Будова й властивості великокутових спеціальних внутріфазних і міжфазних границь у металах і сплавах промислового виробництва

На основі аналізу мікродифракційних картин від 163 пар сусідніх рейок у пакетах мартенситу була побудована гістограма (точність 2) розподілу границь по кутах повороту навколо [011] (рис. 11). З неї видно, що максимум в області малих кутів (до 2) відповідає малокутовим границям між рейками однойменних орієнтацій, апіки, що відповідають кутам 10, 50, 60 і 70°, добре узгоджуються з теоретичними за концепцією РСВ для спеціальних границь =129, =11, =33 і =3 відповідно.

Таблиця 6.

Групи варіантів з кутовими орієнтаціями, які відповідають спеціальним границям у концепції РСВ.

Варіанти	К-З, град.	РСВ, теор., град.	Варіанти	К-З, град.	РСВ, теор., град.	Варіанти	К-З, град.	РСВ, теор., град.	Варіанти
1-2, 5-6, 3-4	10,5	У=129 10,1	1-3, 1-5, 2-4, 2-6, 3-5, 4-6	60,0	У=33 59,0	1-4, 2-5, 3-6	70,5	У=3 70,5	1-6, 2-3, 4-5

Таким чином, границі між рейками в пакеті низьковуглецевого мартенситу є спеціальними, що утворюються по шести варіантах ОС К-З на одній із площин 111 аустеніту. За своєю структурою і властивостями вони принципово не відрізняються від тих границь, які утворюються при відпалі аустенітних сталей, але мають іншу природу.

При рекристалізації деформованих ГЦК полікристалів, спеціальні границі створюються завдяки міграційним дифузійним процесам, а в мартенситних структурах - завдяки бездифузійному зсувному механізму при поліморфному перетворенні. В обох випадках діє принцип забезпечення мінімуму вільної енергії в кінцевій структурі.

Наявність низькоенергетичних границь зі спеціальними орієнтаціями визначає такі властивості пакетного мартенситу, як відносно висока пластичність, стійкість до міграції й рекристалізації при високому відпуску. Наприклад, зразки зі сталі 10Г2ФБ зі структурою мартенситу навіть після нагрівання в область міжкритичного інтервалу температур (770С, 1 ч) зберігають рейкову морфологію, властиву вихідному стану.

Ці результати були використані при вдосконаленні технології виробництва високоміцного (Х70) товстолистового прокату зі сталі 10Г2ФБ на ВАТ “Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча”. З метою підвищення міцнісних і пластичних властивостей прокату, запропоновано короткочасне поверхневе охолодження слябів після деформації в чорновій кліті стану 3000. Це забезпечило зниження температури поверхневих шарів металу від 1000єС до 300єС і призвело до формування в поверхневому шарі товщиною близько 1,5 мм продуктів мартенситного перетворення, які зберігають рейкову морфологію при відігріванні до температур дещо нижче Ас3. Додаткове насичення такої дисперсної структури високовідпущеного мартенситу дислокаціями, полігональними границями і точечними дефектами при наступній деформації в чистовій кліті забезпечило підвищення на 30-40 Н/мм² межі міцності та зменшення відношення _0,2/_в з 0,9 до 0,85 у готовому листовому прокаті та збільшило вихід годної продукції.

У п'ятому розділі представлені результати теоретичних і експериментальних досліджень зеренної структури і властивостей литої трубної заготовки і гарячедеформованих переробних труб із цирконієвого сплаву Zr1Nb у залежності від режимів температурно-деформаційних обробок, які були використані при розробці вітчизняної технології виробництва труб-оболонок тепловиділяючих елементів (твел).

Сплави цирконію широко використовуються у світовій практиці для виробництва труб-оболонок твел і комплектуючих виробів ядерних реакторів. При цьому традиційною технологічною схемою гарячої деформації цирконієвих злитків, яку застосовують зарубіжні виробники, є кування при температурах б+в або в-фази цирконію. Недоліками такої технології являються: багатопрохідність, підвищена трудомісткість і енергоємність, високі втрати металу та неоднорідність структури кованих заготовок.

Запропонована Державним підприємством “Науково-дослідний трубний інститут” (ДП “НДТІ”) технологія виробництва труб-оболонок твел зі сплаву Zr1Nb відрізняється альтернативним способом гарячої деформації литих трубних заготовок - їх високотемпературним пресуванням у -області, що виключає тривалу і енергоємну операцію кування. Ефективність такої технологічної схеми досягається за рахунок оптимального сполучення розмірів трубних заготовок, режимів їх швидкісного індукційного нагріву, а також температурно-деформаційними параметрами гарячого пресування з великим ступенем деформації ( ~ 25) та гартуванням труб у воду з деформаційного нагріву. Це дозволяє в одній короткочасній операції одержати: повну фазову перекристалізацію з дифузійно-деформаційним усуненням вихідної лікваційної неоднорідності злитка; здрібнене в сотні (до 1000) разів -зерно; технологічно сприятливу однорідну дрібнозернисту структуру в гарячепресованих переробних трубах. Внаслідок цього, у готових холоднодеформованих трубах-оболонках твел також забезпечується однорідна дрібнозерниста структура -фази цирконію з рівномірно розподіленою в ній дисперсною - ніобієвою фазою.

Розробка такої технології викликала необхідність проведення поглибленого вивчення структури, тонкої структури і якісного складу границь зерен у сплаві Zr1Nb на стадіях гарячої деформації злитків і передуючих їм технологічних операцій.

Дослідження показали, що при уповільненому охолодженні в кристалізаторі у вихідному злитку формується характерна пакетно-рейкова структура, яка складається з продуктів розпаду -твердого розчину ніобію в цирконії: вільного від ніобію -цирконію - у вигляді пакетів плоско-паралельних пластин, і -ніобію - у вигляді тонких сіткоподібних прошарків між ними. полікристалічний матеріал обробка виробництво

