Триботехнические свойства высокоазотистых аустенитных Cr-Ni-Mn сталей в среде жидкого азота тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Черненок Дмитрий Владимирович

• Черненок Дмитрий Владимирович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Черненок Дмитрий Владимирович

Введение

Глава 1. Состояние проблемы износостойкости азотосодержащих аустенитных Сг-№ и Сг-Мп-№ сталей при трении скольжения к началу настоящей работы

1.1. Износостойкость при трении скольжения коррозионностойких азотосодержащих аустенитных сталей при комнатной температуре

1.1.1.Влияние условий проведения испытаний (скорости скольжения и приложенной нагрузки) на износостойкость азотосодержащих коррозионностойких аустенитных сталей

1.1.2. Влияние структуры на износостойкость азотосодержащих аустенитных сталей

1.2. Влияние повышенных температур на износостойкость азотосодержащих коррозионностойких аустенитных сталей

1.3. Износостойкость аустенитных коррозионностойких сталей в условиях низких температур

1.4. Влияние структурного состояния на механические свойства и износостойкость высокоазотистой аустенитной коррозионностойкой стали 05Х22АГ15Н8М2Ф

Заключение

Глава 2. Материалы и методы исследования

Химический состав исследуемой стали

Ковка и прокатка

Термическая обработка

Испытания на износостойкость

Оптическая металлография

Электронная сканирующая микроскопия с использованием МРСА

Испытания на растяжение

Испытания на ударный изгиб

Рентгеноструктурный и рентгенофазовый анализ

Микротвердость и склонность сталей к деформационному двойникованию от нагрузки

Определение наличия магнитных фаз

2

Глава 3. Влияние температуры закалки и холодной прокатки на износостойкость высокоазотистой стали 05Х22АГ15Н8М2Ф при трении скольжения в среде жидкого азота (-196°С)

3.1. Влияние термической обработки на износостойкость при -196°С высокоазотистой коррозионностойкой аустенитной стали 05Х22АГ15Н8М2Ф

3.2. Влияние холодной пластической деформации (холодной прокатки) на износостойкость высокоазотистой аустенитной стали 05Х22АГ15Н8М2Ф в условиях криогенной температуры

Выводы по 3-й главе

Глава 4. Влияние условий испытания (скорости скольжения и приложенной нагрузки) на износостойкость высокоазотистых коррозионностойких Сг-Мп-№ сталей

4.1.Износостойкость Сг-Мп-№ сталей при комнатной (+20°С) и криогенной (-196°С) температуре

4.2. Влияние скорости скольжения и приложенной нагрузки на износостойкость высокоазотистых Сг-Мп-М сталей при -196°С

4.3. Влияние ЭДУ на стабильность аустенита и деформационное упрочнение высокоазотистых аустенитных сталей при трении скольжения

Выводы по главе

Выводы по работе

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Триботехнические свойства высокоазотистых аустенитных Cr-Ni-Mn сталей в среде жидкого азота»

Введение

Проблема повышения надежности и долговечности узлов трения многих машин и приборов, изготовленных из коррозионностойких аустенитных сталей, связана с ужесточением режимов эксплуатации деталей машин и механизмов, увеличением мощностей, нагрузок, скоростей и других параметров. Это приводит к сокращению срока службы ответственных деталей и элементов конструкций, работающих в парах трения скольжения (шаровые криогенные краны, предохранительные клапаны, элементы датчиков давления резервуаров хранения и транспортировки сжиженных природных газов) при низких температурах, вследствие их низкой износостойкости.

Для материалов, использующихся в криогенной технике и работающих в условиях высоких циклических, динамических, статических нагрузок и в условиях агрессивной среды, необходимо выполнение ряда требований: обеспечение высокой исходной прочности в сочетании с достаточной пластичностью и вязкостью при температурах до -269°С, малой чувствительности к наличию концентраторов напряжений, высокое сопротивление коррозии, технологичность, включающая возможность получения широкого сортамента в металлургическом производстве, свариваемости и др.[1-5]. Наиболее широкое применение из коррозионностойких аустенитных сталей в низкотемпературной технике получили стали типа 08Х18Н9Т (ЛШ 304) и 03Х17Н13М2 (ЛШ 316). Однако существенным недостатком этих сталей является низкая статическая и циклическая прочность при +20°С. С понижением температуры, энергия дефектов упаковки (ЭДУ) сталей 08Х18Н9Т и 03Х17Н13М2 значительно снижается, что приводит к снижению стабильности аустенита при пластической деформации и образованию мартенсита [6-8]. Вследствие этого увеличивается хрупкость, снижается пластичность, ударная вязкость и износостойкость сталей 08Х18Н9Т и 03Х17Н13М2 в условиях пониженных температур [8-11] и ограничивается применение этих сталей в нагруженных

4

узлах немагнитных машин и механизмов, работающих в условиях трения скольжения и криогенной среды.

Одним из способов решения этой проблемы является легирование сталей азотом. Азот как легирующий элемент в стали стабилизирует аустенит по отношению к мартенситному превращению, обеспечивает высокое твердорастворное и деформационное упрочнение аустенита, от которого зависит износостойкость [16]. Исследования износостойкости высокоазотистых коррозионностойких аустенитных сталей показали, что они перспективны для замены сталей 08Х18Н9Т и 03Х17Н13М2 в узлах и конструкциях, подвергающихся высоким циклическим, статическим и динамическим нагрузкам в агрессивной среде.

Важной характеристикой структуры азотистых аустенитных сталей является энергия дефектов упаковки (ЭДУ), от величины которой зависит механизм деформации, упрочнение и как следствие износостойкость. Установление взаимосвязи между ЭДУ и износостойкостью азотистых аустенитных сталей будет способствовать оптимизации химического состава и режимов термопластической обработки, обеспечивающих высокую износостойкость в условиях трения скольжения при криогенных температурах.

Исходя из вышеуказанного, в данной диссертационной работе определены благоприятные режимы предварительной обработки, при которой достигается структурное состояние, обеспечивающее высокие значения износостойкости высокоазотистой аустенитной

коррозионностойкой Сг-Мп-М стали 05Х22АГ15Н8М2Ф в условиях трения скольжения в самосопряженной системе при -196°С в среде жидкого азота. Применение обработанной таким образом стали 05Х22АГ15Н8М2Ф позволит значительное повысить надежность и долговечность деталей машин и механизмов, работающих в условиях износа при низких температурах, по сравнению с ранее используемой в этих целях сталью 08Х18Н9Т.

Степень разработанности темы исследования. Успешно работали по различным аспектам износостойкости коррозионностойких азотосодержащих сталей О.А. Банных, И.О. Банных, В.М. Блинов, Е.В. Блинов, В.Г. Гаврилюк, Л.Г. Коршунов, Н.А. Наркевич, В.В. Сагарадзе, Л.М. Капуткина, М.В. Костина.

К настоящему времени износостойкость высокоазотистых аустенитных коррозионностойких Cr-Mn сталей при комнатной температуре изучена достаточно подробно. Менее исследована износостойкость высокоазотистых аустенитных Cr-Mn-Ni сталей при трении скольжения в условиях низких температур. Наличие указанных данных позволит повысить надежность и долговечность высоконагруженных деталей и элементов конструкций, работающих в условиях одновременного воздействия высоких статических, циклических, динамических нагрузок, агрессивной среды и трения в криогенной среде.

В работах, проведенных в ИМЕТ РАН, было показано, что высокоазотистая хромомаргенцевоникелевая сталь 05Х22АГ15Н8М2Ф стабильна к фазовым y^s^a превращениям и обладает уникальным сочетанием высоких механических свойств, технологических, физических и существенно превосходит по сопротивлению коррозии и износостойкости стали типа Х18Н10 при +20°С.

