Оренбургский государственный университет

Повышение прочности и коррозионной стойкости материалов за счет фазовых превращения и напыления ионно-плазменных покрытий

Изучено воздействие сильных магнитных полей и низкой температуры на мартенситные превращения в сплаве Fe-Cr-Mn-V. Обнаружено, что в результате воздействия магнитного поля напряженностью 4 Тс в сплаве Fe-Cr-Mn-V происходит обратное ε→γ превращение. Нагрев сплава без воздействия магнитного поля до температуры 280°С приводит к таким же обратным мартенситным ε→γ превращениям, как и воздействие магнитного поля напряженностью 4 Тс. Воздействие на сплав Fe-Cr-Mn-V с 60% ε-мартенсита, охлажденный до температуры -196°С, магнитного поля с индукцией в 15 Тл приводит к частичному обратному α→ε→γ превращению, а воздействие магнитного поля до охлаждения – стабилизирует структуру аустенита по отношению к охлаждению.

Отработана технология нанесения ионно-плазменного покрытия при температуре фазового перехода. Изучено влияние ионно-плазменного покрытия (TiN), нанесенного при температуре фазового превращения, на усталостную прочность образцов из стали 20. Принимая во внимание ранее описанный эффект залечивания дефектов, наблюдаемый на поверхности образцов при температуре фазового перехода, ионно-плазменное покрытие наносили как при температуре фазового превращения, так и при других температурах. Электрономикроскопические исследования показали, что напыление ионно-плазменного покрытия из TiN не повлияло на микрорельеф поверхности образцов из стали 20. Максимальная усталостная прочность образцов из стали 20 имеет место в случае нанесения ионно-плазменного покрытия при температуре фазового перехода (727°С). В случае нанесения покрытия при температурах, отличных от температуры фазового перехода, общая долговечность образцов становится даже ниже, чем в образцах без покрытия. Результаты оценки времени зарождения усталостной трещины с помощью акустической эмиссии, а также данные макрофрактографического анализа свидетельствуют о том, что увеличение общей долговечности образцов с ионно-плазменным покрытием, нанесенном при температуре фазового перехода, обусловлено увеличением времени до зарождения усталостной трещины. Микрофрактографический анализ показал, что разрушение образцов с покрытиями не сопровождается образованием в очаге зарождения трещины зоны сдвига θ. Адгезионная прочность покрытия, нанесенного при температуре фазового перехода, выше по сравнению с покрытиями, нанесенными при температурах, отличных от температуры фазового перехода.

Проведенные исследования по влиянию ионно-плазменных покрытий на коррозионную стойкость изделий в сероводородосодержащих средах позволили выявить некоторые общие закономерности влияния различных материалов и конструкций ионно-плазменных покрытий на скорость общей коррозии и защитную способность от сероводородного коррозионного растрескивания. Сформулированы некоторые возможные направления совершенствования конструкций ионно-плазменных покрытий для защиты деталей оборудования, работающего в сероводородосодержащих средах.

Результаты работы в 2006 году