Martenzitni nehrđajući čelik visoke čvrstoće. Metodologija istraživanja

EP817– kratkotrajna vlačna čvrstoća 1350 MPa. Čelik je namijenjen za izradu zavarenih i nezavarenih agregata koji dugotrajno rade na temperaturama do 300°C u svim klimatskim uvjetima. Čelik nije sklon naponskoj koroziji. Zavareni spojevi nisu skloni interkristalnoj koroziji i koroziji na naprezanje. Čelik je dobro zavaren argon-lučnim zavarivanjem sa i bez aditiva, zavarivanjem elektronskim snopom, kao i elektrokontaktnim vrstama zavarivanja. Nakon zavarivanja nije potrebna naknadna toplinska obrada.

VNS-16-1– kratkotrajna vlačna čvrstoća 1275 MPa. Koristi se za izradu složenih lemljeno-zavarenih konstrukcija koje rade do 450°C.

SN-2A, VNS-5, VNS-43– kratkotrajna vlačna čvrstoća 1200–1650 MPa. Imaju visoku žilavost na lom, otpornost na pucanje, dobro se zavaruju svim vrstama zavarivanja, osiguravajući visoku čvrstoću zavarenih spojeva nakon toplinske obrade. Koristi se za proizvodnju pričvrsnih elemenata i energetskih dijelova konstrukcije zrakoplova.

VNS-65– kratkotrajna vlačna čvrstoća 1760 MPa. Čelik prijelazne austenit-martenzitne klase namijenjen je za visoko opterećene snage, uključujući zavarene dijelove konstrukcije zrakoplova koji rade na temperaturama od -70 do +200 °C u svim klimatskim uvjetima. Čelik nije sklon interkristalnoj koroziji i može se dobro zavariti argon-lučnim zavarivanjem s dodatkom, kao i zavarivanjem elektronskim snopom.

SN-3, SN-3PN– kratkotrajna vlačna čvrstoća >1200 MPa. Koristi se za oblaganje i dijelove unutarnjeg okvira konstrukcije zrakoplova.

VNS-73– kratkotrajna vlačna čvrstoća 1375 MPa. Martenzitni čelik namijenjen je za izradu zavarenih i nezavarenih pogonskih dijelova zrakoplova koji dugo rade na temperaturama od -70 do +200°C u svim klimatskim uvjetima. Čelik se može dobro zavariti automatskim argonolučnim zavarivanjem bez aditiva (nepotrošiva elektroda) i ručnim argonolučnim zavarivanjem s aditivom. Nakon zavarivanja nije potrebna obvezna toplinska obrada. Čelik nije sklon naponskoj koroziji: σ =980 MPa u komori sa slanom maglom (KST-35).

VNS-74– kratkotrajna vlačna čvrstoća 1400–1495 MPa. Martenzitni čelik namijenjen je za izradu spojnih elemenata proizvedenih hladnim fiksiranjem, koji rade u svim klimatskim uvjetima na temperaturama od -70 do +350°C. Čelik nije sklon naponskoj koroziji u uvjetima komore sa slanom maglom (KST-35) i morske klime s primijenjenim naprezanjem σ =980 MPa. Ima dobru sposobnost hladnog zaglavljivanja.

Dijelovi za pričvršćivanje od čelika VNS-74

VNS-72– kratkotrajna vlačna čvrstoća 1750 MPa. Ima povećanu duktilnost i dobro je zavaren zavarivanjem argon-lukom i elektronskim snopom. Čelik je namijenjen za izradu spojnih elemenata, pogonskih dijelova konstrukcije zrakoplova, uključujući zavarene dijelove zrakoplova.

VNS-53– čelik otporan na koroziju s radnim temperaturama od -70 do +300°C, osigurava visoku proizvodnost u proizvodnji dijelova za cjevovodne sustave (savijanje, valjanje, razvaljivanje). Cijevi izrađene od čelika VNS-53 s debljinom stjenke od 0,5 mm su 2 puta veće u čvrstoći i izdržljivosti od serijskih cijevi od čelika 12H18N10T (koristi se za serijske dijelove).

VNS9-SH– kratkotrajna vlačna čvrstoća od najmanje 1470 MPa. Čelik se koristi u obliku traka različitih debljina za visokoopterećene, kritične dijelove: ploče torzijske poluge, spojnice itd.