Для визначення характеру границь між рейками і пакетами в цирконієвому сплаві з гексагональною щільно упакованою (ГЩУ) решіткою, вперше були проведені теоретичні дослідження структури границь зерен і геометричних варіантів утворення спеціальних границь за концепцією решіток співпадаючих вузлів. При цьому за основу було взяте припущення, що в рейкових структурах цирконієвого сплаву Zr1Nb також можуть реалізуватися спеціальні великокутові границі, подібні тим, які формуються в мартенситних структурах низьковуглецевих сталей, де ГЦКОЦК перетворення відбувається за співвідношенням Курдюмова-Закса (див. розд. 4). Такий механізм утворення спеціальних міжреєчних границь також можливий у цирконії, оскільки в його сплавах при фазовому перетворенні між вихідною ОЦК і кінцевою ГЩУ решітками виконується орієнтаційне співвідношення Бюргерса: 011 || (0001); [11Ю1]_в || [112Ю0]_б. Внаслідок наявності елементів симетрії ГЩУ і ОЦК решіток, продукти перетворення одного монокристалу -фази можуть мати декілька варіантів -орієнтацій, що відрізняються між собою поворотами навколо різних осей. Кристалографічний аналіз показав (рис. 14), що на площині (011)_в в-фази можна розташувати площину (0001)_б у двох позиціях: перша - коли напрямок [112Ю0]_б паралельний [11Ю1]_в, друга - коли другий напрямок [21Ю1Ю0]_б паралельний іншому напрямку [111Ю]_в, що лежить у цій самій площині (011)_в. У ГЩУ структурах напрямок [21Ю1Ю0]_б ідентичний напрямку осі а₁, тому два варіанти дочірніх кристалів б-фази будуть мати одну загальну площину (0001)_б, але в цій площині вони будуть повернуті навколо осі с на кут 10°.

Отже, розглянуті перші два варіанти орієнтацій б-цирконію будуть розділені границею з кутом розорієнтації 10°. Крім того, в ОЦК решітках є шість по-різному орієнтованих площин (011), на кожній з яких можуть бути розташовані по два кристалографічних варіанти б-фази.

Таким чином, в одному в-кристалі можуть утворитися 12 варіантів кристалів б-фази (див. рис. 14). Вони відрізняються між собою поворотами на кути 120, 90 і 60° навколо {011}. Оскільки повороти на 60 і 120 є кристалографічно ідентичними, то нові границі будуть утворюватися тільки поворотами на кути 60 і 90°. При повороті на 60° площини {011} перетинаються по напрямках 11Ю1, а на 90°- по напрямках <001>. Саме ці напрямки є осями повороту, якщо розглядати виникнення РСВ при розташуванні кристалів б-фази по площинах {011}. При накладенні двох вузлових сіток, що відповідають перетину по площині (112Ю0), повернених на кут 60°, виникає картина, у якій строгий збіг атомів відсутній. Однак при коригувальному повороті на кут 60-2=58є, вони співпадають (рис. 15а). У термінах РСВ такі решітки мають зворотну щільність співпадаючих вузлів У=13. Поворот цього ж перетину ГЩУ решітки на 90° призводить до майже повного збігу вузлів через кожні 5 періодів уздовж напрямку [0001] і через кожні 8 періодів - уздовж напрямку [112Ю0] (рис. 15б), що відповідає У=41.

Електронномікроскопічні дослідження з застосуванням методу мікродифракції показали, що в пакетній структурі сусідніх рейок бейнітоподібної структури в сплаві Zr1Nb (рис. 16а) реалізуються такі орієнтації кристалічних решіток, які відповідають спеціальним у концепції РСВ. Наприклад, розорієнтація на кути 9 (рис. 16б, в), відповідає теоретичному повороту навколо [0001] на 9,43°, що створює границі, атомна структура яких відповідає РСВ з У=37 (рис. 16г). Важливо також, що навколо кожного дійсно співпадаючого вузла можна виділити ще 6 майже співпадаючих вузлів, тому релаксована РСВ за своїми властивостями може бути близькою до У=7.

Таким чином, вперше теоретично і експериментально доведено, що при утворенні рейкової структури, у сплаві цирконію реалізуються низькоенергетичні границі зі спеціальними орієнтаціями, які відповідають РСВ (рис. 16б, в, г).

Установлено, що спеціальні низькоенергетичні границі зерен у сплаві Zr1Nb створюють стримуючий вплив на фазові перетворення при високотемпературному нагріві й гарячій деформації литих трубних заготовок.

Експериментальне гаряче пресування злитків показало, що коли їх швидкісний індукційний нагрів здійснювали до температур на 70-100С вище критичної точки (б+в) перетворення (862С), то після пресування і наступного гартування у воду в структурі гарячепресованих труб виникала характерна полощатість, яка утворюється через неповне розчинення залишків вихідних -пластин (рис. 16д). Вона пов'язана з підвищеною стійкістю до рекристалізації спеціальних низькоенергетичних границь між рейками, які перешкоджають переміщенню міжфазних границь при дифузійному перетворенні, а також гальмують ріст зерен -фази. Навіть при температурі нагріву значно вищій критичної точки, коли ніобієві прошарки по границях рейок майже повністю розчиняються, у структурі сплаву зберігаються групи нерекристалізованих рейок б-цирконію, розділених стійкими, малорухомими спеціальними границями (рис. 16д). Підвищення температури і збільшення ступеню деформації сприяють більш повній фазовій перекристалізації.

Установлено, що при швидкісному індукційному нагріві литої трубної заготовки 170-180 мм зі сплаву Zr1Nb (0,10% О₂) з витримкою 15-20 хвилин, для повного переходу у в-стан температура повинна складати не нижче 1100єС (рис. 16е).

Збільшення повноти фазового перетворення сприяє також підвищенню пластичних властивостей гарячепресованих переробних труб (табл. 7), що необхідно для їх подальшої холодної деформації. На основі цих результатів розроблено режим гарячого пресування переробних труб зі сплаву Zr1Nb. Він включає: індукційний нагрів литих трубних заготовок170-180 мм до температури 1100°C ( 20 хвилин); гаряче пресування труб з великим ступенем деформації ( 25) при температурах в-області; гартування труб у воду з деформаційного нагріву.

З використанням вказаного режиму розроблена технологія виробництва холоднодеформованих труб-оболонок твел 9,13 вн. 7,72 мм зі сплаву Zr1Nb, яка включає гаряче пресування за вищевказаним режимом, 4-5 циклів холодної деформації, проміжні та кінцевий відпали переробних та готових труб при температурах -області.

Таблиця 7.

Вплив режиму пресування на структуру і механічні властивості гарячепресованих труб зі сплаву Zr1Nb (подовжній / поперечний напрямки).

