Аннотация результатов, полученных в 2025 году
- Установлены экспериментальные закономерности изменения в микроструктуре стали 15Х2НМФА-А объемной доли различных типов карбидов (Ме(С,N), Ме2С, Ме7С3/Ме23С6) в зависимости от температуры испытаний с использованием оптической и электронной микроскопии. Показано, что окончательное растворение карбидов в стали 15Х2НМФА-А происходит выше температур фазовых превращений (критических температур А1 и А3) и зависит от длительности испытаний (т.е. от длительности пребывания металла при высокой температуре). - Установлено, что разделение параметрической зависимости Ларсена-Миллера для стали 15Х2НМФА-А при температурах около 700°C, Ас1 и Ас3 на 4 участка позволяет повысить точность прогнозирования времени разрушения на порядок. По результатам получена расчетная зависимость предела длительной прочности стали 15Х2НМФА-А от температуры на базе 1, 10 и 100 ч, которая демонстрирует нетипичную зависимость сопротивления ползучести от температуры в области фазовых превращений. - Установлено, что в аустенитной области стали 15Х2НМФА-А эмпирические коэффициенты параметрической зависимости Ларсена-Миллера, коэффициент K соотношения Монкмана–Гранта, а также постоянные степенной зависимости скорости деформации от приложенного напряжения остаются неизменными по крайней мере до 1200°C. При этом фазовые превращения не оказывают влияния на постоянные степенной зависимости скорости деформации от приложенного напряжения. - Исследование закономерностей образования дефектов в процессе длительных испытаний образцов из стали 15Х2НМФА-А показали, что наибольшее количество полостей образуется при температурах 850-1000°C, в аустенитной области, что связано с ослаблением границ зерен, особенно вблизи неметаллических включений, что и приводит к появлению надрывов в процессе деформации и их росту. Однако при этом наибольшее количество дефектов образуется в области сосредоточенной деформации, тогда как в области равномерной деформации роль дефектов незначительна. Основной причиной повышения скорости деформации на третьей стадии ползучести является уменьшение поперечного сечения образца в процессе испытания. - Показано, что для стали 15Х2НМФА-А при температуре до 650°C способность к пластической деформации практически не зависит от времени до разрушения (или приложенного напряжения), наблюдается лишь тенденция к повышению относительного удлинения по мере снижения уровня приложенного напряжения. Для температур 700-900°C наблюдается явный рост пластичности при снижении напряжений. При температурах 1000-1100°C относительное удлинение не имеет явной зависимости от времени разрушения, а вот при температуре 1200°C снижение напряжений приводит в уменьшению пластичности. - Проведён цикл испытаний стали 15Х2НМФА-А ступенчатым индентированием с увеличенными нагрузками индентирования для достижения максимальных значений твёрдости HB при температурах от 100°С до 900°С. Выявлено проявление синеломкости на исследуемой стали, заключающееся в незначительном повышении твёрдости при индентировании при температуре 300°С. Это согласуется с данными испытаний растяжением, согласно которым при температуре 300°С наблюдается повышение уровня предела текучести и временного сопротивления стали. Показано, что после преодоления температурного интервала синеломкости значения твердости стали монотонно снижаются, при 800°С уровень твердости становится примерно в 2 раза ниже по сравнению с твердостью при комнатной температуре, при 900°С снижение твердости становится почти пятикратным. Совместный анализ данных индентирования и растяжения показал схожий характер температурной зависимости твёрдости при индентировании HBIT и временного сопротивления σВ, что позволяет говорить о возможности оценки характеристик прочности стали 15Х2НМФА-А по результатам инструментального индентирования при наличии достаточной статистики предварительных исследований. - На основании обзора методик длительного высокотемпературного индентирования был сделан выбор в пользу методик испытания, позволяющих вычислять жесткость контакта при испытаниях на ползучесть. Проведены испытания, позволяющие отработать режимные параметры нагружения – амплитуду и частоту колебаний нагрузки, период опроса, время стабилизации и время выдержки под нагрузкой. Для проведения испытаний была спроектирована и изготовлена специализированная дополнительная оснастка в виде керамических наконечников, столика и вкладышей для увеличения жесткости конструкции при высоких температурах. Все керамические элементы были изготовлены из керамики на основе Al2O3 методом 3D-печати. - Проведены испытания длительным высокотемпературным индентированием с использованием инденторов двух видов – шарового индентора и цилиндрического индентора с плоским торцом (испытания типа «pillar-test») при температурах 500, 600 и 700°С. Установлено, что более стабильные результаты определения скорости ползучести получаются при использовании методики, основанной на измерении контактной жесткости при индентировании. Экспериментально подобраны параметры колебаний нагрузки при длительном нагружении, позволяющие производить расчёт характеристик жёсткости контакта с достаточной точностью. Выполнен совместный анализ диаграмм ползучести, полученных растяжением и вдавливанием, при одинаковых температурах испытаний. Сопоставление результатов двух испытаний проведено по значениям скоростей деформации. Показано, что имеет место совпадение значений скоростей деформации при близких значениях начального условного напряжения при двух видах испытаний.