Целью настоящей работы являлось повышение износостойкости высокоазотистой аустенитной коррозионностойкой Cr-Mn-Ni стали 05Х22АГ15Н8М2Ф при трении скольжения в среде жидкого азота за счет выбора благоприятного режима предварительной термопластической обработки.

Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:

Исследование влияния структурного состояния, сформированного в процессе предварительной термической (закалка и отпуск) и деформационной (холодная прокатка) обработки, на износостойкость стали

05Х22АГ15Н8М2Ф в условиях трения скольжения в самосопряженной системе при -196°С;

Исследование износостойкости образцов стали 05Х22АГ15Н8М2Ф в условиях трения скольжения в самосопряженной системе при -196°С при разных значениях приложенной нагрузки и скорости скольжения;

Установление взаимосвязи между стабильностью аустенита и энергией дефектов упаковки аустенитных азотистых сталей и их износостойкостью в условиях трения скольжения.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

• Показана взаимосвязь между износостойкостью и энергией дефектов упаковки (ЭДУ) Сг^п^ и Cr-Mn-Ni-N аустенитных сталей. Высокие значения износостойкости этих сталей достигаются при значениях энергии дефектов упаковки 15-35 мДж/м , когда деформация при трении происходит микродвойникованием.

• Установлено, что износостойкость при трении скольжения высокоазотистой стали 05Х22АГ15Н8М2Ф при -196°С определяется в большей мере степенью деформационного упрочнения азотистого аустенита в процессе испытаний.

• Выявлено, что легирование низкоуглеродистой коррозионностойкой стали 05Х22 0,50%^ 14-15%^, 7-8%М и 1-2%^ может обеспечить ей высокую износостойкость при +20 и -196°С без у^е^а мартенситного превращения, когда имеет место сохранение немагнитности стали.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

• Определен благоприятный режим предварительной обработки стали 05Х22АГ15Н8М2Ф (закалка от 1100°С в воду), обеспечивающий максимальную износостойкость данной стали в условиях трения скольжения в самосопряженной системе при -196°С,

• Показано, что применение высокоазотистой стабильной аустенитной стали 05Х22АГ15Н8М2Ф, которая после соответствующей

7

термообработки по износостойкости в условиях трения скольжения в самосопряженной системе при -196°С в 3 раза превосходит традиционно применяемую для этих условий трения сталь 08Х18Н9Т, позволит значительно повысить надежность и долговечность деталей машин и механизмов, работающих в условиях износа при низких температурах. Положения, выносимые на защиту.

• Установлена взаимосвязь износостойкости со стабильностью аустенита и энергией дефектов упаковки азотистых Сг-Мп и Сг-Мп-М сталей.

• Определены особенности работы высокоазотистой Сг-Мп-№ стали 05Х22АГ15Н8М2Ф при трении скольжения в условиях криогенной температуры (-196°С): влияние структуры, сформированной в процессе предварительной термопластической обработки на износостойкость стали 05Х22АГ15Н8М2Ф и изменение интенсивности изнашивания в зависимости от приложенной нагрузки и скорости скольжения.

• Выявлен режим термопластической обработки для стали 05Х22АГ15Н8М2Ф, обеспечивающий максимальную износостойкость за счет формирования однофазной структуры азотистого аустенита в данной стали.

Методология и методы исследования. Работа включает комплекс исследований, основанных на использовании совокупности современных научных методов, применяемых в области материаловедения: рентгенофазовый анализ, оптическая и сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) с локальным микрорентгеноспектральным анализом, просвечивающая электронная микроскопия. Лабораторные исследования механических свойств материалов проводились по стандартным методикам с использованием разрывной машины INSTRON-3382.

Достоверность научных положений, результатов и выводов подтверждается комплексным применением современных установок и

методов исследования структуры и свойств материалов, согласованностью полученных результатов с литературными данными.

Личный вклад соискателя. Соискатель принимал участие в постановке задач и экспериментов, самостоятельно анализировал их результаты. Эксперименты и испытания выполнены им лично, либо с его непосредственным участием. Анализ полученных результатов и подготовка публикаций выполнены при участии соавторов.

Апробация результатов. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на 6 всероссийских и международных конференциях: XIX - XXI Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов», Москва, ИМЕТ РАН. 2022, 2023, 2024; L - LI Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения», Москва, МАИ. 2024, 2025; 62-й Международной научной студенческой конференции «МНСК-2024», Новосибирск, НГУ. 2024.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из которых 4 - статьи, опубликованные в рецензируемых журналах, индексируемых в базе данных RSCI и рекомендованных ВАК. Список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Объем диссертации составляет 149 страниц, включая 69 рисунков, 33 таблиц и список литературы из 116 наименований.

Глава 1. Состояние проблемы износостойкости азотосодержащих аустенитных Сг-М и Сг-Мп-М сталей при трении скольжения к началу настоящей работы

1.1. Износостойкость при трении скольжения коррозионностойких азотосодержащих аустенитных сталей при комнатной температуре

На сопротивление износу аустенитных сталей систем Сг-Мп-К и Сг-Мп-М-К в условиях сухого трения скольжения при комнатной температуре большое влияние оказывают условия проведения испытаний (среда испытания, прилагаемая нагрузка, скорость скольжения) и структурно-фазовые параметры (наличие мартенсита деформации, морфология и характер распределения частиц нитридов).

1.1.1.Влияние условий проведения испытаний (скорости скольжения и приложенной нагрузки) на износостойкость азотосодержащих коррозионностойких аустенитных сталей

Повышение износостойкости высокоазотистых (К > 0,50%) Сг-Мп-К и Сг-М-Мп-К сталей со стабильным аустенитом в большей мере достигается за счет высокого их твердорастворного и деформационного упрочнения без образования мартенсита деформации [16]. Стали, легированные азотом (0,3 - 1,2%К), превосходят по износостойкости стали 12Х18Н10Т и 110Г13Л в условиях скользящего, абразивного и окислительно-абразивного износа [1626].

Износостойкость стабильных аустенитных коррозионностойких сталей

системы Сг-М-Мп-Ы при изменении скорости скольжения и нагрузки в

условиях комнатной температуры изучена в работах [27-30]. Показано, что

азотистые стали 08Х21Г11АН6 (с 0,55%К), 03Х20Н14Г6М2АБФ( с 0,3%К) и

04Х20Н6Г11М2АБФ(с 0,4%К) при нагрузках 10-294 Н не претерпевают

фазовых превращений в отличие от сталей типа Х18Н9Т [27,28]. С

повышением содержания азота в стали 03Х20Н14Г6М2АБФ от 0,3%К до

0,4%К ее интенсивность износа падает от 6,4 до 2,7 (таблица 1.1). Сталь

10

03Х20Н14Г6М2АБФ (с 0,3%К) по сопротивлению адгезионному изнашиванию находится на уровне стали 12Х18Н9. Сталь 04Х20Н6Г11М2АБФ (с 0,4%К) в 2-3 раза превосходит по износостойкости стали 12Х18Н9 и 03Х20Н14Г6М2АБФ (с 0,3%К) и имеет более низкий коэффициент трения (1 = 0,37-0,38 против f = 0,42-0,43 у стали 03Х20Н14Г6М2АБФ (с 0,3%К)).