Режим пресування	Структура	в, Н/мм2	0,2, Н/мм2	5, %	KCV, Дж/см2
1000°C, охолодження у воді	змішана	666/708 649/583	600/542 576/436	23,7/5,7 20,0/7,3	27,0 34,2
1100°C, охолодження у воді	мартенситна	632/644 600/588	591/526 561/490	32,0/10,7 30,6/10,1	61,4 74,4

На Дослідному заводі ДП “НДТІ” і на ВАТ “Нікопольський Південнотрубний завод” виготовлені дослідні партії труб-оболонок твел і проведено комплексний контроль їх якості, який включав приймально-здавальні випробування готових труб відповідно до вимог технічних умов Росії (ТУ 95.2594-96) і ТУ У 27.8-53-2001 України, а також комплексні металографічні, електронномікроскопічні, рентгенографічні, механічні та корозійні дослідження. Оцінені: повнота рекристалізації, величина зерна, розміри і розподілення часток -ніобієвої фази в структурі сплаву. Визначено щільність дислокацій, кути і осі розорієнтації кристалічних решіток на окремих границях зерен, коефіцієнти орієнтації гідридів у структурі готових труб, корозійна стійкість труб у парі високих параметрів при короткочасних (72 год.) і тривалих (до 12 000 год.) випробуваннях, а також механічні властивості при кімнатній і підвищеній температурах у подовжньому та поперечному напрямках і коефіцієнти анізотропії механічних властивостей.

Показано, що отримані труби за основними якісними показниками відповідають вимогам технічних умов України та їх зарубіжних аналогів (табл. 8).

Таблиця 8.

Результати здавальних випробувань дослідної партії труб-оболонок твел ( 9,13 вн. 7,72 мм) зі сплаву Zr1Nb (0, 14-0,18% кисню).

Показники якості	Результати контролю
	фактичні	вимоги ТУ
1	Механічні властивості труб	В, Н/мм2	0,2, Н/мм2	5, %	В, Н/мм2	0,2, Н/мм2	5, %
	- при кімнатної t, у поздовжньому напрямку	550-590	430-480	33,5-40,5	не менше
					_	_	_
	- при кімнатної t, у поперечному напрямку	585-630	530-600	28,0-33,0	275	210	28,0
	- при t=380С, у поздовжньому напрямку	220-230	120-135	52,5-60,0	_	80	_
	- при t=380С, у поперечному напрямку	220-235	200-220	46,8-50,0	145	130	33,0
2	Коефіцієнт анізотропії мех. властивостей при t=380С	1,58-1,7	не менше 1,4
3	Розмір зерна, мкм	5-10	не специфікований.
4	Коеф. орієнтації гідридів	0, 20-0,40	не більше 0,4
5	Питома прибавка ваги зразків при корозійних випробуваннях	14,0-16,0 мг/дм2	не більше 22,0 мг/дм2

На підставі аналізу отриманих результатів розроблена технологічна схема промислового виробництва труб-оболонок твел із цирконієвого сплаву в Україні.

У шостому розділі наведено результати дослідження спеціальних міжфазних границь ферит-цементит у перліті й внутріфазних спеціальних границь у фериті низьковуглецевих ферито-перлітних сталей 06Х1-У і 10Г2ФБ. На основі їх аналізу і узагальнення розроблена інноваційна енергозберігаюча технологія виробництва нафтогазопровідних труб зі сталі 06Х1-У підвищеної корозійної стійкості.

Спеціальні міжфазні границі ферит-цементит. Оскільки цементит є основною зміцнюючою фазою в перліті, то навіть невеликі зміни в структурі границь ферит-цементит можуть суттєво впливати на міцність і пластичність сталі. Тому вивчення особливостей будови цих границь і одержання нових даних про них дає можливість впливати на властивості ферито-перлітних сталей та має як теоретичне, так і практичне значення.

У роботі на основі аналізу великого масиву мікродифракційних картин від перлітних колоній показано, що орієнтаційне співвідношення ферит-цементит у колоніях перліту виконується з точністю ±0,2є, яка обмежена якістю негативу або фотовідбитка.

Мікроелектронограми, розшифровані з високою точністю за спеціально розробленою методикою, показали, що між решітками цементиту й фериту в перліті виконується ОС Ісайчева, а не ОС Багаряцького, яке відрізняється від останнього поворотом навколо осі [010]_ц на кут 3,5°. На рис. 18а показана колонія перліту, де решітки фериту і цементиту сполучені за ОС Ісайчева, оскільки полюси 211ф і 112ц співпадають, у той час, як за ОС Багаряцького між ними має бути кут 2,12 (рис. 18б-г). Аналіз слідів та направленість кромок пластин вказує на те, що колонії перліту ростуть у напрямку [010]ц.

Геометричні побудови, стереографічний аналіз і математичне моделювання показали, що при реалізації ОС Ісайчева виникає решітка з високою щільністю близьких до співпадіння вузлів (РБСВ, рис. 19а), у той час, як при реалізації ОС Багаряцького така решітка не виникає (рис. 19б).

Існування анізотропії енергії на міжфазних границях ферит-цементит у перліті підтверджено електронномікроскопічними спостереженнями на екстракційних репліках. На рис. 20 на краях цементитних пластин і стрічок чітко видні фасетки уздовж щільно упакованих площин РСВ у тих випадках, коли напрямок росту з якої-небудь причини відхиляється від [010]_ц. Це підтверджує, що міжфазні границі в перлітних колоніях являються низькоенергетичними і мають особливі властивості.

Під час витримок при температурах утворення перліту огранка пластин і стрічок деградує внаслідок розвитку процесів коагуляції.

Для підвищення міцності при збереженні задовільної пластичності ферито-перлітних сталей рекомендовано прискорене охолодження виробів відразу після закінчення дифузійного розпаду аустеніту.

Аналіз якісного складу границь у феритній складовій структури малоперлітних сталей. У літературі практично відсутні дані про існування спеціальних границь у доевтектоідному фериті низьковуглецевих сталей, підданих ізотермічному розпаду аустеніту в дифузійній області. Разом з тим, існують відомості про те, що ОС Курдюмова-Закса виконується не тільки при зсувному мартенситному перетворенні аустеніту, але й при дифузійному зародженні й рості ОЦК зародків у ГЦК фазі. Це дає підставу припускати існування спеціальних границь також у фериті низьковуглецевих сталей, в яких розпад аустеніту відбувається за дифузійним механізмом.

Рис. 20. Морфологія стрічкового цементиту в перліті сталі 10Г2ФБ

після прискореного охолодження, Ч12 000.

