ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ АУСТЕНИТНОЙ КОРРОЗИОННО-СТОЙКОЙ СТАЛИ ДЛЯ АТОМНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-12-43-53Ключевые слова:
аустенитная коррозионно-стойкая сталь, трубы, атомная промышленность, предел текучести при повышенных температурах, стабилизирующий отжиг, микролегирование боромАннотация
Аустенитную коррозионно-стойкую сталь 08Х18Н10Т (AISI 321), стабилизированную титаном, используют для изготовления оборудования и трубопроводов атомной энергетики. Одним из требований, предъявляемых к трубной продукции для атомных реакторов, является высокое значение предела текучести, измеряемого при температуре 350 °С, в состоянии после окончательной обработки на твердый раствор (аустенитизации) в интервале температур 1020–1080 °C. В статье проведен обзор научной литературы, посвященной способам повышения предела текучести рассматриваемой стали. Анализ литературных данных свидетельствует о том, что холодная деформация стали 08Х18Н10Т ускоряет выделение дисперсных частиц карбида титана, сдерживающих статическую рекристаллизацию при последующем нагреве. С другой стороны, с повышением степени деформации возрастает движущий стимул рекристаллизации. Поэтому во избежание статической рекристаллизации в процессе аустенитизации и для обеспечения повышенного предела текучести величина предварительной деформации должна быть ограничена так, чтобы рост движущей силы рекристаллизации не перекрыл сдерживающий эффект от выделений дисперсных карбидов. Пластическая деформация стали 08Х18Н10Т в интервале температур 800–900 °C сопровождается динамическим возвратом и обеспечивает более стабильную к нагреву дислокационную структуру, способную задерживать рекристаллизацию в интервале температур аустенитизации. Увеличение размера зерна аустенита дополнительно подавляет статическую рекристаллизацию и процессы разупрочнения при отжиге. Однако в крупнозернистой стали в ходе деформации в интервале температур 800–850 °С возможно выделение карбидов хрома, снижающих сопротивление межкристаллитной коррозии. Стабилизирующий отжиг, выполняемый для повышения стойкости стали против межкристаллитной коррозии, может одновременно увеличивать прочностные характеристики стали 08Х18Н10Т за счет дисперсионного упрочнения, обусловленного выделениями частиц карбидов титана. Эффективным способом повышения прочностных характеристик рассматриваемой стали является сочетание предварительной теплой деформации с последующим стабилизирующим отжигом. В этом случае обеспечивается одновременное действие двух механизмов упрочнения (деформационного и дисперсионного), которые, по литературным данным, приводят к значительному повышению предела текучести, измеренному при температуре 350 °C. Отмечено, что в качестве перспективного материала для атомной энергетики рассматривается сталь 08Х18Н10Т, микролегированная бором в количестве ~0,003 % (мас.). Микродобавки бора не только обеспечивают повышение предела текучести, но и уменьшают склонность стали к межкристаллитной коррозии.
Библиографические ссылки
Lo R. H., Shek C. H., Lai J. K. L. Recent developments in stainless steels // Materials Science and Engineering: R: Reports. 2009. V. 65, Iss. 4–6. P. 39–104. DOI: 10.1016/j.mser.2009.03.001.
Plaut R. L., Herrera C., Escriba D. M. etc. A short review on wrought austenitic stainless steels at high tempera-tures: Processing, microstructure, properties and performance // Materials Research. 2007. V. 10, № 4. P. 453–460. DOI: 10.1590/S1516-14392007000400021.
Пумпянский Д. А., Пышминцев И. Ю., Выдрин А. В. и др. Основы металловедения и технологии производ-ства труб из коррозионно-стойких сталей. — М.: ООО «Металлургиздат», 2023. — 682 с. EDN: ZFIYTG.
Matula M., Hyspecka L., Svoboda M. etc. Intergranular corrosion of AISI 316L steel // Materials Characteriza-tion. 2001. V. 46, Iss. 2–3. P. 203–210. DOI: 10.1016/S1044-5803(01)00125-5.
Pardo A., Merino M. C., Coy A. E. etc. Influence of Ti, C and N concentration on the intergranular corrosion be-haviour of AISI 316Ti and 321 stainless steels // Acta Materialia. 2007. V. 55, Iss. 7. P. 2239–2251. DOI: 10.1016/j.actamat.2006.11.021.
Гольдштейн М. И., Грачев С. В., Векслер Ю. Г. Специальные стали: учебник для вузов. — М.: Металлур-гия, 1985. — 408 с.
Padilha A. F., Lesley R., Rios P. R. Stainless steels heat treatment (chapter 12) // Steel heat treatment handbook. — Boca Raton: CRC Press, 2007. P. 695–739.
De Sousa R. C., Cardoso Filho J. C., Tanaka A. A. etc. Effects of solution heat treatment on grain growth and de-gree of sensitization of AISI 321 austenitic stainless steel // Journal of Materials Science. 2006. V. 41. P. 2381–2386. DOI: 10.1007/s10853-006-2468-3.
Moura V., Kina A. Y., Tavares S. S. M. etc. Influence of stabilization heat treatments on microstructure, hardness and intergranular corrosion resistance of the AISI 321 stainless steel // Journal of Materials Science. 2008. V. 43. P. 536–540. DOI: 10.1007/s10853-007-1785-5.
Баландин Ю. Ф., Горынин И. В., Звездин Ю. И., Марков В. Г. Конструкционные материалы АЭС. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 280 с.
