainless steel SAF 2205 / I. Calliari, M. Zanesco, E. Ramous // Journal of Materials Science. - 2006. - T. 41. - №. 22. - C. 7643-7649.

[119] Miyazaki, A. Effect of NB on the proof strength of ferritic stainless steels at elevated temperatures / A. Miyazaki, K. Takao, O. Furukimi // ISIJ international. - 2002.

- T. 42. - №. 8. - C. 916-920.

[120] Sim, G.M. Effect of Nb precipitate coarsening on the high temperature strength in Nb containing ferritic stainless steels / G.M. Sim, J.C. Ahn, S.C. Hong, K.J.

Lee, K.S. Lee // Materials Science and Engineering: A. - 2005. - T. 396. - №. 1-2. - C. 159-165.

[121] Liu, Z. Functional gradients and heterogeneities in biological materials: Design principles, functions, and bioinspired applications / Z. Liu, M.A. Meyers, Z. Zhang, R.O. Ritchie // Progress in Materials Science. - 2017. - T. 88. - C. 467-498.

[122] Ji, W. Recent progress in gradient-structured metals and alloys / W. Ji, R. Zhou, P. Vivegananthan, M.S. Wu, H. Gao, K. Zhou // Progress in Materials Science. -2023. - T. 140. - C. 101194.

[123] Cheng, Z. Effect of volume fractions of gradient transition layer on mechanical behaviors of nanotwinned Cu / Z. Cheng, T. Wan, L. Bu, L. Lu // Acta Materialia. - 2023. - T. 242. - C. 118456.

[124] Shi, Y. Influence of grain size distribution on mechanical properties and HDI strengthening and work-hardening of gradient-structured materials / Y. Shi, Y. Wang, W. Shang, L. Wang, X. Zhang, H. Liu, Y. Wang, Z. Lv, S. Sun, D. Xu // Materials Science and Engineering: A. - 2021. - T. 811. - C. 141053.

[125] Wang, K. The preparation and performance of grain size gradient TWIP steel fabricated by laser heat treatment / K. Wang, A. Wei, Z. Shi, X. Chen, J. Lin, X. Tong, Z. Tao, X. Chen // Materials Science and Engineering: A. - 2019. - T. 743. - C. 294-300.

[126] Sun, Y.T. Superior mechanical properties and deformation mechanisms of a 304 stainless steel plate with gradient nanostructure / Y.T. Sun, X. Kong, Z.B. Wang // International Journal of Plasticity. - 2022. - T. 155. - C. 103336.

[127] Schey, J.A. Tribology in Metalworking: Friction, Lubrication, and Wear. Almere / J.A. Schey - Ohio: American Society for Metals, 1983.- 451 c.

[128] Yang, M. Back stress strengthening and strain hardening in gradient structure / M. Yang, Y. Pan, F. Yuan, Y. Zhu, X. Wu // Materials Research Letters. - 2016. - T. 4. - №. 3. - C. 145-151.

[129] Wu, X. Heterogeneous lamella structure unites ultrafine-grain strength with coarse-grain ductility / X. Wu, M. Yang, F. Yuan, G. Wu, Y. Wei, X. Huang, Y. Zhu // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2015. - T. 112. - №2. 47. - C. 1450114505.

[130] Tyumentsev, A.N. A new mechanism of localization of deformation in austenitic steels: I. The model of nonequilibrium phase (martensitic) transformations in fields of high local stresses / A.N. Tyumentsev, I.Y. Litovchenko, Y.P. Pinzhin, A.D. Korotaev, N.S. Surikova, S.L. Girsova, V.A. Nesterenkov // The Physics of Metals and Metallography. - 2003. - Т. 95. - №. 2. - С. 186-195.

[131] Tyumentsev, A.N. Crystal-lattice distortions upon the formation of localized-deformation bands via combined forward-plus-reverse martensitic transformations / A.N. Tyumentsev, I.Y. Litovchenko, N.V. Shevchenko, S.L. Girsova, A.D. Korotaev // The Physics of Metals and Metallography. - 2006. - Т. 101. - №. 3. -

C. 296-302.

[132] Литовченко, И. Ю. Эволюция структурно-фазовых состояний при больших пластических деформациях аустенитной стали 17Cr 14Ni 2Mo / И.Ю. Литовченко, А.Н. Тюменцев, Н.В. Шевченко, А.В. Корзников // Физика металлов и металловедение. - 2011. - Т. 112. - №. 4. - С. 436-448.

[133] Panov, D. Effect of cold swaging on the bulk gradient structure formation and mechanical properties of a 316-type austenitic stainless steel / D. Panov, R. Chernichenko, E. Kudryavtsev, D. Klimenko, S. Naumov, A. Pertcev // Materials. - 2022. - Т. 15. - №. 7. - С. 2468.

[134] Singh, G. Finite element analysis and experimental evaluation of residual stress of Zr-4 alloys processed through swaging / G. Singh, B. Kalita, K.I. Vishnu Narayanan, U.K. Arora, M.M. Mahapatra, R. Jayaganthan // Metals. - 2020. - Т. 10. -№. 10. - С. 1281.