При аналізі структури низьковуглецевих ферито-перлітних сталей вперше методом світлової мікроскопії встановлена наявність спеціальних низькоенергетичних границь у феритній складовій труб зі сталей 06Х1-У і 10Г2ФБ у стані після гарячої (нормалізаційної)прокатки (рис. 21). Були сформульовані ознаки, за якими можна в світловому мікроскопі відрізняти низькоенергетичні границі від інших великокутових границь: наявність зиґзаґоподібних фасеток; понижена травимість; близькі до 180° протилежні кути в потрійних стиках та ін. Чіткий прояв одного або декількох із цих ознак з високим ступенем імовірності вказує на приналежність границі до спеціальних, тобто низькоенергетичних.

Наприклад, на рис. 21а границя містить фасетки, які можна розділити на дві групи: 1-2-3 і 4-5-6, у кожній з яких фасетки паралельні одна одній. Це свідчить про значну анізотропію поверхневої енергії цієї границі й належність її до спеціальних границь РСВ.

Установлено, що у феритній складовій ферито-перлітної структури гарячекатаної сталі 10Г2ФБ відношення кількості спеціальних низькоенергетичних границь зерен до загальної кількості границь становить: nспец._./nзаг_. ? 8 %.

На підставі раніше приведених результатів (див. разд. 3), у яких був показаний визначальний вплив спеціальних низькоенергетичних границь на стійкість проти міжкристалітної корозії сталі 02Х18Н11, можна припустити, що збільшення кількості спеціальних границь у феритній складовій ферито-перлітних сталей при варіюванні температурно-деформаційних параметрів виробництва, також може суттєво впливати на властивості металопродукції з таких сталей.

Теоретичні й експериментальні результати були використані при розробці на ЗАТ “Нікопольський завод сталевих труб “ЮТіСТ” технології виробництва нафтогазопровідних труб зі сталі 06Х1-У груп міцності Х42-Х52 за стандартом API 5L, підвищеної корозійної стійкості в агресивних нафтопромислових середовищах. Вона включає розробку нової марки сталі з регламентованим вмістом і співвідношенням хімічних компонентів (патент України № 19228) і розробку температурного режиму прокатки труб на ТПА “140”. Він складається з таких операцій: нагрів гарячекатаних трубних заготовок 100-120 мм до температур 1180-1200С; прошивку заготовок; прокатку та калібрування труб з завершенням деформації в інтервалі температур 860-880С. Ця технологія забезпечила одержання труб із дрібнозернистою ферито-перлітною структурою (№ зерна 9-10), яка містить спеціальні низькоенергетичні границі зерен у феритній складовій (більше 12%). Труби мають високий комплекс механічних властивостей (_в =490-540 Н/мм²; _0,2 = 380-420 Н/мм²; ₅ =30-35%; KCV^-20 =240-270 Дж/см²; KCV^-40 = 210-250 Дж/см²; KCV^-60 =200-240 Дж/см²) і високу стійкість проти локальної та загальної корозії. Швидкість корозії у агресивній високомінералізованій пластовій воді, що містить хлориди, вуглекислоту і вуглекислий газ, не перевищує 0,02 мм/рік, у сірководневому середовищі - 0,1 мм/рік. Труби також стійкі проти сірководневого корозійного розтріскування під навантаженням (пор.= 0,7_0,2) і проти водневої крихкості при випробуванні за методиками NACE TM 0177 і NACE TM 0284 відповідно.

Розроблено промислові технічні умови ТУ В 27.2-30926951-106: 2005 на труби з високими гарантованими властивостями. Виготовлені й передані замовникові (ВАТ “Укрнафта”) промислові партії труб зі сталі 06Х1-У в кількості 1000 т. Кваліфікаційними й експлуатаційними випробуваннями встановлена повна відповідність труб вимогам ТУ та у 8-10 разів більш висока корозійна стійкість у нафтопромислових середовищах у порівнянні з трубами зі сталі 20 за ГОСТ 8732, які промислово використовують у цей час на нафтопромислах України. Використання розроблених труб сприяє підвищенню рентабельності нафто- і газовидобування за рахунок збільшення терміну безаварійної експлуатації трубопроводів та відмови від використання коштовних інгібіторів корозії, а також покращенню умов навколишнього природного середовища.

ВИСНОВКИ ПО РОБОТI

У дисертації зроблено теоретичне узагальнення і запропоновані нові рішення наукових і практичних задач, які полягають у подальшому розвитку уявлень про формування структури і властивостей спеціальних у концепції решіток співпадаючих вузлів низькоенергетичних внутріфазних і міжфазних границь та їх похідних - стиків і вузлів у металах і сплавах промислового виробництва з ГЦК, ОЦК і ГЩУ кристалічними решітками. Встановлені закономірності дають можливість науково обґрунтовано управляти структурою та комплексом фізико-механічних і корозійних властивостей промислової металопродукції.

1. Вперше методами дифракційної електронної мікроскопії в промислових матеріалах - сталі 02Х18Н11 і 08Х18Н10Т, міді, -латуні - виявлені особливі структурні та енергетичні властивості границь У=3ⁿ; установлено високу ступінь відповідності між теоретичними і встановленими експериментально кутами повороту кристалів, що дозволяє використовувати границі У=3ⁿ у якості еталонів для одержання точних значень орієнтаційних параметрів при дослідженні зернограничних ансамблів у полікристалічних матеріалах.

2. Установлено, що багаторазова взаємодія границь У=3ⁿ між собою і з границями загального типу в полікристалічних матеріалах із ГЦК решітками - призводить до широкого набору нових орієнтацій щодо вихідної та до утворення нових спеціальних границь У=3ⁿ, включаючи У=243.

3. Розроблено теоретичний принцип знаходження матриць повороту для спеціальних границь при відомих матрицях інших границь, які входять у потрійні й множинні стики або більш складні зернограничні ансамблі. На його основі розроблена оригінальна методика, що дозволяє визначати характеристики спеціальних границь без застосування складних дифракційних методів дослідження.

4. Вперше методами світлової й дифракційної електронної мікроскопії в матеріалах із ГЦК решітками виявлені нові стабільні елементи полікристалічної структури: спеціальні множинні стики і множинні вузли. Виконана оцінка енергетичних умов стійкості й розпаду таких елементів структури при рекристалізаційних відпалах і запропонована їх кристалографічна класифікація.

5. Установлено прогресивне збільшення відносної кількості спеціальних границь У=3ⁿ, множинних стиків і вузлів зі збільшенням ступеня деформації, підвищенням температури й збільшенням тривалості відпалу. Показано, що низька рухливість зазначених елементів сприяє стабілізації зеренної структури полікристалів при високих температурах.

