В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 1 августа 2014 г. № 14.575.21.0071 Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на
- Подготовка аналитического обзора современной научно-технической, нормативной, методической литературы по применимости имеющихся и направлениям развития новых сталей, в том числе легированных азотом, для требуемых условий работы.
- Проведение патентных исследований и подготовка отчёта о патентных исследованиях.
- Анализ возможных вариантов решения задачи достижения требуемого уровня свойств сталей различных структурных классов и разного назначения и показателей для выбора рационального варианта.
- Проведение по программам Termo Calc расчётов и построение политермических разрезов диаграмм фазовых равновесий для базовых систем легирования сплавов (сталей) Cr—Ni—N, Cr—Ni—Mn—Cu—N в интервале концентраций по Ni =
0–12 %, Cr =0–20 %, Mn =0–25 %, Mo =0–2 %, N =0–1 %. Определение температурно-концентрационные областей существования стабильных и метастабильных фаз в условиях равновесной и неравновесной кристаллизации, охлаждения и нагрева. - На основании теоретических исследований разработка общего подхода и формулировка основных требований к составу (по базовому легированию, включая азот) и структурному состоянию стали, необходимые для реализации заданного комплекса свойств (температурный интервал эксплуатации, агрессивные среды). Формулирование требований к режимам термической и термомеханической обработок для получения высокопрочного аустенитного состояния сталей.
- Проведение расчётных оценок механических свойств сталей различного состава с разными параметрами структуры.
- Выбор на основании литературных и расчётных данных основных базовых систем легирования, разработка конкретных состав образцов экспериментальных сталей для выплавки с учётом имеющегося оборудования индустриального партнёра.
- Проведение анализа перспективности производства и применения экспериментальных сталей и реализации в них требуемых свойств методами термической и термомеханической обработок.
- Анализ технических характеристик имеющегося у индустриального партнёра оборудования для выплавки новых экспериментальных сталей выбранных составов, принятие решения о выплавке сталей и определение конкретных параметров процессов.
- Разработка Программы и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов сталей нового типа, легированных азотом.
- Проведение контроля и первичных исследований структуры и механических свойств выплавленных сталей в литом состоянии (стальных слитков) и после предварительной обработки.
- Разработка временной технологической инструкции на выплавку сталей.
- Проведение выплавки образцов экспериментальных сталей.
- Выполнение работы по ресурсному обеспечению контроля состава, механических свойств и структуры новых азотистых сталей.
При этом были получены следующие результаты:
- На основании анализа литературных данных и патентных исследований установлены основные тенденции в развитии новых сталей, в том числе высокопрочных азотистых коррозионностойких. Показано, что производство легированных азотом сталей возможно без коренных реконструкций оборудования по технологиям производств высококачественных спецсталей. Уже разработанные методы исследований и измерений физико-химических и механических свойств применимы и к этим сталям.
- Сформулированы принципы выбора базового легирования, включая азот, структурного состояния, режимов термической и термомеханической обработок азотистых сталей, обеспечивающих получение плотного слитка и заданного комплекса специальных и механических свойств.
- Выбрана базовая система легирования исследуемых сталей (Fe-Cr-Ni-Mn-C-N). Построены политермические разрезы многокомпонентных систем, определены температурно-концентрационные области существования стабильных и метастабильных фаз в условиях равновесной и неравновесной кристаллизации, нагрева и охлаждения.
- Разработана Программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов сталей нового типа, легированных азотом.
- Предложены конкретные составы и выплавлены на оборудовании Индустриального партнёра образцы экспериментальных сталей нового типа.
- Предварительные исследования и контроль структуры и свойств сталей в литом состоянии подтвердил адекватность теоретических оценок и перспективность разработок такого типа сталей для эффективного использования в сложных климатических условиях.
- Подготовлен промежуточный отчёт за 1 этап ПНИ, отчёт о патентных исследованиях.
- Новизна полученных на данном этапе результатов заключается в определении направления исследований на основе выбранной базовой системы легирования Fe-Cr-Ni-Mn-C-N и формулировании требований к разрабатываемому химическому составу новых сталей и режимам термической и термомеханической обработки, которые могут обеспечить требуемый комплекс свойств. В частности определены критические концентрации азота, соответствующие его наибольшему влиянию на свойства сталей и исключающие образование азотных пузырей при затвердевании стали, и соотношения содержаний таких элементов, как Cr, Mn, Mo, C+N. Охраноспособные РИД на данном этапе не запланированы.
Полученные результаты соответствуют техническим требованиям к выполняемому проекту и обеспечивают перспективность продолжения работ по проекту.
Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом."