Helikopterska torziona ploča izrađena od hladno valjane čelične trake VNS9-Sh

Fizikalna i mehanička svojstva čelika otpornih na koroziju (prosječne vrijednosti)

Željezo	? V	? 0,2	? 5	?
Željezo	MPa		%
EP817	1325	1050	15	55
VNS-16-1	1270	1000	15	50
CH-2A	1300	1050	15	55
VNS-5	1550	1200	18	60
VNS-43	1650	1270	15	50
VNS-65	1760	1300	15	50
SN-3PN	1300	1100	–	–
VNS-73	1430	1110	15	55
VNS-74	1400	1200	16	60
VNS-72	1750	1300	15	45
VNS-53	980	780	20	–

Karakteristike lomne žilavosti i niskocikličnog zamora čelika otpornih na koroziju

Željezo	KC V ( r n =0,25 mm), J/cm 2	DO 1S, MPa?m	MCU: ? max, MPa ( N=2·10 5 ciklusa; f=5 Hz; R=1), na Kt
Željezo	KC V ( r n =0,25 mm), J/cm 2	DO 1S, MPa?m	1,035	2,2








		>0,5 godina
		>0,5 godina
		>0,5 godina
	Nije sklon koroziji

dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2014-0-5-1-1

UDK 669.14.018.295:621.78

OBNAVLJANJE TEHNOLOGIJE PROIZVODNJE ČELIKA KOJI SADRŽA BERILIJ VNS-32-VI

Proučavane su metalurške značajke proizvodnje čelika visoke čvrstoće koji sadrži berilij VNS-32-VI, uključujući taljenje u vakuumskim indukcijskim pećima, procese kovanja i valjanja, načine toplinske obrade za vruće valjane šipke promjera 10-27 mm i kovane šipke do 50 mm, namijenjene elementima otpornim na habanje sustava opreme za kontrolu goriva. Optimizirani toplinski i vremenski parametri deformacije i toplinske obrade šipki, osiguravajući stabilnost mehanička svojstva i niska razina nemetalnih uključaka. Identificirane su metode za smanjenje količine krte faze - δ-ferita - u čeliku.

Stvaranje suvremenih zrakoplovnih materijala trenutno je glavni prioritet. Krajem 70-ih godina 20. stoljeća VIAM je razvio niz čelika koji sadrže berilij, koji se široko koriste za proizvodnju tarnih dijelova za precizne instrumente, poluproizvoda, elemenata otpornih na habanje za sustave opreme za kontrolu goriva, plinskoturbinski motori, zrakoplovne jedinice i sustavi, visokoopterećeni nosači zrakoplovnih instrumenata koji rade u svim klimatskim uvjetima. Razvijeni materijali osiguravaju visoku točnost i pouzdanost rada sustava, dug vijek trajanja opreme u uvjetima kriogenih i povišenih temperatura, agresivnih radnih okolina, te su nezaobilazni konstrukcijski materijal za postojeće i buduće proizvode zrakoplovne i svemirske tehnike.

Domaći čelici ne ispunjavaju u potpunosti zahtjeve za dijelove i sklopove obećavajućih zrakoplovnih i zrakoplovnih proizvoda, kao što su: vijek trajanja u agresivnom okruženju, točnost i pouzdanost sustava opreme za kontrolu goriva itd. Istraživanja pokazuju da uvođenje berilija u sastav čelika značajno poboljšava njihova svojstva, prvenstveno otpornost na habanje, otpornost na koroziju, modul elastičnosti itd. Ovi čelici uključuju čelik 32Kh13N6K3M2BDLT-VI (VNS-32-VI), čija je tehnologija za proizvodnju poluproizvoda izgubljena.

Berilij ima ograničenu topljivost u kobaltu i željezu te se zagrijavanjem oslobađa u obliku intermetalnog spoja (NiBe u fino disperziranom obliku), povećava tvrdoću, otpornost na trošenje, modul elastičnosti kao rezultat disperzijskog otvrdnjavanja čelika i legura, te istovremeno osigurava dimenzijsku stabilnost dijelova i sklopova u temperaturnom području od -196 do +450°C.

Međutim, od 90-ih godina prošlog stoljeća obustavljena je proizvodnja čelika koji sadrže berilij (EI928, EP354 i VNS-13 itd.), a pojavila se potreba za proizvodnjom čelika za elemente otporne na habanje zrakoplovnih motora, sustave opreme za kontrolu goriva, hidraulički sustavi zrakoplovne i raketne tehnike i druge vrste tehnička sredstva- nije se smanjio. Pokušaji da se čelici koji sadrže berilij zamijene drugim materijalima nisu bili uspješni.

Svrha ovog rada je razviti tehnologije taljenja, deformacije i toplinske obrade čelika visoke čvrstoće VNS-32-VI koji sadrži berilij, čime se rješava problem stvaranja novih uzoraka suvremene zrakoplovne i zrakoplovne opreme, kao i proizvoda za strojarsku industriju.

