УДК 539.2:536.42

Влияние нейтронного облучения и скорости деформации на

мартенситное g®a превращение в стали 12Х18Н10Т

Максимкин О.П., Бахтыбаев А.Н.,

Налтаев А., Бердалиев Д.Т., Рахашев Б.К., Тулебаева Н.Р., Курбанбаев Ш.

Институт ядерной физики НЯЦ, г.Алматы, ЮКГУ им. М.Ауэзова, г.Шымкент, Международный Казахско-Турецкий университет, г.Шымкент, РК

Введение

Известно, что в процессе холодной деформации метастабильных аустенитных сталей (ГЦК–решетка, парамагнетик) возможно мартенситное g®a¢(g®e®a¢) превращение с образованием несколько более прочной a¢-фазы (ОЦК–решетка ферромагнетик) [1-3]. Показано также, что g®a¢ переход, индуцированный деформацией, имеет место в некотором температурном интервале M_s¸M_d (ориентировочно 148¸370 К для стали 12Х18Н10Т), где наблюдаются также высокие пластичные свойства материала [4,5].

В настоящей работе приведены и обсуждаются новые результаты экспериментов, направленных на выяснение условий фазово-структурной стабильности нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н10Т, подвергнутой облучению высокоэнергетическими ядерными частицами в реакторе ВВР-К и послерадиационным температурно-скоростным воздействиям.

Методика проведения экспериментов

В качестве основного объекта исследования была выбрана аустенитная нержавеющая хромоникелевая сталь 12Х18Н10Т, широко используемая в реакторостроении. Использовались образцы плоской и цилиндрической формы с размерами, дающими возможность проведения параллельных исследований различными методами, включая механические испытания, микро-калориметрию, просвечивающую электронную микроскопию и др.

Для механических испытаний были изготовлены образцы двух типоразмеров: цилиндрические – диаметром 1,6 и длиной рабочей части 10 мм, а также плоские, в виде пластин с размерами 3,5×10×0,3 мм. Часть образцов аустенизировали при 1325 К, 30 мин.

а	б х200
Рис. 1. Структура образцов стали 12Х18Н10Т аустенизированных при а) 1325 К, 30 мин. и б) 1425 К, 60 мин.

Влияние скорости деформации на мартенситное превращение и механические характеристики необлученной и облученной нейтронами стали 12Х18Н10Т

Механические испытания необлученных и облученных образцов проводили с одновременной регистрацией кривой образования и накопления ферромагнитной a¢-фазы. В процессе эксперимента изменяли (увеличивали) скорость растяжения, причем первоначальная скорость была выбрана 0,5 мм/мин. В тот момент, когда фиксировали начало образования ферромагнитной фазы скорость увеличивали в два раза и в дальнейшем эту операцию повторяли с шагом по деформации 5-10 %. В конечном итоге образец разрушался при скорости растяжения 10 мм/мин.

Установлено, что изменение (увеличение) скорости растяжения в процессе деформации необлученных и облученных образцов стали оказывает существенное влияние как на кривую течения, так и на кинетическую кривую образования мартенситной a¢-фазы. В другой серии экспериментов исследовали изменения механических и магнитных свойств стали 12Х18Н10Т, аустенизированной при 1323 К, 30 мин. Необлученные и облученные до максимального флюенса нейтронов 1,8х10¹⁸ н/см² (Е>0,1МэВ) цилиндрические образцы деформировали при различных температурах в диапазоне 293-433 К, со скоростями растяжения 0,16 и 1,6 мм/мин. На рис. 2 показано, как температура и скорость деформации влияют на количество a¢-фазы, накопившейся в образце к моменту разрушения.

а	б
Рис. 2 Количество накопленной a¢-фазы к моменту разрушения в необлученной и облученной стали 12Х18Н10Т, деформированной с различной скоростью (1-0.16мм/мин, 2-1.6мм/мин) при разных температурах. а-необлученный, б-облученный до 1.8×10^18н/см^2

Как видно из таблицы 1, с ростом скорости деформирования , пластичность стали уменьшается одновременно с величиной равномерного удлинения, снижается интегральное-суммарное по образцу – количество мартенситной a-фазы, накопленной в образце до предела прочности по его длине.

Таблица 1–Влияние скорости деформации на механические и магнитные характеристики стали 12Х18Н10Т, необлученной и облученной нейтронами

Состояние, скорость растяжения	sт, кг/мм^2	sВ, кг/ мм^2	dр, %	Мф, усл. ед.
Необл., 0,5мм/мин	23	66	72	0,35
5×10^18н/см^2, 0,5мм/мин	33,5	69	46	0,34
Необл., 50мм/мин	30	73,3	56	0,3
Необл., 200мм/мин	23	65	54	0,28

Прочностные характеристики в указанном диапазоне скоростей изменяются незначительно.

Литература

1. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Этин Э.И. Превращения в железе и стали // М.: Наука. 1977.

2. Кайбышев О. А.. Пластичность и сверхпластичность металлов. – М.: Металлургия, 1975 – 280 с.

3. Гойхенберг Ю.Н. и др. Превращения при пластической деформации и их влияние на механические свойства //Вопросы производства и обработки стали. 1972. № 107.

4. Ибрагимов Ш. Ш., Максимкин О. П., Садвакасов Д. Х. Мартенситное γ→α' превращение и механические свойства стали 12Х18Н10Т, облученной нейтронами. // ФММ. №5, 1992 – с. 43-48.

5. Максимкин О.П., НалтаевА., Бердалиев Д.Т, Рахашев Б.К. Мартенситные γ↔α' превращения в стали 12Х18Н10Т, облученной в реакторе ВВР-К. // Вестник НЯЦ РК, 2007, вып. 3 (31), с.53-58.