6. Показана підвищена корозійна стійкість спеціальних границь зерен у порівнянні з границями загального типу в сильно окислювальних корозійно агресивних середовищах. Вміст більше 60% низькоенергетичних границь у структурі сталі 02Х18Н11 забезпечує швидкість міжкристалітної корозії не більше 0,5 мм/рік при випробуванні в киплячій концентрованій азотній кислоті.

7. Вперше теоретично і експериментально встановлено, що при гартуванні матеріалів з ОЦК решітками між рейками в пакетах низьковуглецевого мартенситу формуються спеціальні границі, які описуються У=3; У=11; У=33; і У=129 у концепції РСВ. Вони мають високу щільність співпадаючих вузлів і низьку поверхневу енергію, що обумовлює відносно високу пластичність і стійкість до рекристалізації при нагріві матеріалів з такими структурами.

8. Теоретичними дослідженнями і методами електронної мікроскопії й мікродифракції вперше встановлена наявність спеціальних низькоенергетичних границь зерен у промисловому сплаві Zr1Nb з ГЩУ решіткою; показана їх роль у формуванні структури і властивостей сплаву при високотемпературних технологічних обробках (пресуванні, в-гартуванні).

9. Теоретично встановлено і експериментально підтверджено, що між ОЦК решіткою фериту і орторомбічною цементиту при дифузійному розпаді аустеніту реалізується орієнтаційне співвідношення не Багаряцького, як це вважалося раніше, а Ісайчева, яке забезпечує утворення решітки співпадаючих вузлів, чітке кристалографічне огранювання цементитних пластин і низьку енергію міжфазних границь ферит-цементит у колоніях перліту.

10. Вперше методами світлової мікроскопії встановлена наявність спеціальних низькоенергетичних границь у фериті малоперлітних сталей та оцінена їх відносна кількість у гарячекатаних трубах із сталі 06Х1-У, яка складає nспец/nзаг_.. 12%.

11. На основі аналізу й узагальнення отриманих теоретичних і експериментальних результатів створені й впроваджені у виробництво нові та вдосконалені технологічні процеси і технології:

- розроблені та впроваджені з використанням нових режимів відпалу і гартування технології виробництва гарячедеформованих і холоднокатаних труб зі сталі 02Х18Н11 (а. с. №15073037); виготовлені промислові партії труб з високими гарантованими стійкістю проти міжкристалітної корозії та механічними властивостями;

- розроблені науково обґрунтовані температурно-деформаційні режими високотемпературного пресування при температурах в-області переробних труб з литого цирконієвого сплаву Zr1Nb, що враховують наявність спеціальних низькоенергетичних границь у структурі сплаву. Ці режими використані при створенні вітчизняної технології виробництва труб-оболонок тепловиділяючих елементів реакторів ВВЕР-1000 атомних енергетичних установок; виготовлені дослідні партії труб-оболонок твел, які за основними якісними показниками відповідають вимогам технічних умов України та їх зарубіжних аналогів;

- розроблена і впроваджена на ЗАТ “Нікопольський завод сталевих труб “ЮТіСТ” технологія виробництва нафтогазопровідних труб зі сталі 06Х1-У підвищеної корозійної стійкості у агресивних нафтопромислових середовищах; розроблені промислові технічні умови на виробництво труб з високими гарантованими корозійними і механічними властивостями; виготовлені і передані ВАТ “Укрнафта” промислові партії труб, використання яких дозволить значно продовжити термін безаварійної експлуатації трубопроводів;

- випробувана вдосконалена технологія виробництва листового прокату зі сталі 10Г2ФБ на ВАТ “Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча”, яка дозволяє поліпшити структуру, підвищити механічні властивості металу та збільшити вихід годної продукції;

- розроблені для промислового використання методи металографічного контролю труб із цирконієвого сплаву для атомної енергетики.

12. Економічна доцільність дисертаційної роботи визначається:

- економічним ефектом від впровадження і використання гарячедеформованих труб зі сталі 02Х18Н11 з високими гарантованими властивостями (за експертною оцінкою 12 000 грн. на 1т. труб) та зниженням браку по міжкристалітній корозії холоднокатаних труб зі сталі 02Х18Н11, виготовлених із застосуванням нових температурних режимів обробки;

- очікуваним економічним ефектом від використання в Україні труб-оболонок твел вітчизняного виробництва зі сплаву Zr1Nb замість імпортних при виготовленні тепловиділяючих збірок реакторів ВВЕР 1000;

- очікуваним економічним ефектом від впровадження на ЗАТ “Нікопольський завод сталевих труб “ЮТіСТ” енергозберігаючої технології виробництва нафтогазопровідних труб з нової сталі 06Х1-У та від використання труб підвищеної корозійної стійкості у нафтогазовій галузі.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В ПУБЛІКАЦІЯХ

1. Большаков В.И., Сухомлин Г.Д., Погребная Н.Э. Атлас структур металлов и сплавов. Днепропетровск: Gaudeamus. - 2001. - 114 с.

2. Копецкий Ч.В., Андреева А.В., Сухомлин Г.Д. Процессы множественного двойникования и особые свойства У=3ⁿ границ в ГЦК кристаллах. // Препринт ИПТМ АН СССР, Черноголовка, - 1991, - 52 с.

3. Сухомлин Г.Д. Расчет азимутальной составляющей малых углов между рефлексами дифракционных картин от сопряженных кристаллов. // Сб. научных трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. Сер.: Стародубовские чтения-2006. Дн-ск. - 2006. - С. 119-126.

4. Сухомлин Г.Д. Кристаллографические особенности перлита доэвтектоидной стали. // Физика металлов и металловедение. - 1976. - Т. 42. № 5. - С. 965-970.

5. Большаков В.И., Сухомлин Г.Д. Металлографическое определение кристаллографической структуры и матриц поворота решеток специальных границ в ГЦК поликристаллах. // Сборник науч. трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. Сер.: Стародубовские чтения-2004. Днепропетровск. - 2004. - С.174-180.

6. Сухомлин Г.Д., Андреева А.В. Топологические особенности развития структуры поликристаллов, обусловленные процессами двойникования. // Физика металлов и металловедение. - 1988. - Т. 66, вып. 3. - С. 509-517.

7. Kopezky Ch.V., Andreeva A.V., Sukhomlin G.D. Multiple twinning and specific properties of У=3ⁿ boundaries in FCC crystals. // Acta Metallurgica et materialia. - 1991. - Vol. 39, №7. - P. 1603-1615.

8. Сухомлин Г.Д. Взаимодействие границ отжига в ГЦК поликристаллах. // Физика металлов и металловедение. - 1982. - Т. 54, вып. 1. - С. 192-194.