Metodologija istraživanja

Razvoj tehnologije taljenja čelika VNS-32-VI proveden je u periodičnoj vakuumskoj indukcijskoj peći kapaciteta 10-30 kg u odnosu na proizvodne uvjete eksperimentalnog Voskresenska. tehnološki centar(VETC) FSUE "VIAM". Kemijski sastav dobivenih ingota određen je atomskom apsorpcijskom spektrometrijom pomoću spektrometra Varian 240 u skladu s GOST 11739.3-82, GOST R 51056-97, GOST 13899, GOST 138987.

Optimizirano na temelju rezultata ispitivanja eksperimentalnih taljenja tehnološki način taljenje čelika VNS-32-VI, koji uključuje redoslijed uvođenja u talinu ugljika, titana, berilija i metala rijetkih zemalja, kao i temperaturni režim za lijevanje čelika.

Šipke od čelika VNS-32-VI promjera 12 i 22 mm proizvedene su u tvornici strojeva Naro-Fominsk OJSC (NFMZ OJSC) u valjaonici VNIIMETMASH.

Mikrostruktura vruće deformiranih šipki od čelika VNS-32-VI nakon žarenja i završne toplinske obrade proučavana je optičkim mikroskopom AXIO Imager A1 (na presjecima izrezanim iz šipki promjera 12 i 22 mm u uzdužnom smjeru). Jetkanje je provedeno elektrolitičkom metodom u oksalnoj kiselini.

Kontrola onečišćenja nemetalnim inkluzijama provedena je optičkim mikroskopom Leica s Digitalna kamera"VEC-335" prema GOST 1778-70, opcija Š4 (vidno polje pri povećanju × 100, uzdužni smjer), prema sljedeće vrste: točkasti i linijski oksidi, točkasti i linijski nitridi i karbonitridi.

Vlačni modul elastičnosti pri 20°C određen je prema GOST 1497-84 na Zwick/Roell Z400 elektromehaničkom ispitnom stroju.

Vlačna čvrstoća pri 20°C određena je na ispitnom stroju IR-5113 prema GOST 1497-84.

Ispitivanje čelika VNS-32-VI na izdržljivost:

Za interkristalnu koroziju prema GOST 6032-2003, metoda A (Monipeney-Strauss);

Na rupičastu koroziju prema GOST 9.912-89 (STI SEV 6446-88);

Na opću koroziju u uvjetima komore sa slanom maglom (KST-35), komore s tropskom klimom (KTC) i industrijske atmosfere (MCKI, otvoreno postolje).

Prije ispitivanja korozije uzorci su odmašćeni i pasivizirani u skladu sa zahtjevima TR 1.2A.503-98.

Rezultati istraživanja i rasprava

Analiza postojećih tehnologija za proizvodnju čelika visoke čvrstoće koji sadrže berilij pokazala je da je optimalna tehnologija za proizvodnju visokokvalitetnih poluproizvoda od čelika visoke čvrstoće koji sadrže berilij VNS-32-VI, koja osigurava stabilnost kemijski sastav, nizak sadržaj štetnih nečistoća, je taljenje u vakuumskim indukcijskim pećima s naknadnom deformacijom u šipke zadane veličine.

Glavni ciljevi razvoja bili su osigurati stabilnost kemijskog sastava taljenog metala, čistoću metala u smislu štetnih nečistoća (sumpora, kisika, dušika) i nemetalnih uključaka (oksida, nitrida i karbonitrida), te visoka tehnološka duktilnost lijevanog metala (ingota).

Značajka razvijene tehnologije taljenja je tehnologija preliminarne i konačne deoksidacije čelične taline metalima rijetkih zemalja (REM), koja osigurava nisku razinu nečistoća: 0,0002-0,0006% sumpora, 0,0016-0,0025% dušika, 0,0007-0,0010% kisika i stabilnost asimilacije glavnih legirajućih elemenata (±0,1%).

Za određivanje temperaturnih parametara deformacije ingota od čelika VNS-32-VI konstruiran je dijagram plastičnosti lijevanog metala s određivanjem vlačne čvrstoće, plastičnih svojstava, udarne čvrstoće, stupnja deformacije u temperaturnom rasponu 900-1200 °C. °C (sl. 1), na temelju čega je temperaturni interval (temperature početka i kraja deformacije) kod kovanja ingota od čelika VNS-32-VI.

Slika 1. Ovisnost mehaničkih svojstava o temperaturi deformacije šipki od čelika VNS-32-VI

Izgled šipki promjera 12 i 22 mm, proizvedenih u uvjetima OJSC NFMZ u valjaonici VNIIMETMASH, prikazan je na slici. 2, A, b.

