Regularities of electron-ion-plasma modification of high-chromium steel | Izvestiya vuzov. Fizika. 2019. № 11. DOI: 10.17223/00213411/62/11/112

Regularities of electron-ion-plasma modification of high-chromium steel

The purpose of this work is to establish patterns of formation of the structure and properties of 20Cr23Ni18 steel (similar to the USA - 310 steel), subjected to high-speed heat treatment. Steel 310 is used for the manufacture of parts and mechanisms operating at temperatures up to (1000-1050) °C (parts of the combustion chambers, guide vanes of gas turbines, etc.) [1]. Heat treatment of steel was carried out on the SOLO electron-beam setup with an electron source based on a low-pressure pulsed arc discharge with grid stabilization of cathode plasma boundary and open anode plasma boundary [2]. Irradiation was carried out with the following parameters: the energy of accelerated electrons eV = 18 keV; electron beam energy density ES = (20, 30, and 40) J/cm2; beam pulse duration τ = (50 and 150) μs; the number of pulses N = 3; pulse repetition rate f = 0.3 s-1; residual gas pressure (argon) in the working chamber ~ 0.02 Pa. The study of structure and phase composition of the material was carried out by the methods of scanning and transmission diffraction electron microscopy. Tests were performed and it was shown that the wear resistance reaches maximum values when the steel is irradiated with an electron beam with parameters of 30 J/cm2, 50 μs, 3 imp. and it exceeds the wear resistance of the source material by 8 times. The microhardness of the modified steel surface increases by ≈ 1.2 times and reaches maximum values when the samples are irradiated with an electron beam with parameters of 20 J/cm2, 50 μs, 3 imp.

Download file
Counter downloads: 107

Keywords

сталь аустенитного класса, интенсивный импульсный электронный пучок, поверхностный сплав, структура, свойства, austenitic steel, intense pulsed electron beam, surface alloy, structure, properties

Authors

NameOrganizationE-mail
Ivanov Yu.F.Institute of High Current Electronics SB RASyufi55@mail.ru
Petrikova E.A.Institute of High Current Electronics SB RASpetrikova@opee.hcei.tsc.ru
Teresov A.D.Institute of High Current Electronics SB RAStad514@sibmail.com
Ivanova O.V.Tomsk State University of Architecture and Buildingivaov2017.ivanova@yandex.ru
Всего: 4

References

Марочник сталей и сплавов / под общ. ред. А.С. Зубченко. - М.: Машиностроение, 2003. - 784 с.
Грибков В.А., Григорьев Ф.И., Калин Б.А. и др. Перспективные радиационно-пучковые технологии обработки металлов. - М.: Круглый стол, 2001. - 528 с.
Кадыржанов К.К., Комаров Ф.Ф., Погребняк А.Д. и др. Ионно-лучевая и ионно-плазменная модификация материалов. - М.: Изд-во МГУ, 2005. - 640 с.
Ласковнев А.П., Иванов Ю.Ф., Петрикова Е.А. и др. Модификация структуры и свойств эвтектического силумина электронно-ионно-плазменной обработкой. - Минск: Белорусская наука, 2013. - 287 с.
Райков С.В., Будовских Е.А., Громов В.Е. и др. Формирование структуры, фазового состава и свойств поверхности титановых сплавов при электровзрывном легировании и последующей электронно-пучковой обработке. - Новокузнецк: Изд-во «Полиграфист», 2015. - 290 с.
Эволюция структуры поверхностного слоя стали, подвергнутой электронно-ионно-плазменным методам обработки / под общ. ред. Н.Н. Коваля, Ю.Ф. Иванова. - Томск: Изд-во НТЛ, 2016. - 304 с.
Rotshtein V., Ivanov Yu., and Markov A. // Materials Surface Processing by Directed Energy Techniques / ed. by Y. Pauleau. - Elsevier, 2006. - Chapter 6. - P. 205-240.
Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. // Изв. вузов. Физика. - 2008. - Т. 51. - № 5. - С. 60-70.
Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. - М.: Техносфера, 2004. - 384 с.
Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. - М.: Металлургия, 1973. - 584 с.
Эндрюс К., Дайсон Д., Киоун С. Электронограммы и их интерпретация. - М.: Мир, 1971. - 256 с.
Иванов Ю.Ф., Петрикова Е.А., Иванова О.В. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2015. - Т. 58. - № 4. - С. 46-51.
Bikbaeva Z.G., Ivanov Yu.F., Khasanov О.L., et al. // Изв. вузов. Физика. - 2016. - Т. 59. - № 9/3. - С. 184-187.
Ivanov Yu.F., Potekaev А.И., Petrikova Е.А., et al. // IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. - 2015. - V. 81. - No. 012009.
Иванов Ю.Ф., Тересов А.Д., Петрикова Е.А. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2016. - Т. 59. - № 9/2. - С. 223-226.
Самарский А.А. Введение в численные методы. - М.: Наука, 1997. - 271 с.
Физические величины: справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.
Иванов Ю.Ф., Корнет Е.В., Колов Э.В., Громов В.Е. Закаленная конструкционная сталь: структура и механизмы упрочнения. - Новокузнецк: Изд-во СибГИУ, 2010. - 174 с.
Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Попова Н.А. и др. Структурно-фазовые состояния и механизмы упрочнения деформированной стали. - Новокузнецк: Изд-во «Полиграфист», 2016. - 510 с.
 Regularities of electron-ion-plasma modification of high-chromium steel | Izvestiya vuzov. Fizika. 2019. № 11. DOI: 10.17223/00213411/62/11/112

Regularities of electron-ion-plasma modification of high-chromium steel | Izvestiya vuzov. Fizika. 2019. № 11. DOI: 10.17223/00213411/62/11/112