9. Сухомлин Г.Д. Множественные специальные стыки границ зерен в ГЦК поликристаллах. // Физика металлов и металловедение.- 1982. - Т. 54, вып. 2. - С. 402-405.

10. Sukhomlin G. D., Andreeva A. V. Particular properties of У=3ⁿ boundaries in FCC polycrystals. I.Crystallographical parameters and boundaries faceting during annealing. // Phys. stat. sol (a), - 1983. - Vol. 78. - Р. 333-341.

11. Копецкий Ч.В., Андреева А.В., Сухомлин Г.Д. Специальные множественные стыки границ зерен в ГЦК металлах. // Физика металлов и металловедение. - 1986. - Т. 6, вып. 2. - С. 349-357.

12. Специальные границы в мартенситных структурах низкоуглеродистых сталей. / Большаков В.И., Сухомлин Г.Д., Эснуф К., Лаухин Д.В., Бекетов А.В., Куксенко В.И. // Металознавство та термічна обробка металів. - 2006. - №4. - С. 5-14.

13. Большаков В.И., Тихонюк А.Н., Миронова О.Ю., Сухомлин Г.Д. Формирование субструктуры при многократной горячей деформации аустенита. // Металознавство та термічна обробка металів: Науков. інформ. жур. ПДАБтаА. - 1999. -№ 3.-С.41-47.

14. Дергач Т.О., Сухомлин Г.Д., Дейнеко Л.М. Вплив бору на структуроутворення та опір міжкристалітній корозії аустенітної сталі // Металознавство та обробка металів. Науково-технічний журнал. ФТІМС. Київ. - 2004. - № 2. - С. 54-61.

15. Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д., Дейнеко Л.Н. Исследование процессов структурообразования при термической обработке труб из аустенитных коррозионностойких сталей с целью повышения стойкости против межкристаллитной коррозии // Металознавство та термічна обробка металів: Науков. інформ. жур. Придніпровська держ. академія будівництва та архітектури. - 2003. - № 2. - С. 99-109.

16. Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д. Влияние термической обработки на структуру и стойкость против МКК стали 03Х18Н11. // Сб. науч. трудов: Строительство, материаловедение, машиностроение. Сер.: Стародубовские чтения-2005.- 2005.- С. 134-144.

17. Карпов Н.А., Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д., Северина Л.С., Сухаревская О.С., Иванилова Л.И. Ускоренное испытание металлопродукции из стали 03Х18Н11 на стойкость против межкристаллитной коррозии.//Защита металлов.- 1988. - № 6.- С. 140-145.

18. Сухомлин Г.Д., Янковский В.М. Влияние термомеханической обработки с регламентированным охлаждением на структуру и свойства стали 36Г2С. // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1977. № 4. - С. 82-83.

19. Сухомлин Г.Д., Цыба Н.В., Кривошеева А.А. О стержневидном цементите в перлитных структурах. // Металлофизика. - 1984. - Т. 6. № 3. - С. 99-100.

20. Сухомлин Г.Д., Вахрушева В.С., Дергач Т.А. Теоретические и экспериментальные исследования структуры литого и горячедеформированного сплава циркония при разработке технологии производства труб-оболочек твэл. // Сб. науч. трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. Сер.: Стародубовские чтения-2007. - Дн-вск, ПГАСА. - 2007. - С. 41-47.

21. Вахрушева В.С., Сухомлин Г.Д., Дергач Т.А. Новые представления о структуре циркониевого сплава Zr-1%Nb для производства труб-оболочек твэл. // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Харьков. - 2007. № 2 (90). - С. 125-128.

22. Вахрушева В.С., Сухомлин Г.Д., Коленкова О.А. Особенности процессов структурообразования в сплавах циркония с ниобием в литом и горячедеформированном состояниях.//Металловедение и термическая обработка металлов. -2002. № 2-3.-С 11-18.

23. Вахрушева В.С., Сухомлин Г.Д., Дергач Т.А. Особенности технологии изготовления труб-оболочек ТВЭЛ из сплава Zr1Nb В Украине. // Труды XIV Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. 12-17 июня 2000, Алушта. Харьков. - 2000 - С. 122-124.

24. Вахрушева В.С., Сухомлин Г.Д., Дергач Т.А. Комплексная оценка качества изготовленных в Украине первых опытных партий труб-оболочек ТВЭЛ из сплава Zr1Nb. // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. Харьков. - 1999. № 2. - С. 27-32.

25. Вахрушева В.С., Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д., Северина Л.С. Анализ технологи изготовления и комплексной оценки качества опытной партии труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb. // Сб. Производство труб и баллонов. Днепропетровск. -2002.- С.76-84.

26. Вахрушева В.С., Сухомлин Г.Д., Дергач Т.А., Замощиков Ю.Б., Медведев М.И. Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек твэл из сплав Zr1Nb в Украине. // ВАНТ. Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. - 2002. - № 6. - С. 84-87.

27. Специальные границы и множественные стыки в доэвтектоидном феррите низкоуглеродистых сталей. / Большаков В.И., Сухомлин Г.Д., Лаухин Д.В., Бекетов А.В., Дергач Т.А., Куксенко В.И. // Зб. наукових праць “Теоретичні основи будівництва” Придніпровської державної академії будівництва та архітектури та Варшавського технічного університету. Варшава. - 2007.- С. 72-79.

28. Дергач Т.А., Карпов Н.А., Сухомлин Г.Д. Новые разработки в области производства труб нефтяного сортамента повышенной коррозионной стойкости. // Сб. науч. трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. Сер: Стародубовские чтения. - 2003. - С. 139-145.

29. Проскуркин Е.В., Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д., Арустамов С.С., Евдокимов В.С. Повышение эксплуатационной надежности и долговечности труб нефтяного сортамента - главная задача сегодняшнего дня. // Производство проката. - 2003. - № 10. - С. 26-35.

Додаткові наукові результати відображені в публікаціях:

30. Сухомлин Г.Д. Расчет азимутальной составляющей малых углов между отражениями сопряженных фаз. // Тезисы докладов X-ой Всесоюзной конференции по электронной микроскопии. М. - 1976. - С. 207-209.

31. Сухомлин Г.Д. Совместная стереопроекция для работы с ориентационным соотношением аустенит-карбид М₅С₂. Тезисы докладов XI-й Всесоюзной конференции по электронной микроскопии. М.: Ташкент, - 1979.- С. 266.