Toplinska obrada prema standardnom načinu nije uspjela osigurati potrebnu tvrdoću šipki (≤34 HRC) u žarenom stanju kako bi se zadovoljili zahtjevi
TU 14-1-3695-84.

Slika 2. Vanjski pogled na VNIIMETMASH valjaonicu ( A) i toplo valjane šipke Ø22 mm ( b)

Na temelju rezultata istraživanja mikrostrukture šipki promjera 12 i 22 mm nakon žarenja utvrđeno je da je razlog povećane tvrdoće vruće deformirane šipke rezidualni martenzit (slika 3).

Uvođenje dodatnog načina toplinske obrade - visoko kaljenje - omogućilo je stabilizaciju strukture kaljenog martenzita i smanjenje tvrdoće šipki izrađenih od čelika VNS-32-VI na tražene vrijednosti (≤34 NRC). Mikrostruktura šipki nakon žarenja je visoko kaljeni martenzit s karbidima smještenim duž granica zrna i tijela. Na svim šipkama nakon žarenja s visokim popuštanjem tvrdoća je bila na razini 31,3-33,3 HRC.

Kao rezultat istraživanja VNS-32-VI čelika za onečišćenje s nemetalnim inkluzijama, otkriveno je sljedeće: sadržaj nitrida i karbonitrida nizova i oksida točkica ne prelazi 1 bod; točkasti nitridi i karbonitridi - ne prelazi 3 točke (slika 4, A); prosječni sadržaj oksida uboda ne prelazi 1 bod, međutim, na jednom od odjeljaka pronađeno je uključivanje oksida uboda s 2 boda (sl. 4, b).

Slika 3. Mikrostruktura vruće deformirane šipke od čelika VNS-32-VI nakon žarenja prema specifikaciji ( A, b) i žarenje prema specifikaciji + dodatno žarenje ( V, G)

Slika 4. Mikrostruktura šipki od čelika VNS-32-VI bez grešaka ( A) i sa nemetalni uključak(linija oksid 2 boda) ( b)

Provedeno je istraživanje mikrostrukture šipki izrađenih od čelika VNS-32-VI nakon završne toplinske obrade. Mikrostruktura se sastoji od uključaka starog martenzita i δ-ferita i odgovara normalno ojačanom stanju čelika VNS-32-VI. Povećanje tvrdoće s porastom temperature kaljenja događa se sekundarnim kaljenjem tijekom oslobađanja fino dispergiranih faza kromovih karbida i karbonitrida koherentno vezanih s matricom, te dodatnim kaljenjem zbog oslobađanja faze s bakrom i titanom tijekom procesa starenja. (slika 5). Istodobno, tvrdoća šipki: 60,7-62,0 HRC, što zadovoljava zahtjeve Tehničke specifikacije TU 14-1-3695-84.

Slika 5. Mikrostruktura vruće deformiranih šipki od čelika VNS-32-VI nakon potpune toplinske obrade prema specifikaciji

Obnovljena tehnologija za proizvodnju čelika VNS-32-VI, uključujući vakuumsko taljenje, deformaciju i toplinsku obradu, omogućila je dobivanje metala s visokim rasponom mehaničkih svojstava (vidi tablicu).

Mehanička svojstva vruće deformiranih šipki od čelika VNS-32-VI

Provedena su ispitivanja otpornosti na koroziju: brzina korozije čelika VNS-32-VI s MCC je 1,45 (g/m2)/h, a kod ispitivanja otpornosti na rupičastu koroziju iznosi 40,6-51,0 (g/m2)/h. h. Metalografskom metodom nije otkrivena interkristalna korozija. Čelik VNS-32-VI ima zadovoljavajuću otpornost na koroziju u općim klimatskim uvjetima i može se koristiti za izradu elemenata otpornih na habanje sustava opreme za kontrolu goriva, preciznih dijelova i sklopova, visoko opterećenih nosača instrumenata zrakoplova u konstrukcijama zrakoplova i plinskoturbinskih motora.

Na temelju rezultata istraživanja čelika VNS-32-VI utvrđeno je da treba uzeti u obzir mogućnost pojave δ-ferita u strukturi čelika koji sadrži berilij (vidi sl. 5), što doprinosi stvaranje krhkih pukotina u materijalu s naknadnim uništavanjem uzorka.

Prema dijagramu Ya.M. Potak i E.A. Sagalevich je, koristeći podatke iz rada, izračunao kromni ekvivalent stvaranja martenzita i ferita za čelik VNS-32-VI. Utvrđeno je da je u prisutnosti 12-14% Cr u čeliku: kromni ekvivalent stvaranja ferita () jednak +1,5, a kromni ekvivalent stvaranja martenzita () jednak -14,2, što upućuje na pojavu δ-ferita u strukturi čelika koji sadrži berilij VNS-32- IN AND.