Таблица 1.1. Интенсивность адгезионного изнашивания (Ш), коэффициент трения (1), микротвердость на поверхности трения (Нп ) и средняя плотность дислокаций (р) в поверхностном слое толщиной 5 мкм аустенитных сталей, испытанных в паре со сталью 45 [28]

Сталь Термическая обработка Ш, 10-7 { Нп МПа р х 1012 -2 см

03Х20Н14Г6МАБФ (0,3%К) Закалка от 1150°С 6,4 0,42 5910 4,0

04Х20Н6Г11М2АБФ-Ш (0,4%Я) 2,7 0,38 6010 2,9

12Х18Н9 5,9 0,38 7100 -

На рисунке 1.1 приведена структура поверхностного слоя стали 04Х20Н6Г11М2АБФ (с 0,4%К), подвергнутой воздействию трения скольжения. Непосредственно вблизи поверхности трения формируются нанокристаллические аустенитные структуры с размером кристаллитов 10100 нм. С увеличением расстояния от поверхности трения наблюдается уменьшение дисперсности кристаллов аустенита, обусловленное снижением контактных напряжений и, соответственно, интенсивности пластической деформации по глубине поверхностного слоя сталей. На глубине около 10 мкм располагается слой, имеющий ультрамелкокристаллическую аустенитную структуру, которая характеризуется большой неоднородностью в размерах у-кристаллов, а также наличием значительной текстуры [28].

Рисунок 1.1. Структура поверхностного слоя толщиной 5 мкм (а, б) и 10 мкм (в, г) горячекатаной стали 04Х20Н6Г11М2А0.4БФ-Ш, подвергнутой изнашиванию в паре со сталью 45: а, в - светлопольные изображения; б, г - темнопольные изображения в

рефлексе (111)у [28]

По данным рентгеновского фазового анализа, в деформированном слое толщиной 5 мкм стали 12Х18Н9 возникает большое количество (до 90%) а'-мартенсита. При этом мартенсит, как и аустенит, имеет нанокристаллическое строение (рисунок 1.2). Сталь 12Х18Н9 с нанокристаллической двухфазной (а'+у) структурой имеет высокую микротвердость - 7100 МПа (таблица 1.1). Однако по сопротивлению изнашиванию сталь 12Х18Н9 уступает однофазной аустенитной азотистой стали 04Х20Н6Г11М2АБФ (с 0,4%К) с меньшей микротвердостью (~6000 МПа) из-за образования при повышенной нагрузке (294Н) при испытании нанокристаллического а'-мартенсита с повышенной хрупкостью, а также активным адгезионным взаимодействием образцов с контртелом из стали 45 [28].

Рисунок 1.2. Структура поверхностного слоя стали 12Х18Н9 после адгезионного изнашивания в паре со сталью 45: а, б - светлопольное и темнопольное (в рефлексах

(111)у + (110)а) изображения [28] Влияние скорости скольжения и приложенной нагрузки на износостойкость азотосодержащих сталей системы Сг-Мд-М в условиях сухого трения скольжения изучено в работе [29]. Показано, что испытание на трение образцов из высокопрочной азотосодержащей аустенитной стали 04Х20Н6Г11М2АФБ (с 0,45%К) после горячей деформации при нагрузке 5Н с увеличением скорости скольжения от 0,1 до 0,2 м/с приводит к снижению интенсивности изнашивания (Ш) с 7,0810-4 до 6,6110-4 мм3/(Нм). Увеличение скорости скольжения до 0,3м/с повышает интенсивность изнашивания до 8,1710-4 мм3/(Нм) (рисунок 1.3, а) несмотря на повышение поверхностной твёрдости в зоне трибоконтакта: с 375 НУ1 при скорости скольжения 0,1 м/с до 475 НУ1 при скорости скольжения 0,3 м/с (рисунок 1.3, г). Снижение интенсивности изнашивания стали 04Х20Н6Г11М2АФБ (с 0,45%К) связано с деформационным упрочнением поверхностных слоев, что характерно для аустенитных сталей со стабильной структурой [29]. При нагрузках 10 и 20 Н увеличение скорости скольжения до 0,3 м/с при испытаниях на сухое трение стали 04Х20Н6Г11М2АФБ(с 0,45%К) приводит к снижению интенсивности изнашивания, что связано с интенсивным упрочнением поверхностных слоев и проникновением деформации на большую глубину [29]. При нагрузке 20 Н с увеличением скорости скольжения снижается интенсивность изнашивания контртела, что связано с

выглаживанием поверхности азотсодержащей стали 04Х20Н6Г11М2АФБ (с 0,45%К) и формированием низкого коэффициента трения (ц = 0,45) (рисунок 1.3, в) [29].

8,5

8,0

X 7,5

о 7.0

л % 6,5

тг " О 6,0

* 5,5

5,0

о..

-......:я-<

0,1

0,15 0,2 0,25 V, м/с

а)

-х-- — 0,3

2,5

'ЯЦОп-X

Ч 1,5

&

Ь

■о

0,5

0,1 0.15 0,2 0.25 0,3 V, м/с

б)

0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4

........

о-""' —

"""О

\

Ъ

450-500 НУ; 500-550 НУ1 450-500 НУГ

400-450 НУ:

350-40^НУГ^\

0,3

0,2 |

ол

од

0,15

0,2 V, м/с

0,25

0,3

10

20

в)

г)

Рисунок 1.3. Интенсивность изнашивания (Ш) образца из стали 04Х20Н6Г11М2АФБ (0,4%Н) после горячей деформации (а) и контртела из стали ШХ15 (б), изменение коэффициента трения (ц) (в) при нагрузках 5 Н (о) 10 Н (А) и 20 Н (□) и твёрдость дорожки скольжения в зависимости от параметров испытаний (г) [29] В работе [29] показано, что изменение интенсивности изнашивания при трении образцов из стали 04Х20Н6Г11М2АФБ(с 0,45%К) после термической обработки в зависимости от скорости скольжения при нагрузках 5 и 10 Н имеет схожий характер с образцами после горячей деформации в условиях испытаний при нагрузке 5Н. При увеличении скорости скольжения от 0,1 до 0,2 м/с происходит снижение интенсивности изнашивания этой стали за счет упрочнения поверхности, а дальнейшее увеличение скорости скольжения до 0,3 м/с приводит к росту Ш из-за выкрашивания участков поверхности (рисунок 1.4, а). При нагрузке 20 Н с увеличением скорости скольжения от

0,1 до 0,3 м/с интенсивность изнашивания стали 04Х20Н6Г11М2АФБ (с 0,4%К) повышается. Однако рост величины Ш при скорости 0,3 м/с изменяется незначительно. По данным [29] это свидетельствует о преобладании механизма упрочнения над изнашиванием и выкрашиванием участков поверхности из-за перераспределения деформации по глубине образца. Максимальная интенсивность изнашивания контртела при испытании на сухое трение скольжения стали 04Х20Н6Г11М2АФБ(с 0,45%К) реализуется при нагрузке на шарик 20Н и скорости скольжения образца относительно контртела 0,3 м/с (рисунок 1.4, б). Наибольшие значения твёрдости (535НУ0 стали 04Х20Н6Г11М2АФБ(с 0,4%К) формируются после испытаний на износ при нагрузке 20Н и скорости скольжения 0,1м/с (рисунок 1.4, г) [29].

8,0 О Л5

л

£ 7,0о.

| 6,5

Ъ6>°

г- 5,5

5,0

0,1

--о-'

0,15 0,2 0,25 V, м/с

а)

.-А

0,3

б)

0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

О" Г—1

.........'¿А

350- 450-500 НУх

400

НУ1 400-450 НУх \ 500-550

0,3

о

0,2

0,1

0,1

0,15

0,2 V, м/с

0,25

0,3

10 кн

20

в)

г)

Рисунок 1. 4. Интенсивность изнашивания образца из стали 04Х20Н6Г11М2АФБ (0,4%К) после термической обработки (а) и контртела из стали ШХ15-ШД (б), изменение коэффициента трения пары трения (в) при нагрузках 5 Н (о) 10 Н (А) и 20 Н (□) и твёрдость дорожки скольжения в зависимости от параметров испытаний (г) [29]

Сравнительный анализ интенсивности изнашивания образцов стали 04Х20Н6Г11М2АФБ (с 0,45%К) после испытаний на трение при нагрузках 10-20Н и скоростях скольжения 0,1-0,3 м/с (рисунок 1.5, а) показал, что наилучшей износостойкостью (Ш= 5,23 10-4мм3/(Нм) обладает образец из стали 04Х20Н6Г11М2АФБ (с 0,45%К), подвергнутый предварительной горячей деформации, испытанный при скорости скольжения 0,3 м/с и нагрузке 20 Н. После испытаний дорожка скольжения данного образца упрочнилась до 540ИУ1, что обеспечило наилучшую износостойкость. Образец после термической обработки, испытанный при скорости скольжения 0,1 м/с и нагрузке 20Н, имевший твёрдость контактной поверхности 535 ИУ1 (рисунок 1.5, б), претерпел больший износ поверхности трибоконтакта. При одинаково высокой твердости поверхности износостойкость зависит от структурного состояния стали [29].