32. Аndreeva А.V., Sukhomlin G.D., Firsova A. A. Symmetry and stability of multiple junctions of У=3ⁿ grain boundaries. //Abstracts of 6^th International Conference on Intergranular and Interphase boundaries in Materials, Thesaloniki, Greece, - 1992. - Р. 303-304.

33. Сухомлин Г.Д. Кристаллографическая ориентация фасеток специальных границ =3 в нержавеющей стали. // Тезисы I Всесоюзной научной конференции “Структура и свойства границ зерен”, Уфа, - 1983.- С. 188.

34. Вахрушева В.С., Правдин Ю.М., Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д. Разработка технологических схем и изготовление опытных партий труб-оболочек ТВЭЛ из сплава Zr1Nb в Украине. // Атомная энергетика на пороге XXI века.: Сборник докладов международной конференции, 8-10 июня 2000. Электросталь. - 2000. - С. 169-175.

35. Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д. О влиянии технологических и структурных факторов на стойкость к межкристаллитной коррозии горячедеформированных труб из особо низкоуглеродистых сталей 03Х18Н11 и 03Х17Н14М3 - при освоении их промышленного производства. // Тезисы докладов Семинара с международным участием “Новое в разработке, производстве и применении специальных сталей и сплавов”. Запорожье - 16-19 мая 2006. - С. 34-35.

36. Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д., Бульбас В.Н., Панченко В.А. Нефтегазопроводные трубы высокой коррозионной стойкости и эксплуатационной надежности. // Нефть и газ. - 2002. № 10. - С. 92-94.

37. Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д., Зарубин Ю.А., Бульбас В.Н. Пути повышения коррозионной стойкости труб нефтяного сортамента. // Нефть и газ. - 2003. № 2. - С. 73-76.

38. Патент № 19228, Украина, 15.12.2006. Сталь підвищеної корозійної стійкості для виробництва труб. / В.П. Сокуренко, В.С. Вахрушева, Т.О. Дергач, Г.Д. Сухомлин, Л.С. Сєвєріна, А.М. Самсоненко.

39. Андреева А.В., Сухомлин Г.Д. Образование и взаимодействие специальных элементов зернограничной структуры, содержащей границы =3^n.. // Тезисы докладов II Всесоюзной конференции “Структура и электронные свойства границ зерен в металлах и полупроводниках”, Воронеж, - 1987.- С. 157.

40. Большаков В.И., Миронова О.Ю, Сухомлин Г.Д. Тонкая структура низколегированной стали после контролируемой прокатки и закалки. // Сб. трудов международной конференции “Проблемы современного материаловедения”, Днепропетровск, - Центр економічної освіти, - 1997. - С. 46.

41. А.с. № 1573037 СССР, МПК С 21 D 9/08. Способ изготовления труб из аустенитных коррозионностойких сталей. / Т.А. Дергач, Г.Д. Сухомлин, О.С. Сухаревская, Л.И. Иванилова, Л.С. Северина. Заяв. №4482942/23-02. Опуб. 23.06.90, Бюл. № 23.

42. Декл. патент 38160А, Україна, Заявка №2000063191, Опубл. 15.05.2001., Бюл. № 4. Спосіб виготовлення цирконієвих труб. / В.В. Сергєєв, В.С. Вахрушева, А.П. Чернов, Г.Р. Семенов, Т.О. Дергач, Г.Д. Сухомлин, М.І. Медвєдєв.

43. Декл. патент. 31165А, Україна. Заява №98073818, Опубл. 15.12.2000., Бюл. № 7-11. Спосіб виготовлення цирконієвих труб. /В.В. Сергєєв, В.С. Вахрушева, Г.Д. Сухомлин, Г.П. Блощинський, А.Т. Коваль, М.І. Медвєдєв, Т.Л. Карасик,
В.О. Сердюк.

44. Патент № 15691, Україна. Опубл. 17.07 2006., Бюл. №7. Спосіб виготовлення цирконієвих труб. /В.П. Сокуренко, В.С. Вахрушева, Г.Д. Сухомлин, В.О. Благова, Т.М. Буряк, О.А. Коленкова, Т.О. Дергач.

45. Неклюдов И.М., Ажажа В.М., Вахрушева В.С., Ладохин С.В., Буряк Т.Н., Благова В.А., Сухомлин Г.Д. Разработка технологи и освоение сплавов циркония украинского производства в процессе изготовления труб для твэлов. // Труды XVII Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. Алушта. - 2006. - С. 113-114.

46. Cухомлин Г.Д., Борисенко А.Ю. О влиянии условий распада аустенита на морфологию и свойства эвтектоида углеродистой стали. // Тезисы докладов международной конф. “Современное материаловедение: достижения и проблемы” под ред. В.В. Скорохода. Киев. - 2005. - С. 144-145.

47. Дейнеко Л.Н., Большаков В.И., Сухомлин Г.Д., Бекетов А.В. Создание технологии термического упрочнения крупногабаритных изделий и автоматизированного закалочного оборудования для ее осуществления. // Сб. докл. 7-ой Междунар. конф. “Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов”. Харьков, - 2006. Т. 2. - С. 32-37.

АНОТАЦІЯ

Сухомлин Г.Д. Будова й властивості великокутових спеціальних внутріфазних і міжфазних границь у металах і сплавах промислового виробництва. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.01 - матеріалознавство. Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпропетровськ, 2007 р.

У дисертації набули подальшого розвитку уявлення про формування структури і властивостей низькоенергетичних спеціальних за концепцією решіток співпадаючих вузлів міжзеренних та міжфазних границь у промислових металах і сплавах. Методами дифракційної електронної мікроскопії вивчені кристалографічні властивості спеціальних границь типу У=3ⁿ та їх нововідкритих похідних - множинних стиків і вузлів, у металах і сплавах із ГЦК, ОЦК, ГЩУ решітками. Встановлено механізм зародження, еволюція та роль спеціальних границь у формуванні структури і властивостей зазначених матеріалів при температурно-деформаційних обробках. Розроблені інноваційні енергозберігаючі технології виробництва труб-оболонок твел зі сплаву Zr1Nb, нафтогазопровідних труб підвищеної корозійної стійкості зі сталі 06Х1-У, гаряче- і холоднодеформованих труб зі сталі 02Х18Н11 з високою стійкістю проти міжкристалітної корозії, листового прокату зі сталі 10Г2ФБ з поліпшеними механічними властивостями. Виготовлені дослідні та промислові партії труб і листового прокату з підвищеною часткою спеціальних границь. Їх дослідження показало істотне підвищення корозійних і механічних властивостей виробів.