Uzimajući u obzir negativan utjecaj zaostalog δ-ferita na deformabilnost šipki i duktilnost čelika VNS-32-VI, preporučljivo je provesti niz radova za poboljšanje elementarni sastavčelik VNS-32-VI s podešavanjem načina toplinske obrade - kako bi se uklonilo stvaranje δ-ferita u strukturi i stabiliziralo svojstva.

Iz gore navedenog mogu se izvući sljedeći zaključci:

obnovljena je tehnologija za proizvodnju vruće valjanih šipki od čelika visoke čvrstoće koji sadrži berilij VNS-32-VI u skladu sa zahtjevima TU 14-1-3695-84;
optimizirani su tehnološki parametri načina taljenja, deformiranja i toplinske obrade, čime se osigurava visoka i stabilna razina svojstava;
Istražene su metode za smanjenje faze krtosti δ-ferita u čeliku.

POPIS LITERATURE

1. Kablov E.N., Lomberg B.S., Ospennikova O.G. Stvaranje suvremenih materijala otpornih na toplinu i tehnologija za njihovu proizvodnju za izgradnju motora zrakoplova // Wings of the Motherland. 2012. broj 3–4. str. 34–38.
2. Kablov E.N., Ospennikova O.G., Bazyleva O.A. Materijali za visoko toplinski opterećene dijelove plinskoturbinskih motora // Bulletin of MSTU im. N.E. Bauman. Ser. "Strojarstvo". 2011. br. SP2. str. 13–19.
3. Kablov E.N. Strateški pravci razvoja materijala i tehnologija za njihovu preradu za razdoblje do 2030. godine //Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2012. br. S. str. 7–17.
4. Kablov E.N. Moderni materijali– osnova inovativne modernizacije Rusije //Metali Euroazije. 2012. br. 3. str. 10–15.
5. Ospennikova O.G. Strategija razvoja toplinski postojanih legura i čelika za posebne namjene, zaštitnih i toplinski zaštitnih prevlaka // Zračni materijali i tehnologije. 2012. br. S. str. 19–36.
6. Tonysheva O.A., Voznesenska N.M., Shalkevich A.B., Petrakov A.F. Studija utjecaja visokotemperaturne termomehaničke obrade na strukturu, tehnološka, mehanička i korozijska svojstva prijelaznog čelika visoke čvrstoće otpornog na koroziju s visokim udjelom dušika // Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2012. br. 3. str. 31–36.
7. Salakhova R.K. Otpornost na koroziju čelika 30KhGSA s "trovalentnim" premazom kroma u prirodnom i umjetnom okruženju // Zračni materijali i tehnologije. 2012. br. 2. str 59–66.
8. Bratukhin A.G. Demchenko O.F., Dolzhenkov N.N., Krivonogov G.S. Čelici visoke čvrstoće otporni na koroziju za moderno zrakoplovstvo. M.: MAI. 2006. str. 112–121, 130–143.
9. Solntsev St.S., Rozenenkova V.A., Mironova N.A., Kaskov V.S. Integrirani sustav za zaštitu berilija od oksidacije //Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2010. br. 1. str. 12–16.
10. Erasov V.S., Grinevich A.V., Senik V.Ya., Konovalov V.V., Trunin Yu.P., Nesterenko G.I. Izračunate vrijednosti karakteristika čvrstoće zrakoplovnih materijala //Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2012. br. 2. str. 14–16.
11. Voznesenska N.M., Izotov V.I., Ulyanova N.V., Popova L.S., Potak Ya.M. Struktura i svojstva nehrđajućeg čelika visoke čvrstoće 1X15N4AM3 //MiTOM. 1971. br. 1. str 32–35.
12. Savvina N.A., Kosarina E.I., Miroshin K.G., Stepanov A.V. Teorijski proračun i praktične metode za određivanje vjerojatnosti otkrivanja nedostataka u zrakoplovnim materijalima //Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2005. br.1. 16–22 str.
13. Krivonogov G.S., Kablov E.N. Granice zrna i njihova uloga u krtosti čelika visoke čvrstoće otpornih na koroziju // Metali. 2002. br.1. str 35–45.