□ атюи "В20Н

1,0 8,0 зр- 6,0

% 4,0

-тг

о

2,0 0,0

0,2

V, м/с

0,3

а)

□ §35Н иш ЮН

2 ОН

2,5 2

¡1,5

I 1

0,5 0

0,1

I

0,2 V, м/с

0,3

б)

Рисунок 1.5. Интенсивность изнашивания (1Ь) (а) и степень упрочнения (б) образцов из стали 04Х20Н6Г11М2АФБ после горячей деформации (сплошной цвет) и термической

обработки (штриховка) [29]

В работе [30] показано, что однофазные аустенитные стали системы Сг-Мп-Ы при изменении параметров испытаний могут претерпевать мартенситное у^-е^-а превращение при деформации в условиях комнатных температур. Стабильность аустенита азотосодержащих сталей Х18Г19А (с 0,40%Ы), Х18Г19А (с 0,50%Ы), и Х18Г22А(с 0,80%Ы) зависит от концентрации азота (таблица 1.2) [30].

Таблица 1.2. Количество мартенсита и концентрация деформационных дефектов упаковки аустенитных сталей в поверхностном слое толщиной 5 мкм, испытанных в паре

со сталью 45 без смазки на воздухе (У=0,07 м/с; Р=294 Н) [30]

Сталь Количество а - мартенсита в слое ~ 5 мкм, % Концентрация деформационных дефектов упаковки

05Х7Г19Н4МА(0,20%Ы) - 0,017

14Х18Г19А(0,40%К) 15 0,020

10Х18Г19А(0,50%К) 15 0,021

05Х18Г22А(0,80%^ 10 0,066

110Г13 - 0,20

12Х18Н9 90 -

Износостойкость азотосодержащих сталей 14Х18Г19А(с 0,40%Ы), 10Х18Г19А(с 0,50%Ы), 05Х18Г22А(с 0,80%Ы) во многом зависит от параметров проведения испытаний и связана с деформационным упрочнением азотистого аустенита [30]. При сравнительно малых скоростях скольжения (0,35 - 1,5 м/с) азотосодержащие стали 14Х18Г19А(с 0,40%Ы), 10Х18Г19А(с 0,50%Ы), 05Х18Г22А(с 0,80%Ы) не имеют преимущества в износостойкости перед сталью 110Г13. Увеличение скорости скольжения до 4,5 м/с, обусловливающее повышение температуры в поверхностном слое исследуемых сталей от 100-200°С (V = 1,5м/с) до 500°С, приводит к усилению адгезионного взаимодействия поверхностей трения сталей. Вследствие этого, в интервале скоростей 1,5 - 4,5 м/с интенсивность изнашивания стали 110Г13 резко (примерно на порядок) возрастает, приобретая характер теплового схватывания. У азотосодержащих

аустенитных сталей 14Х18Г19А(с 0,40%К), 10Х18Г19А(с 0,50%К), 05Х18Г22А(с 0,80%Ы) тепловое схватывание выражено значительно слабее, чем у стали Гадфильда. Увеличение содержания азота от 0,38 до 0,83% исследуемых хромомарганцевых аустенитных сталей заметно снижает интенсивность их изнашивания при скоростях скольжения 3,0 и 4,5 м/с (рисунок 1.6) [30].

Рисунок 1.6. Влияние скорости скольжения (V) на интенсивность изнашивания (Ш) и коэффициент трения (К) сталей Х18Г19А(0,40%К)(1), Х18Г19А(0,50%К) (2), Х18Г22А(0,80%К) (3) и 110Г13(4) [30] В таблице 1.3 приведены результаты металлографического и рентгеноструктурного исследования поверхностных слоев образцов из аустенитных сталей 14Х18Г19А (с 0,40%К), 10Х18Г19А(с 0,50%К) и 05Х18Г22А(с 0,80%К) толщиной около 5 мкм, испытанных при скорости скольжения 4,5 м/с. Несмотря на интенсивный фрикционный нагрев, в

поверхностном слое азотосодержащих аустенитных сталей регистрируются

12 2

весьма высокая средняя плотность дислокаций (1-2x10 см ) и значительный уровень микротвердости. С ростом содержания азота в рассматриваемых сталях плотность дислокаций и микротвердость в их поверхностном слое

заметно возрастают. У стали 110Г13 данные характеристики структуры и прочности поверхностного слоя значительно ниже, чем у сталей 14Х18Г19А (с 0,40%N), 10Х18Г19А(с 0,50%N) и 05Х18Г22А(с 0,80%N) [30].

Таблица 1.3. Физическое уширение рентгеновской линии (111) (в), плотность дислокаций (р) и микротвердость (Нп ) поверхности трения аустенитных сталей X18ri9A(0,40%N), X18ri9A(0,50%N), X18r22A(0,80%N), испытанных при скорости

скольжения 4,5 м/c в паре со сталью Х12М [30]

Сталь в, мин in12 -2 р* 10 , см Нп, МПа

14X18r19A(0,40%N) 24 1,0 5600

10X18r19A(0,50%N) 25 1,0 6400

05X18r22A(0,80%N) 37 2,2 7400

100Г13 16 0,4 5700

В работах [13,25] показано, что дополнительное легирование азотистых (N>0,3%) Сг-Мп сталей кремнием повышает сопротивление адгезионному и абразивному изнашиванию. Добавка кремния (3 - 4,5%) в стали 10Х15Г23С4А(с 0,20%Щ 10Х16Н3С4А(с 0,30%^> и 10Х19Г20НС4А(с 0,50%^ приводит к образованию многочисленных плоских дислокационных скоплений - мультиполей в структуре этих сталей, препятствующих поперечному скольжению дислокаций (рисунок 1.7). По мнению авторов [31], это свидетельствует о склонности сталей 10Х15Г23С4А(с 0,20%Щ 10Х16Н3С4А(с 0,30%^> и 10Х19Г20НС4А(с 0,50%^> к планарному скольжению. Дислокации, входящие в мультиполи, расщепляются с образованием дефектов упаковки (д.у.), что характеризует очень низкую ЭДУ (~10МДж/м2) аустенита сталей 10Х15Г23С4А(с 0,20%Щ 10Х16Н3С4А(с 0,30%Щ 10Х19Г20НС4А(с 0,50%N) и повышает их прочность и теплостойкость [30].

В работе [32] показано, что с увеличением нагрузки от 5 до 20Н при скорости скольжения 0,025 м/с в стали 0,044С-18,4Cг-15,8Mn-0,66N большую роль в повышении износостойкости играет деформационное упрочнение азотистого аустенита (рисунок 1.8).