Ключові слова: низьколеговані та високолеговані сталі, сплав цирконію, труби, деформація, відпал, гартування, мікроструктура, границі зерен, міжфазні границі, фізико-механічні та корозійні властивості, технології.

Сухомлин Г.Д. Строение и свойства большеугловых специальных внутрифазных и межфазных границ в металлах и сплавах промышленного производства. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.01 - материаловедение. Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, Днепропетровск, 2007 г.

В диссертации сделано теоретическое обобщение и предложены новые решения научных и практических проблем, которые состоят в дальнейшем развитии представлений о формировании структуры и свойств низкоэнергетических специальных в концепции решёток совпадающих узлов (РСУ) границ типа У=3ⁿ в промышленных металлах и сплавах. Методами световой и электронной микроскопии и микродифракции изучены кристаллографические свойства межзеренных и межфазных границ и их производных - множественных стыков и узлов, в металлах и сплавах с гранецентрированной, объемноцентрированной кубической и гексагональной плотноупакованной кристаллическими решетками: в низколегированных и высоколегированных сталях, сплаве циркония Zr1Nb, меди, латуни и др. Установлено, что в аустенитных хромоникелевых коррозионностойких сталях 02Х18Н11 и 08Х18Н10Т, малоуглеродистых низколегированных сталях 06Х1-У, 10Г2ФБ, широко распространены специальные в концепции РСУ внутрифазные и межфазные границы, имеющие пониженную энергию и особые физико-механические свойства. Открыты и исследованы особые множественные четверные и пятерные стыки границ зёрен, доказана линейная природа таких дефектов. Рассмотрены условия их устойчивости и расщепления на тройные стыки. Показано, что множественные стыки границ порождают множественные узлы, в которых контактируют не 4, как обычно, а 5, 6 и более тройных или четверных стыков, предложена их структурная классификация. Создана методика для светооптического определения на шлифах количества специальных границ У=3ⁿ в металлах и сплавах с низкой энергией дефектов упаковки. В перлитных сталях выявлены межфазные специальные границы и показано, что их происхождение обусловлено реализацией между решётками цементита и феррита ориентационного соотношения Исайчева, а не Багаряцкого, как считалось ранее. Найдены также специальные границы типа У=3ⁿ в ферритной составляющей этих сталей, количество которых достигает 12%. Выработаны признаки, позволяющие оценивать количество специальных границ в поликристаллических материалах промышленного производства с применением светового микроскопа, не прибегая к трудоемким дифракционным методам определения ориентации кристаллов.

Впервые теоретически и экспериментально методами световой и электронной микроскопии и микродифракции установлено наличие специальных низкоэнергетических границ зерен в структуре промышленного сплава Zr1Nb. Их происхождение связано с реализацией различных вариантов ориентационного соотношения Бюргерса между высокотемпературной -фазой и дочерними кристаллами -фазы при полиморфном превращении.

Показано, что специальные границы возникают в мартенситных структурах малоуглеродистых сталей в результате контактов между рейками пакетного мартенсита вследствие реализации ориентационного соотношения Курдюмова-Закса при > превращении. При этом между рейками образуются углы взаимного поворота вокруг 011 на 70, 50, 60 и 10, в результате чего возникают границы с У=3, У=11, У=33, У=129 в концепции РСУ. Низкая поверхностная энергия и малая подвижность таких границ обусловливают высокую пластичность низкоуглеродистого мартенсита и сохранение в нём пластиночной структуры при длительном высокотемпературном отпуске, в том числе при температурах межкритического интервала.

Теоретически рассмотрены и экспериментально установлены причины зарождения, эволюция и ведущая роль специальных границ типа У=3ⁿ в формировании структуры и свойств поликристаллических материалов.

Теоретические и экспериментальные результаты использованы при разработке технологий производства труб-оболочек твэл из сплава Zr1Nb, нефтегазопроводных труб из стали 06Х1-У повышенной коррозионной стойкости в агрессивных нефтепромысловых средах, горяче- и холоднодеформированных труб из стали 02Х18Н11 с высокой гарантированной стойкостью против межкристаллитной коррозии при испытании в сильно окислительных средах, а также листового проката из стали 10Г2ФБ повышенной прочности. Промышленные технологии производства труб из стали 02Х18Н11 и 06Х1-У внедрены в производство на ЗАО “Никопольский завод нержавеющих труб” и ЗАО “Никопольский завод стальных труб “ЮТиСТ”.

Ключевые слова: низколегированные и высоколегированные стали, сплав циркония, трубы, деформация, отжиг, закалка, микроструктура, границы зерен, межфазные границы, физико-механические и коррозионные свойства, технологии.

Sukhomlіn G.D. Structure and Properties of Large-Angle Special Crystal and

Phase Boundaries in the Commercially Produced Metals and Alloys. - Manuscript.

Thesis for degree of Doctor of Technical Sciences, speciality 05.02.01 - Materials Science. Prydniprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture, Dnipropetrovsk, 2007.

The thesis makes a further progress in the conception of structure and property formation in low-energy special boundaries by the concept of coincidence site lattices (CSL). Crystallographic properties of crystal and phase boundaries and their derivatives (multiple joints and nodes) in commercial metals and alloys with FCC, BCC and HCP crystal lattices, have been studied by light and electron microscopy and microdiffraction methods. It was established that special CSL, low-energy grain and phase boundaries with special physical and mechanical properties are widely spread in austenitic corrosion resistant steel 02Х18Н11 and low-carbon low-alloy steels (06Х1-У, 10Г2ФБ). For the first time, presence of special low-energy grain boundaries in the structure of commercial alloy Zr1Nb has been established both theoretically and experimentally by electron microscopy and microdiffraction method. Causes of origin and evolution of special boundaries of У=3ⁿ type and their leading role in the formation of the polycrystalline material structure and properties have been considered. Results were used in the development of industrial technologies for making production tubes of steel 02Х18Н11 with a guaranteed intergranular corrosion resistance; oil and gas line pipes of steel 06Х1-У characterized by a high corrosion resistance in corrosive oil production media; casing tubes for fuel elements of alloy Zr1Nb, etc. The industrial technologies for production tubes of steel 02Х18Н11 with a guaranteed complex of high properties and low energy CSL grain boundaries content oil and gas line pipes of steel 06Х1-У have been introduced into production.

Key words: low-alloy and high-alloy steels, zirconium alloy, tubes, deformation, heat treatment, microstructure, grain boundaries, phase boundaries, physical, mechanical and corrosion properties, technologies.

Размещено на Allbest.ru

...