15. Potak Ya.M., Sagalevich E.A. Strukturni dijagram deformabilnih nehrđajućih čelika //MiTOM. 1971. br. 9. str. 12–16.
16. Krivonogov G.S., Kablov E.N. Matematički model strukturni dijagram niskougljičnih čelika otpornih na koroziju i njegova primjena u razvoju novih materijala // Metali. 2001. br. 5. str. 42–48.
17. Tonysheva O.A., Voznesenska N.M., Eliseev E.A., Shalkevich A.B. Novi ekonomično legirani čelik koji sadrži dušik visoke čvrstoće povećane pouzdanosti //Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2012. br. S. str. 84–88.
18. Smolyakova M.Yu., Vershinin D.S., Tregubov I.M. Proučavanje utjecaja nitrotemperaturnog nitriranja na strukturno-fazni sastav i svojstva austenitnog čelika / U zborniku. izvješća 9. međunarodne konf. "Međudjelovanje zračenja s čvrstim tijelom". Minsk. 2011. str. 176–177.
19. Kosolapov G.F., Gerasimov S.A. O strukturi α-faze nitriranog sloja čelika 38H2MUA i 10H13 //MiTOM. 2011. br. 5. str 71–73.
20. Gerasimov S.A., Kuksenova L.I., Lapteva V.G. Struktura i otpornost na habanje nitriranih konstrukcijskih čelika i legura. M.: MSTU im. N.E. Bauman. 2012. str. 508–509.

1. Kablov E.N., Lomberg B.S., Ospennikova O.G. Sozdanie sovremennyh zharoprochnyh materialov i tehnologij ih proizvodstva dlja aviacionnogo dvigatelestroenija //Kryl"ja Rodiny. 2012. No. 3–4. S. 34–38.
2. Kablov E.N., Ospennikova O.G., Bazyleva O.A. Materialy dlja vysokoteplonagruzhen-nyh detalej gazoturbinnyh dvigatelej //Vestnik MGTU im. N.Je. Baumana. Ser. "Mašinostrojenje". 2011. br. SP2. S. 13–19.
3. Kablov E.N. Strategicheskie napravlenija razvitija materijala i tehnologija ih pererabotki na period do 2030 goda //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. br. S. S. 7–17.
4. Kablov E.N. Moderni materijali – osnova innovacionnoj modernizacije Rusije //Metally Evrazii. 2012. br. 3. S. 10–15.
5. Ospennikova O.G. Strategija razvitija zharoprochnyh splavov i stalej special"nogo naznachenija, zashhitnyh i teplozashhitnyh pokrytij //Aviacionnye mate-rialy i tehnologii. 2012. No. S. S. 19–36.
6. Tonysheva O.A., Voznesenskaja N.M., Shal'kevich A.B., Petrakov A.F. jkoj stali perehodnogo klase s povyshennym soderzhaniem azota //Aviacionnye materialy i tehnologii 2012. No. 3. S. 31–36.
7. Salahova R.K. Korrozionnaja stojkost" stali 30HGSA s "trehvalentnym" hromovym pokrytiem v estestvennyh i iskusstvennyh sredah //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. No. 2. S. 59–66.
8. Bratuhin A.G. Demchenko O.F., Dolzhenkov N.N., Krivonogov G.S. Vysokoprochnye korrozionnostojkie stali suvremennoj aviacii. M.: MAI. 2006. S. 112–121, 130–143.
9. Solncev St.S., Rozenenkova V.A., Mironova N.A., Kas'kov V.S. Kompleksnaja sistema zashhity berillija ot okislenija //Aviacionnaya materialy i tehnologii. 2010. No. 1. S. 12–16.
10. Erasov V.S., Grinevič A.V., Senik V.Ja., Konovalov V.V., Trunin Ju.P., Nesterenko G.I. Raschetnye znachenija harakteristik prochnosti aviacionnyh materialov //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. br. 2. S. 14–16.
11. Voznesenskaja N.M., Izotov V.I., Ul'janova N.V., Popova L.S., Potak Ja.M. Struktura i svojstva vysokoprochnoj nerzhavejushhej stali 1H15N4AM3 //MiTOM. 1971. No. 1. S. 32–35.
12. Savvina N.A., Kosarina E.I., Miroshin K.G., Stepanov A.V. Teoreticheskij raschet i prakticheskie sposoby opredelenija verojatnosti obnaruzhenija defektov v aviacionnyh materialah //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2005. br.1. S. 16–22.
13. Krivonogov G.S., Kablov E.N. Granicy zeren i ih rol" v ohrupchivanii vysokoprochnyh korrozionnostojkih stalej // Metally. 2002. No. 1. S. 35–45.
14. Wagatsuma K., Hirokawa Kh. Promatranje ionskog nitriranja na površinama legura Fe–Cr, Fe–Ni i Ni–Cr u plazmi tinjajućeg izboja // Analiza površina i sučelja. 2012. V. 8. br. 1. Str. 37–42.
15. Potak Ja.M., Sagalevich E.A. Strukturnaja diagramma deformiruemyh nerzhavejushhih stalej //MiTOM. 1971. br. 9. S. 12–16.
16. Krivonogov G.S., Kablov E.N. Matematicheskaja model" strukturnoj diagrammy malouglerodistyh korrozionnostojkih stalej i ee primenenie pri razrabotke novyh mate-rialov //Metally. 2001. No. 5. S. 42–48.
17. Tonysheva O.A., Voznesenskaja N.M., Eliseev Je.A., Shal'kevich A.B. 2012. br. S. S. 84–88.
18. Smoljakova M.Ju., Vershinin D.S., Tregubov I.M. Issledovanie vlijanija nizkotempera-turnogo azotirovanija na strukturno-fazovyj sastav i svojstva austenitnoj stali /V sb. dokladov 9-oj Mezhdunarodnoj konf. "Vzaimodejstvie izluchenij s tverdym telom." Minsk. 2011. S. 176–177.
19. Kosolapov G.F., Gerasimov S.A. O strukturi α-faze azotiranog sloja stali 38H2MJuA i 10H13 //MiTOM. 2011. br. 5. S. 71–73.
20. Gerasimov S.A., Kuksenova L.I., Lapteva V.G. Struktura i iznosostojkost" azotiro-vannyh konstrukcionnyh stalej i splavov. M.: MGTU im. N.Je. Baumana. 2012. S. 508–509.

dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2014-0-5-1-1

UDK 669.14.018.295:621.78

A. I. Ščerbakov, A. N. Mosolov, V. A. Kalitsev

OBNAVLJANJE TEHNOLOGIJE PROIZVODNJE ČELIKA KOJI SADRŽA BERILIJ VNS-32-VI

Proučavane su metalurške značajke proizvodnje čelika visoke čvrstoće koji sadrži berilij VNS-32-VI, uključujući taljenje u vakuumskim indukcijskim pećima, procese kovanja i valjanja, načine toplinske obrade za vruće valjane šipke promjera 10-27 mm i kovane šipke do 50 mm, namijenjene elementima otpornim na habanje sustava opreme za kontrolu goriva. Toplinski i vremenski parametri deformacije i toplinske obrade šipki su optimizirani, osiguravajući stabilnost mehaničkih svojstava i nisku razinu nemetalnih inkluzija. Identificirane su metode za smanjenje količine krte faze - δ-ferita - u čeliku.

Međutim, od 90-ih godina proizvodnja čelika koji sadrže berilij (EI928, EP354 i VNS-13 itd.) je prekinuta, a potreba za proizvodnjom čelika za elemente otporne na habanje zrakoplovnih motora, sustave opreme za kontrolu goriva , hidraulički sustavi zrakoplovne i raketne tehnike i druge vrste tehničke opreme - nije smanjen. Pokušaji da se čelici koji sadrže berilij zamijene drugim materijalima nisu bili uspješni.

Metodologija istraživanja

Razvoj tehnologije taljenja čelika VNS-32-VI proveden je u periodičnoj vakuumskoj indukcijskoj peći kapaciteta 10-30 kg u odnosu na proizvodne uvjete Eksperimentalnog tehnološkog centra Voskresensk (VETC) Saveznog državnog unitarnog poduzeća "VIAM". Kemijski sastav dobivenih ingota određen je atomskom apsorpcijskom spektrometrijom pomoću spektrometra Varian 240 u skladu s GOST 11739.3-82, GOST R 51056-97, GOST 13899, GOST 138987.

Uzimajući u obzir rezultate ispitivanja eksperimentalnih talina, optimiziran je tehnološki režim taljenja čelika VNS-32-VI, uključujući redoslijed uvođenja ugljika, titana, berilija i metala rijetke zemlje u talinu, kao i temperaturni režim za lijevanje. željezo.

Šipke od čelika VNS-32-VI promjera 12 i 22 mm proizvedene su u tvornici strojeva Naro-Fominsk OJSC (NFMZ OJSC) u valjaonici VNIIMETMASH.

Kontrola kontaminacije nemetalnim inkluzijama provedena je pomoću optičkog mikroskopa Leica s digitalnom kamerom VEC-335 u skladu s GOST 1778-70, verzija Sh4 (vidno polje pri povećanju × 100, uzdužni smjer), za sljedeće vrste: točkasti i prugasti oksidi, nitridi i karbonitridi točkasti i crtani.

Vlačni modul elastičnosti pri 20°C određen je prema GOST 1497-84 na Zwick/Roell Z400 elektromehaničkom ispitnom stroju.

Vlačna čvrstoća pri 20°C određena je na ispitnom stroju IR-5113 prema GOST 1497-84.