а)

б)

в)

Рисунок 1.7. Электронные микрофотографии дислокационной структуры закаленных (1100°С) сталей: а)10Х15Г23С4А(0,20%К), б)10Х16Н3С4А(0,30%К) и в)10Х19Г20НС4А(0,50%К), светлопольные изображения (х55000) [30]

а) б)

Рисунок 1.8. Микроструктура стали 0,044С-18,4Сг-15,8Мп-0,66К до испытаний на сухое трение скольжение (а) и скорость износа стали при разной приложенной

нагрузке (б) [32]

На рисунке 1.9 приведены микрофотографии изношенной поверхности стали 0,044С-18,4Сг-15,8Мп-0,66М В работе [32] определено, что при

нагрузке 5 и 10Н пара трения выдавливала материал с поверхности, который оставался в области контакта образца и контртела, образуя множество дефектов, таких как канавки, надрывы и расслоения (рисунок 1.9, а, б). Наличие данных дефектов характерно для абразивного и адгезионного механизма износа. Увеличение нагрузки до 15-20Н приводило к образованию микровыпуклостей и большему отслаиванию материала образца, прилипающего к контртелу. То есть механизм износа менялся от абразивно-адгезионного (при 5-10Н) на адгезионный (при 15-20Н). Сталь 0,044С-18,4Cг-15,8Mn-0,66N не претерпевала мартенситного превращения в процессе испытаний на сухое трение [32].

Рисунок 1.9. Изображения изношенной поверхности Сг-Мп-№ стали при различных нагрузках: а - 5Н, б - 10Н, в - 15Н, г - 20Н (СЭМ) [32]

В работе [33] изучали сопротивление износу аустенитной

азотосодержащей стали 07Х17АГ18(с 0,53%N) после закалки на твердый

раствор от 1100°С в воду и фрикционной обработки. Для фрикционной

обработки применяли инструмент в виде сферического индентора из

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Черненок Дмитрий Владимирович, 2026 год

Список литературы

1. Ульянин Е.А., Сорокина Н.А. Стали и сплавы для криогенной техники. -М.: Металлургия, 1984. - 208с.

2. Банных О.А., Ковнеристый Ю.К. Стали для работы при низких температурах // Металлургия - 1969. 191с.

3. Патент № 2652934 C1 Российская Федерация, МПК C22C 38/08, C21D 8/00. Конструкционная деформируемая аустенитная немагнитная теплостойкая криогенная сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки : № 2016146523 : заявл. 28.11.2016 : опубл. 03.05.2018 / М. Р. Филонов, В. Е. Баженов, А. Г. Глебов [и др.] ; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС".

4. Effect of Nitrogen Addition on Physicochemical Properties and Corrosion Resistance of Corrosion-Resistant Steels / L. M. Kaputkina, I. V. Smarygina, D. E. Kaputkin [et al.] // Metal Science and Heat Treatment. - 2015. - Vol. 57, No. 7-8. - P. 395-401. - DOI 10.1007/s11041-015-9895-1.

5. Актуальные проблемы прочности / В. П. Алехин, А. В. Белый, С. П. Беляев [и др.]. - Витебск : Витебский государственный технологический университет, 2010. - 435 с.

6. Дюлье О., Наттинг Дж. Влияние легирующих элементов на ЭДУ в Fe— Ni—Cr сплавах с аустенитной структурой / Высоколегированные стали. М.: Металлургия, 1969. С. 287—299.

7. Влияние легирующих элементов замещения на энергию дефектов упаковки аустенитных сталей / В. М. Блинов, И. О. Банных, Е. И. Лукин [и др.] // Деформация и разрушение материалов. - 2021. - № 5. - С. 11-17. -DOI 10.31044/1814-4632-2021-5-11-17.

8. Latanision, R.M. The Temperature Dependence of Stacking Fault Energy in Fe-Cr-Ni Alloys / R.M. Latanision, A.W. Ruff // Metallurgical transactions. -1971. - V. 2, № 2. - p. 505-509.

9. Терентьев В.Ф., Петухов А.Н. Усталость высокопрочных металлических материалов // М.: ИМЕТ РАН - ЦИАМ, 2013. - 515 с.

10. Kurc-Lisiecka A. Morphological details of strain-induced martensite in cold-rolled Crr - Ni steel/ Kurc-Lisiecka A. // International Journal of Modern Manufacturing Technologies. — 2022. — № 3. — С. 112-123.

11. EBSD анализ микроструктуры аустенитной стали после прокатки в криогенных условиях / А. Ф. Алетдинов, С. Ю. Миронов, Г. Ф. Корзникова [и др.] // Физика и механика материалов. - 2017. - Т. 33, № 1.

- С. 29-40.

12.Банных И. О. Структурные особенности и перспективы применения высокоазотистых аустенитных сталей / И. О. Банных // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2019. - № 5. - С. 22-29.

13. Рашев Ц. Высокоазотистые стали. Металлургия под давлением / Рашев Ц.— София: Болгарская академия наук "Проф. Марин Дринов", 1995 — 268 c.

14. Гаврилюк, В. Г. Углерод, азот и водород в сталях: пластичность и хрупкость / В. Г. Гаврилюк // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2015. - Т. 58, № 10. - С. 761-768. - DOI 10.17073/0368-0797-2015-10-761-768.

15.Глебов В. В., Блинов В.М., Репин Ф.Ф. Механизмы структурного упрочнения азотсодержащей аустенитной стали типа 05Х22АГ14Н7М // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2017.

- № 52. - С. 79-87.

16. Блинов В. М., Банных, О. А., Пойменов, И. Л., Андреев, Ч. А., Саръиванов, Л. А. Износостойкость высокоазотистых немагнитных хромомарганцевых сталей // Металлы. — 1982. — № 6. — С. 142-145.

17. Влияние структурных факторов на механические свойства и хладостойкость новой азотосодержащей высокопрочной аустенитной литейной стали / А. Э. Кудряшов, М. В. Костина, С. О. Мурадян [и др.] // МашТех 2022. Инновационные технологии, оборудование и материальные

136

заготовки в машиностроении : сборник трудов Международной научно-технической конференции, Москва, 24-26 мая 2022 года. - Москва: Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет), 2022. - С. 234236.

18. Структура, механические свойства и хладостойкость литейной азотосодержащей высокопрочной аустенитной стали / А. Э. Кудряшов, М. В. Костина, С. О. Мурадян [и др.] // Литейное производство. - 2022. - № 11. - С. 18-20.

19. Effect of N on microstructure evolution and strain hardening of high-Mn austenitic steel during tensile deformation / X. Hao, X. Sun, T. Zhao [et all.] // Materials Science and Engineering: A. - 2024. - V. 896, № 146291. - ISSN 0921-5093

20. Влияние углерода и азота на энергию дефектов упаковки аустенитных сталей / В. М. Блинов, А. М. Глезер, И. О. Банных [и др.] // Деформация и разрушение материалов. - 2021. - № 8. - С. 13-20. - DOI 10.31044/18144632-2021-7-13-20.

21. Влияние холодной прокатки на фазовый состав, текстуру и остаточные напряжения в сталях с 15,9 и 17,7% Mn / С. Я. Бецофен, Е. И. Лукин, А. А. Ашмарин [и др.] // Деформация и разрушение материалов. - 2024. - № 10. - С. 26-34. - DOI 10.31044/1814-4632-2024-10-26-34.

22. Терещенко, Н. А. Роль деформационных двойников в формировании механических свойств аустенитных сталей на Cr-Mn основе / Н. А. Терещенко, А. И. Уваров, Н. Ф. Вильданова // Физика металлов и металловедение. - 2003. - Т. 95, № 4. - С. 78-86.

23. Мильман, Ю. В. Исследование механизма пластической деформации в сильно двойникующихся сплавах с ОЦК-решеткой системы Cr-Mn / Ю. В. Мильман, Г. Г. Курдюмова, И. В. Гончарова // Деформация и разрушение материалов. - 2005. - № 12. - С. 34-41.

24. Износостойкость сплавов системы Fe-Cr-N / О. А. Банных, В. М. Блинов, М. В. Костина [и др.] // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов, Екатеринбург, 14-18 февраля 2000 года. - Екатеринбург: Уральский государственный технический университет, 2000. - С. 65.