[135] Panov, D. Gradient microstructure and texture formation in a metastable austenitic stainless steel during cold rotary swaging / D. Panov, E. Kudryavtsev, S. Naumov, D. Klimenko, R. Chernichenko, V. Mirontsov, N. Stepanov, S. Zherebtsov, G. Salishchev, A. Pertcev // Materials. - 2023. - Т. 16. - №. 4. - С. 1706.

[136] Zeng, Z. Gradient plasticity in gradient nano-grained metals / Z. Zeng, X. Li,

D. Xu, L. Lu, H. Gao, T. Zhu // Extreme Mechanics Letters. - 2016. - Т. 8. - С. 213-219.

[137] Wu, X.L. Combining gradient structure and TRIP effect to produce austenite stainless steel with high strength and ductility / X.L. Wu, M.X. Yang, F.P. Yuan, L. Chen, Y.T. Zhu // Acta Materialia. - 2016. - T. 112. - C. 337-346.

[138] Li, J. Design for strength-ductility synergy of 316L stainless steel with heterogeneous lamella structure through medium cold rolling and annealing / J. Li, B. Gao, Z. Huang, H. Zhou, Q. Mao, Y. Li // Vacuum. - 2018. - T. 157. - C. 128-135.

[139] Dudko, V. Ductile-brittle transition in a 9% Cr heat-resistant steel / V. Dudko, A. Fedoseeva, R. Kaibyshev // Materials Science and Engineering: A. - 2017. -T. 682. - C. 73-84.

[140] Abramova M.M. et al. Thermal stability and extra-strength of an ultrafine grained stainless steel produced by high pressure torsion / M.M. Abramova, N.A. Enikeev, X. Sauvage, A. Etienne, B. Radiguet, E. Ubyivovk, R. Valiev // Reviews on advanced materials science. - 2015. T. 43. - № 1-2. - C. 83-88.

[141] Abramova, M.M. Grain boundary segregation induced strengthening of an ultrafine-grained austenitic stainless steel / M.M. Abramova, N.A. Enikeev, R.Z. Valiev, A. Etienne, B. Radiguet, Y. Ivanisenko, X. Sauvage // Materials letters. - 2014. - T. 136.

- C. 349-352.

[142] Chen, Y. Microstructure, strain hardening behavior, segregation and corrosion resistance of an electron beam welded thick high-Mn TWIP steel plate / Y. Chen, G.M. Liu, H.Y. Li, X.M. Zhang, H. Ding // Journal of Materials Research and Technology. - 2023. - T. 25. - C. 1105-1114.

[143] Hall, E.O. The deformation and ageing of mild steel: II Characteristics of the Luders deformation / E.O. Hall // Proceedings of the physical society. Section B. - 1951.

- T. 64. - №. 9. - C. 742-747.

[144] Petch, N.J. The ductile-brittle transition in the fracture of a-iron: I / N.J. Petch // Philosophical Magazine. - 1958. - T. 3. - №. 34. - C. 1089-1097.

[145] Wu, X. Extraordinary strain hardening by gradient structure / X.L. Wu, P. Jiang, L. Chen, F. Yuan, Y.T. Zhu // Proceedings of the National Academy of Sciences.

- 2023. - T. 111. - №. 20. - C. 7197-7201.

[146] Gao, H. Mechanism-based strain gradient plasticity - I. Theory / H. Gao, Y. Huang, W.D. Nix, J.W. Hutchinson // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. -1999. - T. 47. - №. 6. - C. 1239-1263.

[147] Zhu, Y. Perspective on hetero-deformation induced (HDI) hardening and back stress / Y. Zhu, X. Wu // Materials Research Letters. - 2019. - T. 7. - №. 10. - C. 393-398.

[148] Zhu, Y. Heterostructured materials: superior properties from hetero-zone interaction / Y. Zhu, K. Ameyama, P.M. Anderson, I. J. Beyerlein, H. Gao, H. S. Kim, E. Lavernia, S. Mathaudhu, H. Mughrabi, R. O. Ritchie, N. Tsuji, X. Zhang X. Wu //Materials Research Letters. - 2021. - T. 9. - №. 1. - C. 1-31.

[149] Ashby, M.F. The deformation of plastically non-homogeneous materials / M.F. Ashby // The Philosophical Magazine: A Journal of Theoretical Experimental and Applied Physics. - 1970. - T. 21. - №. 170. - C. 399-424.

[150] Gao, H. Geometrically necessary dislocation and size-dependent plasticity / H. Gao, Y. Huang // Scripta Materialia. - 2003. - T. 48. - №. 2. - C. 113-118.

[151] Wilson, D.V. Influences of cell walls and grain boundaries on transient responses of an if steel to changes in strain path / D.V. Wilson, P.S. Bate // Acta metallurgica et materialia. - 1994. - T. 42. - №. 4. - C. 1099-1111.