ГОСТ Р 70731.2–2023. Трубы стальные для изготовления оборудования и трубопроводов атомных станций. Общие технические условия. Часть 2. Трубы стальные бесшовные из стали аустенитного класса ма-рок 08Х18Н10Т и 08Х18Н10Т-Ш. — М.: Стандартинформ, 2023. — 28 с.
Ghazani M. S., Eghbali B., Ebrahimi G. R. Evaluation of the kinetics of dynamic recovery in AISI 321 austenit-ic stainless steel using hot flow curves // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2017. V. 70. P. 1755–1761. DOI: 10.1007/s12666-016-0972-y.
Рущиц С. В., Ахмедьянов А. М., Перевозчиков Д. В. и др. Моделирование горячей деформации стали 08Х18Н10Т (AISI 321) одноосным сжатием // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». 2021. Т. 21. № 2. С. 30–41. DOI: 10.14529/met210203.
Zhao D., Ren L., Wang Y. etc. Hot deformation behaviors of as cast 321 austenitic stainless steel // Metals. 2021. V. 11, Iss. 8. 1245. DOI: 10.3390/met11081245.
Radionova L. V., Perevozchikov D. V., Makoveckii A. N. etc. Study on the hot deformation behavior of stain-less steel AISI 321 // Materials. 2022. V. 15, Iss. 12. 4057. DOI: 10.3390/ma15124057.
Kratochvíl P., Havela L., Svobodová A. etc. Recrystallization processes in high alloyed seamless tubes of AISI 321 steel after the hot formation // Acta Universitatis Carolinae. Mathematica et Physica. 1990. V. 31. № 2. P. 119–131.
Kratochvíl P., Lukáč P., Vostrý P. etc. Dynamic softening and static recrystallisation of AISI 321 steel // Mate-rials Science and Technology. 1991. V. 7. № 1. P. 78–82. DOI: 10.1179/mst.1991.7.1.78.
Еремин В. Н., Перевозчиков Д. В., Маковецкий А. Н. и др. Формирование структуры стали 08Х18Н10Т в условиях пилигримовой прокатки и последующего отжига // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». 2021. Т. 21. № 2. С. 78–86. DOI: 10.14529/met210208.
Radionova L. V., Perevozchikov D. V., Makoveckii A. N. etc. Grain growth during mechanical processing of austenitic stainless steel AISI 321 // Metals. 2023. V. 13, Iss. 8. 1421. DOI: 10.3390/met13081421.
Padilha A. F., Plaut R. L., Rios P. R. Annealing of cold-worked austenitic stainless steels // ISIJ International. 2003. V. 43, Iss. 2. P. 135–143. DOI: 10.2355/isijinternational.43.135.
Kesternich W., Meertens D. Microstructural evolution of a titanium-stabilized 15Cr–15Ni steel // Acta Metallur-gica. 1986. V. 34, Iss. 6. P. 1071–1082. DOI: 10.1016/0001-6160(86)90217-8.
Vasudevan M., Venkadesan S., Sivaprasad P. V. Influence of thermomechanical treatments on microstructural stability of titanium modified austenitic stainless steel // Materials Science and Technology. 1996. V. 12, Iss. 4. P. 338–344. DOI: 10.1179/mst.1996.12.4.338.
Vasudevan M., Venkadesan S., Sivaprasad P. V. Influence of Ti/(C+6/7N) ratio on the recrystallization behav-iour of a cold worked 15Cr–15Ni–2.2Mo–Ti modified austenitic stainless steel // Journal of Nuclear Materials. 1996. V. 231, Iss. 3. P. 231–241. DOI: 10.1016/0022-3115(96)00377-7.
Dolinskaya L. A., Rizol' A. I., Nekrasova S. Z., Andreyeva E. M. Recrystallization of cold-drawn stainless steel // Metal Science and Heat Treatment of Metals. 1962. V. 4. P. 66–68. DOI: 10.1007/BF00812909.
Kratochvíl P., Smola B., Stulíková I. etc. Recovery and recrystallization in AISI 321 steel under static condi-tions // Czechoslovak Journal of Physics B. 1985. V. 35. P. 257–260. DOI: 10.1007/BF01605092.
Ghazani M. S., Eghbali B. Characterization of hot deformation microstructure of AISI 321 austenitic stainless steel // Materials Science & Engineering A. 2018. V. 730. P. 380–390. DOI: 10.1016/j.msea.2018.06.025.
Smola B. Precipitation and hardening mechanisms in the AISI 321 steel // Acta Universitatis Carolinae. Math-ematica et Physica. 1990. V. 31, Iss. 1. P. 27–46. URL: http://dml.cz/dmlcz/142613.
Janda T., Jeníček Š., Kučerová L. etc. Influence of higher stabilization temperatures on the microstructure and mechanical properties of austenitic stainless steel 08Ch18N10T // Metals. 2023. V. 13, Iss. 5. 975. DOI: 10.3390/met13050975.
Chen S., Xie A., Lv X. etc. Tailoring microstructure of austenitic stainless steel with improved performance for generation-IV fast reactor application: a review // Crystals. 2023. V. 13, Iss. 2. 268. DOI: 10.3390/cryst13020268.
Бабенко А. А., Шартидинов Р. Р., Салина В. А., Гуляков В. С. Влияние бора на свойства и структуру аустенитных нержавеющих сталей // Металлург. 2024. № 7. С. 74–79. DOI: 10.52351/00260827_2024_7_74.
Kasana S. S., Pandey O. P. Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of boron con-taining Ti-Stabilized AISI-321 steel for nuclear power plant application // Materials Today Communications. 2021. V. 26. 101959. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2020.101959.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