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

26.A. Fischer, I. Tikhovskiy, R. Buscher, S. Weiß Mechanical and tribological Properties of High-Nitrogen Austenitic Steels / A. Fischer, I. Tikhovskiy, R. Buscher, S. Weiß // Werkstofftech. — 2006. — № 9. — С. 747-754.

27. Структурные изменения поверхностных слоев при испытании на изнашивание высокопрочной аустенитной стали ВНС-53 / Г. С. Севальнев, М. Э. Дружинина, Н. М. Вознесенская [и др.] // Металлы. -2023. - № 4. - С. 76-81. - DOI 10.31857/S0869573323040080.

28.Структура и трибологические свойства азотсодержащих нержавеющих аустенитных сталей / Л. Г. Коршунов, В. В. Сагарадзе, Н. Л. Черненко [и др.] // Вопросы материаловедения. - 2012. - № 3(71). - С. 136-145.

29. Исследование износостойкости маломагнитной азотсодержащей аустенитной стали в условиях сухого трения скольжения при различных параметрах испытания / Г. С. Севальнев, О. В. Фомина, Е. И. Лукин [и др.] // Электрометаллургия. - 2024. - № 7. - С. 12-22. - DOI 10.31044/16845781-2024-0-7-12-22.

30. Коршунов, Л. Г., Гойхенберг, Ю. Н., Черненко, Н. Л. Микроструктура, трибологические и механические свойства азотосодержащих нержавеющих аустенитных сталей на хромомарганцевой основе // Труды школы-семинара "Фазовые и структурные превращения в сталях ". — Магнитогорск:Магнитогорский дом печати, 2003. — С. 215-242.

31. Gerold V., Karnthaler H.P. On the origin of planar slip in FCC alloys. - Acta Metallurgica, 1989, V.47, №8, p. 2177-2183.

32. Y.-X. Qiao, S.-L. Sheng, L.-M. Zhang , J. Chen, L.-L. Yang , H.-L. Zhou , Y.-X. Wang , H.-B. Li , Z.-B. Zheng. Friction and wear behaviors of a high nitrogen austenitic stainless steel Fe-19Cr-15Mn-0.66N // Journal of Mining and Metallurgy. — 2021. — № 57(2). — С. 285-293.

33. Наркевич, Н. А. Структура, механические и триботехнические свойства аустенитной азотистой стали после фрикционной обработки / Н. А. Наркевич, И. А. Шулепов, Ю. П. Миронов // Физика металлов и металловедение. - 2017. - Т. 118, № 4. - С. 421-428. - DOI 10.7868/S0015323017020097.

34. Коршунов, Л. Г. Влияние легирования и термической обработки на структуру и трибологические свойства азотсодержащих нержавеющих аустенитных сталей при абразивном и адгезионном изнашивании / Л. Г. Коршунов, Ю. Н. Гойхенберг, Н. Л. Черненко // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. - № 5(623). - С. 9-18.

35. Влияние старения на трибологические и механические свойства азотсодержащей нержавеющей аустенитной стали / Л. Г. Коршунов, Н. Л. Черненко, Н. А. Терещенко, А. И. Уваров // Физика металлов и металловедение. - 2005. - Т. 99, № 1. - С. 99-109.

36. Korshunov, L. G. Effect of discontinuous decomposition on the tribologic properties of high-nitrogen chromium manganese austenitic steel G22Kh18a0.80 / L. G. Korshunov, Yu. N. Goikhenberg, N. L. Chernenko // The Physics of Metals and Metallography. - 2000. - Vol. 90, No. 2. - P. 192198.

37. Банных О. А., Блинов В. М., Пойменов И. Л., Кувшинов Г. А. Влияние термической обработки на структуру и механические свойства немагнитных высокоазотистых сталей, полученных с использованием литья с противодавлением // Изв. АН СССР. Металлы. 1982. № 4. с. 80-85.

38. Kaputkina, L. M. Structure and phase transformations under quenching and tempering during heat and thermomechanical treatment of steels / L. M. Kaputkina, D. E. Kaputkin // Materials Science Forum. - 2003. - Vol. 426-432, No. 2. - P. 1119-1126.

39. Эволюция структуры азотистой коррозионностойкой аустенитной стали 03Х20АГ11Н7М2 при старении / В. В. Березовская, О. А. Банных, В. М. Блинов [и др.] // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов, Пермь-Екатеринбург, 01-05 февраля 2010 года. - Пермь-Екатеринбург: Уральский государственный технический университет, 2010. - С. 3.

40. Влияние термической обработки на структуру и свойства высокоазотистой аустенитной коррозионно-стойкой стали 03Х20АГ11Н7М2 / В. В. Березовская, О. А. Банных, М. В. Костина [и др.] // Металлы. - 2010. - № 2. - С. 34-43.

41. Howell Р.К., Nilsson I.0., Horswell А., Dunlop G.L. ТИе fornation of multipoles during high-temperature creep of austenite stainless steels // J. Mater. Sci. 1981.V.16. No 10. Р. 2860-2866.

42. Максимкин О.П. Дефекты упаковки, их энергия и влияние на свойства облученных металлов и сплавов. - Алматы - 2010. - 70с.

43. Банных О.А., Блинов В.М., Стремина Л.Л. Структура и механические свойства стареющих немагнитных нержавеющих сталей// Изв. АН СССР. Металлы. 1978. No 1. С. 177-181.

44. Yong-Suk K., Seung-Duk K., Sung-Joon K. Effect of phase transformation on wear of high-nitrogen austenitic 18Cr-18Mn-2Mo-0.9N steel / Yong-Suk K., Seung-Duk K., Sung-Joon K. // Materials Science and Engineering A. — 2007. — № 450. — С. 1075-1078.

45. R. Nafar Dehsorkhi, S. Sabooni , F. Karimzadeh, A. Rezaeian, M.H. Enayati . The effect of grain size and martensitic transformation on the wear behavior of AISI 304L stainless steel / R. Nafar Dehsorkhi, S. Sabooni ft, F. Karimzadeh,

A. Rezaeian, M.H. Enayati // Materials and Design. — 2014. — № 64. — С. 56-62.

46. Liu J., Deng X.T., Huang L., Wang Z.D. Friction and wear behavior of nano/ultrafine-grained and heterogeneous ultrafine-grained 18Cr-8Ni austenitic stainless steels / Liu J., Deng X.T., Huang L., Wang Z.D. // Tribology International. — 2020. — № 152. — С. 1-11.

47.Shrinivas V, Varma SK, Murr LE. Deformation-induced martensitic characteristics in 304 and 316 stainless steels during room-temperature rolling. Metall Mater Trans 1995;26A:661-71.

48. De A, Speer J, Matlock D, Murdock D, Mataya M, Comstock R. Deformation-induced phase transformation and strain-hardening in type 304 austenitic stainless steel. Metall Mater Trans 2006;37A: 1875-86.

49. Обзор исследований коррозионностойких сталей на основе Fe -13 % Cr: термическая обработка, коррозионнаяи износостойкость / М. В. Костина, Л. Г. Ригина, В. С. Костина [и др.] // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2023. - Т. 66, № 1. - С. 8-26. - DOI 10.17073/03680797-2023-1-8-26.

50. 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.

51. J. Kang, F. C. Zhang. Deformation, fracture, and wear behaviours of C+N enhancing alloying austeniticsteels / J. Kang,F.C.Zhang // Materials Science&Engineering A. — 2012. — № 558. — С. 623-631.

52. B. Josea,N.L. Parthasarathib, N. Arivazhaganc, M.ArvinthDavincid, U. Borahe Influence Of Nitrogen On Wear Properties Of 316l (N) Stainless Steels / B. Josea,N.L. Parthasarathib, N. Arivazhaganc, M.ArvinthDavincid, U. Borahe // Advanced Materials Manufacturing & Characterization. — 2018. — № 8. — С. 16-21.

