Аустенитная сталь с высокой концентрацией атомов внедрения (1,9 масс. %), полученная электронно-лучевым аддитивным способом

Сотрудниками лабораторий ЛФИСМС, ЛККМиК и ЛЛМАТ с использованием метода электронно-лучевого аддитивного производства были получены образцы хромомарганцевой ванадийсодержащей стали с высокой концентрацией атомов внедрения (C+N=1,9 масс. %) и изучены их микроструктура и механические свойства в сопоставлении с образцами стали, полученными традиционными методами металлургии и термомеханической обработки. Экспериментально показано, что процесс аддитивного производства и последующая термическая обработка не влияют на концентрацию атомов внедрения в стальных образцах, а незначительное обеднение состава стали по марганцу не вызывает изменения механизма кристаллизации стали и формирования высокотемпературного феррита. Независимо от метода получения, образцы ванадийсодержащей хромомарганцевой стали с высокой концентрацией атомов внедрения обладают гетерофазной структурой на основе аустенита с дисперсными фазами. Помимо карбонитридов ванадия и хрома, которые характерны для стали, полученной традиционными методами и которые не растворяются при термомеханических обработках, в процессе аддитивного производства из-за многократного нагрева и охлаждения образцов происходит формирование карбонитридов хрома и марганца в теле аустенитных зерен (пластины) и интерметаллидов (Fe,Cr,Mn,V) вдоль границ зерен (глобулы). Высокая концентрация атомов внедрения способствует сильному твердорастворному упрочнению и дисперсионному твердению аддитивно-полученных образцов, в результате чего она обладает более высокими значениями предела текучести (?_0,2 = 880 МПа), чем сталь, полученная традиционным способом (?_0,2 = 840 МПа). В то же время присутствие дисперсных фаз вызывает преждевременное разрушение образцов, так что образцы аддитивно-полученной стали даже после термообработки обладают низкой пластичностью.

Работа выполнена, в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2025-0002.

Исследования опубликованы в журнале Physical Mesomechanics (Q2 в категории MATERIALS SCIENCE, CHARACTERIZATION & TESTING, Импакт-фактор журнала 1.85 за 2020 год).

Astafurova, E.G., Astafurov, S.V., Reunova, K.A., Melnikov E.V., Moskvina V.A., Panchenko M.Yu., Maier G.G., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A. Structure Formation in Vanadium-Alloyed Chromium-Manganese Steel with a High Concentration of Interstitial Atoms C + N = 1.9 wt % during Electron-Beam Additive Manufacturing. Physical Mesomechanics, 25, 1-11 (2022). https://doi.org/10.1134/S1029959922010015