53. N.L. Parthasarathi, U. Borah, S. K. Albert Effect of temperature on sliding wear of AISI 316 L(N) stainless steel - Analysis of measured wear and surface roughness of wear tracks / N.L. Parthasarathi, U. Borah, S. K. Albert // Materials and Design. — 2013. — № 51. — С. 676-682.

54. B. Subramonian, B. Basu Development of a high-speed cryogenic tribometer: Design concept and experimental results / B. Subramonian, B. Basu // Materials Science and Engineering A. — 2006. — № 415. — С. 72-79.

55. M. Nosaka, M. Kikuchi, M. Oke, N. Kawai, Tribo-characteristics of cryogenic hybrid ceramic ball bearings for rocket turbopumps: bearing wear and transfer film, Tribo. Trans. 42 (1) (1999) 106-115.

56. G.H. Farrahi, V. Kazerani, and M.S. Ghorashi Test Methodology and Wear Characteristics of Austenitic Stainless Steel AISI Type 316 at Cryogenic Environment / G.H. Farrahi, V. Kazerani, and M.S. Ghorashi // Materials Science and Engineering A. — 2014. — № 2. — С. 2-4.

57. Kennedy F.E., Youxiong Y., Baker I., White R.R., Barry R.L., Tang A,Y., Song M. Development of a new cryogenic tribotester and its application to the study of cryogenic wear of AISI 316 stainless steel // Wear. — 2022. — № 496. — С. 1-11.

58.Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А. В. Чичинадзе, Э. М. Берлинер, Э. Д. Браун [и др.]. - Москва : Научно-техническое издательство "Машиностроение", 2003. - 575 с. - ISBN 5-217-03193-Х.

59. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М. Износостойкость сталей и сплавов: учебное пособие для вузов. - М.: Нефть и газ, 1994. - 417с.

60. X. Guo, I. Baker, F.E. Kennedy, S.P. Ringer, H. Chen, W. Zhang, Y. Liu, M. Song, A comparison of the dry sliding wear of single-phase f.c.c. FeNiMnAlCr and CoCrFeMnNi high entropy alloys with 316 stainless steel, Mater. Char. 170 (2020) 110693.

61. M.C.M. Farias, R.M. Souza, A. Sinatora, D.K. Tanaka The influence of applied load, sliding velocity and martensitic transformation on the unlubricated

sliding wear of austenitic stainless steels / M.C.M. Farias, R.M. Souza, A. Sinatora, D.K. Tanaka // Wear. — 2007. — № 263. — С. 773-781.

62. K.-L. Hsu, T.M. Ahn, D.A. Rigney, Friction, wear and microstructure of unlubricated austenitic stainless steels, Wear 60 (1980) 13-37.

63.H. Pinto, A.R. Pyzalla, W. Hubner, K. Assmus, Influence of environment, temperature and chemical composition on the microstructural deterioration of CrNi steels during friction, Mat. -wiss. U. Werkstofftech 35 (2004) 716-721.

64. W. Hubner Phase transformations in austenitic stainless steels during low temperature tribological stressing / W. Hubner // Tribology International. — 2001. — № 34. — С. 231-236.

65. Коршунов Л.Г., Гойхенберг Ю.Н., Терещенко Н.А. [и др.]. Износостойкость и структура поверхностного слоя азотсодержащих нержавеющих аустенитных сталей при трении и абразивном воздействии // Физика металлов и металловедение. - 1997. - Т. 84, № 5. - С. 137-149.

66. Howell P.R., Nilsson I.O., Horsewell A., Dunlop G.L. The formation of multipoles during high-temperature creep of austenitic stainless steels. - J. Mat.Sci. 1981, 16, №10, p. 2860-2866.

67. Коршунов Л.Г. Структурные превращения при трении и износостойкость аустенитных сталей. - ФММ, 1992, №8, с.3-21.

68. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии. - М.: Машиностроение, 1986. - 359 с.

69. Структура и механические свойства литой немагнитной высокоазотистой коррозионно-стойкой стали 05Х22АГ15Н8М2Ф, полученной с использованием метода высокоградиентной направленной кристаллизации / И. А. Афанасьев, М. В. Костина, Е. В. Блинов [и др.] // Металлы. - 2007. - № 3. - С. 48-52.

70. Влияние режимов горячей прокатки и термической обработки на структуру, механические и технологические свойства аустенитной азотсодержащей стали 05Х22АГ15Н8М2Ф-Ш / О. А. Банных, В. М. Блинов, М. В. Костина [и др.] // Металлы. - 2006. - № 4. - С. 33-41.

143

71. Блинов, Е. В. Исследование структуры и механических свойств коррозионно-стойких высокоазотистых сталей 04Х22АГ15Н8М2Ф и 05Х19АГ10Н7МФБ после горячей деформации / Е. В. Блинов, М. С. Хадыев // Металлы. - 2012. - № 2. - С. 93.

72.Влияние термической обработки и пластической деформации на износостойкость при трении скольжения высокопрочных коррозионно-стойких азотсодержащих сталей / В. М. Блинов, О. А. Банных, М. В. Костина [и др.] // Металлы. - 2007. - № 6. - С. 57-64.

73. Влияние термической обработки на структуру высокоазотистых аустенитных коррозионно-стойких сталей 04Х22АГ17Н8М2Ф и 07Х20АГ9Н8МФ / В. В. Березовская, М. В. Костина, Е. В. Блинов [и др.] // Металлы. - 2009. - № 2. - С. 61-76.

74. Механические свойства аустенитной коррозионно-стойкой стали с повышенным содержанием азота / В. Ф. Терентьев, Е. В. Блинов, С. Ю. Мушникова [и др.] // Деформация и разрушение материалов. - 2011. - № 5. - С. 30-37.

75. Патент № 2303648 C1 Российская Федерация, МПК C22C 38/58, C21D 1/18, C21D 8/00. Высокопрочная и высоковязкая немагнитная свариваемая сталь : № 2005135956/02 : заявл. 21.11.2005 : опубл. 27.07.2007 / В. М. Блинов, О. А. Банных, А. А. Ильин [и др.].

76. Структура, механические свойства и хладостойкость литейной азотосодержащей высокопрочной аустенитной стали / А. Э. Кудряшов, М. В. Костина, С. О. Мурадян [и др.] // Литейное производство. - 2022. - № 11. - С. 18-20.

77. Патент № 2421538 C1 Российская Федерация, МПК C22C 38/58. Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая сталь: № 2009144485/02 : заявл. 02.12.2009 : опубл. 20.06.2011 / В. М. Блинов, И. О. Банных, Е. В. Блинов [и др.].

78. Takemoto T. Effect of Alloying Elements on Mechanical and Magnetic Properties of Cr-Ni Austenitic Stainless Steel at Cryogenic

144

Temperature, Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan, 1988, V. 28, Issue 11, P. 965-972,

79.Yonezawa, T., Suzuki, K., Ooki, S. et al. (2013) «The Effect of Chemical Composition and Heat Treatment Conditions on Stacking Fault Energy for Fe-Cr-Ni Austenitic Stainless Steel». Metallurgical and Materials Transactions A, 44, 5884-5896.

80. Excellent ductility of an austenitic stainless steel at a high strength level achieved by a simple process / Y. Wang, Hu Chao, Tian Kai [et all.]. // Materials & Design. — 2024. — V. 239. —p. 112796-112796.

81. Llewellyn D. T. Work hardening effects in austenitic stainless steels / Material science and technology - 1997, V.13, pp.389-400. DOI: 10.1179/mst.1997.13.5.389.

82. Nohara, K.; Ono, Y.; Ohashi, N. Composition and Grain Size Dependencies of Strain-induced Martensitic Transformation in Metastable Austenitic Stainless Steels. Tetsu-Hagane 1977, V.63, pp.772-782.

83. Fussik, R., Egels, G., Theisen, W., & Weber, S. (2021). Stacking Fault Energy in Relation to Hydrogen Environment Embrittlement of Metastable Austenitic Stainless CrNi-Steels. 11(8), 1170. https://doi.org/10.3390/MET11081170

84. Износостойкость коррозионно-стойких аустенитных высокоазотистых сталей 05Х22АГ15Н8МФ и 02Х22АГ10Н4МФ в криогенной среде / Д. В. Черненок, Е. В. Блинов, В. М. Блинов [и др.] // Металлы. - 2025. - № 3. -С. 5-13. - DOI 10.31857/S0869573325030513.

85. Кинетика накопления повреждений рельсовых перлитных сталей в условиях контактной усталости / Л. Р. Ботвина, В. П. Левин, Н. А. Жаркова [и др.] // Трение и износ. - 2016. - Т. 37, № 3. - С. 309-317.

86. ГОСТ 1497-2023 «Металлы. Методы испытаний на растяжение»

87. ГОСТ 9454-78 «Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах

88. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: МГУ, 1975. 383с.

145

89. ГОСТ 9450-76 «Измерение микротвёрдости вдавливанием алмазных наконечников»

90. Статическая и усталостная прочность аустенитной коррозионностойкой стали с повышенным содержанием азота / В. Ф. Терентьев, Е. В. Блинов, С. Ю. Мушникова [и др.] // Новые материалы и технологии в металлургии и машиностроении. - 2011. - № 1. - С. 47-55.

91. Металловедение и термическая обработка стали: справочник : в 3 т. / под ред. М. Л. Бернштейна и А. Г. Рахштадта. - Изд. 3-е, перераб. и доп. -Москва : Металлургия, 1983

92. Ботвина Л. Р. Основы фрактодиагностики // Москва : Рекламно-издательский центр "Техносфера", 2022. - 394 с.

93. Вязкость разрушения стареющих немагнитных ванадийсодержащих сталей / В. М. Блинов, О. А. Банных, И. О. Банных [и др.] // Электрометаллургия. - 2024. - № 10. - С. 27-33. - DOI 10.31044/16845781-2024-0-10-27-33.

94. Николаев, Ю. К. Влияние структуры металла шва на характер разрушения сварных соединений аустенитных сталей / Ю. К. Николаев, Ю. В. Зеленин, С. Ю. Кондратьев // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. -2011. - № 2(123). - С. 229-237.

95. Влияние холодной прокатки на фазовый состав, текстуру и остаточные напряжения в сталях с 15,9 и 17,7% Мп / С. Я. Бецофен, Е. И. Лукин, А. А. Ашмарин [и др.] // Деформация и разрушение материалов. - 2024. - № 10. - С. 26-34. - DOI 10.31044/1814-4632-2024-10-26-34.

96. Фазовые превращения в азотсодержащих сталях на основе 13% Сг / М. В. Костина, Л. Г. Ригина, А. Э. Кудряшов [и др.] // Металлы. - 2024. - № 2. -С. 52-63. - DOI 10.31857^0869573324025263.

97. Блинов В.М, Вознесенская Н.М., Банных И.О., Тонышева О.А., Блинов

Е.В., Зверева Т.Н. Влияние температуры прокатки на структуру и

механические свойства высокоазотистых аустенитных сталей

146

05Х21Г9Н7АМФ и 04Х22Г12Н4АМФ // Деформация и разрушение материалов. 2015. № 2. С. 26-30.

98. Банных, И. О. О влиянии режимов закалки на формирование зеренной структуры и механические свойства высокоазотистых аустенитных сталей 02Х20АГ14Н8МФ И 02Х20АГ12Н / И. О. Банных // Металлы. - 2015. - № 6. - С. 20-24.

99. Марочник сталей и сплавов / ред. Драгунов Ю. Г., Зубченко А. С. ; сост. Драгунов Ю. Г., Зубченко А. С., Каширский Ю. В. [и др.] — 4-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 2015 — 1215 с. — ISBN 978-594275-788-5.

100. Богачев И.Н., Марьевич В.П., Еголаев В.Ф. Влияние пластической деформации и фазового наклепа на параметры внутреннего трения Fe -Mn и Fe - Ni аустенитных сплавов. , «ФМЗ», 1966, том 22, вып. 3, с. 446.

101. Богачев И.Н., Еголаев В.С. Структура и свойства железомарганцевых сплавов., М., «Металлургия», 1973.

102. D.K. Chaudhuri, A.J. Slifka, J.D. Siegwarth, Friction and oxidative wear of 440C ball bearing steels under high load and extreme bulk tempera tures, Wear 160 (1993) 37-50.

103. Фазовые превращения и изменение механических свойств в аустенитных сталях на Сг-Мп основе, содержащих азот / А. И. Уваров, Н. А. Терещенко, В. А. Шабашов, Т. М. Лапина // Физика металлов и металловедение. - 1992. - № 7. - С. 108-119.

104. Вишняков Я. Д. Дефекты упаковки в кристаллических структу рах. М.: Металлургия, 1970. 216 с.

105. Штремель М. А. Прочность сплавов. Ч. 1. Дефекты решетки. М.: ИД МИСиС, 1999. 384 с

106. Механизмы деформации монокристаллов аустенитных нержавеющих сталей, легированных азотом / А. А. Шульмина, Н. В. Лузгинова, И. В. Киреева [и др.] // Физическая мезомеханика. - 2004. - Т. 7, № S1-1. - С. 253-256.

107. Влияние энергии дефекта упаковки на закономерности развития механического двойникования в высокомарганцевых аустенитных сталях Fe-Mn-Al-C при кручении под давлением / Е. Г. Астафурова, М. С. Тукеева, Г. Г. Майер [и др.] // Письма о материалах. - 2013. - Т. 3, № 3(11). - С. 198-201.

108. Березовская, В. В. Механизм пластичности и фазовая стабильность легированного азотом аустенита в Cr-Mn-Mo-стали при интенсивной пластической деформации / В. В. Березовская, Р. З. Валиев, Ю. А. Соколовская // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2013. - Т. 18, № 4-2. - С. 1961-1962.

109. Вдовин, К. Н. Влияние энергии дефекта упаковки на абразивную износостойкость отливок из стали Fe - 12Mn - 1,2C, охлажденных с различными скоростями / К. Н. Вдовин, Д. А. Горленко, Н. А. Феоктистов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2016. - Т. 59, № 9. - С. 603-609. - DOI 10.17073/0368-0797-2016-9-603-609.

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

111. Pickering F.B. Some beneficial effects of nitrogen in steel. Microalloyed vanadium steels / Proceeding of the Int. Symposium held in Cracov. 1990. p.33-53.

112. Jimin Xu, Longgui He, Shuo Cheng, Xiaoliang Fang, Cryogenic mechanical properties and tribological behaviors of AISI stainless 316L steel cooled by liquid nitrogen / Cryogenics. - 2025. - V. 147, №104058. - p.11-22.

113. Банных И. О. Металловедческие основы создания многофункциональных высокоазотистых сталей аустенитного класса : специальность 05.16.01 "Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов" : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Банных Игорь Олегович, 2021. - 255 с.

114. ГОСТ 21357-87 «Отливки из хладостойкой и износостойкой стали. Общие технические условия».

115. Кушнерева, Д. С. Исследование свойств новых высокопрочных нержавеющих сталей / Д. С. Кушнерева, Г. В. Сапожников // Химическая физика и мезоскопия. - 2019. - Т. 21, № 1. - С. 39-44. - DOI 10.15350/17270529.2019.1.6.

116. Lee T.H. Precipitation of a-phase in high-nitrogen austenitic 18Cr-18Mn-2Mo-0.9N stainless steel during isothermal aging / Lee Tae-Ho, Oh Chang-Seok, G. L. Chang . —Scripta Materialia. — 2004. — № 10 (50).—p.1325-1328.

Приложения

Приложение А