Ispitivanje čelika VNS-32-VI na izdržljivost:

Za interkristalnu koroziju prema GOST 6032-2003, metoda A (Monipeney-Strauss);

Na rupičastu koroziju prema GOST 9.912-89 (STI SEV 6446-88);

Na opću koroziju u uvjetima komore sa slanom maglom (KST-35), komore s tropskom klimom (KTC) i industrijske atmosfere (MCKI, otvoreno postolje).

Prije ispitivanja korozije uzorci su odmašćeni i pasivizirani u skladu sa zahtjevima TR 1.2A.503-98.

Rezultati istraživanja i rasprava

Analiza postojećih tehnologija za proizvodnju čelika visoke čvrstoće koji sadrže berilij pokazala je da je optimalna tehnologija za proizvodnju visokokvalitetnih poluproizvoda od čelika visoke čvrstoće koji sadrži berilij VNS-32-VI, osiguravajući stabilnost kemijskog sastava i niske sadržaj štetnih nečistoća, je taljenje u vakuumskim indukcijskim pećima s naknadnom deformacijom u šipke zadane veličine.

Slika 1. Ovisnost mehaničkih svojstava o temperaturi deformacije šipki od čelika VNS-32-VI

Izgled šipki promjera 12 i 22 mm, proizvedenih u uvjetima OJSC NFMZ u valjaonici VNIIMETMASH, prikazan je na slici. 2, A, b.

Toplinska obrada prema standardnom načinu nije uspjela osigurati potrebnu tvrdoću šipki (≤34 HRC) u žarenom stanju kako bi se zadovoljili zahtjevi
TU 14-1-3695-84.

Slika 2. Vanjski pogled na VNIIMETMASH valjaonicu ( A) i toplo valjane šipke Ø22 mm ( b)

Na temelju rezultata istraživanja mikrostrukture šipki promjera 12 i 22 mm nakon žarenja utvrđeno je da je razlog povećane tvrdoće vruće deformirane šipke rezidualni martenzit (slika 3).

Slika 3. Mikrostruktura vruće deformirane šipke od čelika VNS-32-VI nakon žarenja prema specifikaciji ( A, b) i žarenje prema specifikaciji + dodatno žarenje ( V, G)

Slika 4. Mikrostruktura šipki od čelika VNS-32-VI bez grešaka ( A) i s nemetalnim uključcima (linijski oksid 2 boda) ( b)

Provedeno je istraživanje mikrostrukture šipki izrađenih od čelika VNS-32-VI nakon završne toplinske obrade. Mikrostruktura se sastoji od uključaka starog martenzita i δ-ferita i odgovara normalno ojačanom stanju čelika VNS-32-VI. Povećanje tvrdoće s porastom temperature kaljenja događa se sekundarnim kaljenjem tijekom oslobađanja fino dispergiranih faza kromovih karbida i karbonitrida koherentno vezanih s matricom, te dodatnim kaljenjem zbog oslobađanja faze s bakrom i titanom tijekom procesa starenja. (slika 5). Istodobno, tvrdoća šipki je 60,7-62,0 HRC, što udovoljava zahtjevima tehničkih specifikacija TU 14-1-3695-84.

Slika 5. Mikrostruktura vruće deformiranih šipki od čelika VNS-32-VI nakon potpune toplinske obrade prema specifikaciji

Mehanička svojstva vruće deformiranih šipki od čelika VNS-32-VI

Uzimajući u obzir negativan učinak zaostalog δ-ferita na deformabilnost šipki i duktilnost čelika VNS-32-VI, preporučljivo je provesti niz radova za poboljšanje elementarnog sastava čelika VNS-32-VI s podešavanje načina toplinske obrade - kako bi se uklonilo stvaranje δ-ferita u strukturi i stabilizacijskim svojstvima

Iz gore navedenog mogu se izvući sljedeći zaključci:

obnovljena je tehnologija za proizvodnju vruće valjanih šipki od čelika visoke čvrstoće koji sadrži berilij VNS-32-VI u skladu sa zahtjevima TU 14-1-3695-84;
optimizirani su tehnološki parametri načina taljenja, deformiranja i toplinske obrade, čime se osigurava visoka i stabilna razina svojstava;
Istražene su metode za smanjenje faze krtosti δ-ferita u čeliku.

POPIS LITERATURE

1. Kablov E.N., Lomberg B.S., Ospennikova O.G. Stvaranje suvremenih materijala otpornih na toplinu i tehnologija za njihovu proizvodnju za izgradnju motora zrakoplova // Wings of the Motherland. 2012. broj 3–4. str. 34–38.
2. Kablov E.N., Ospennikova O.G., Bazyleva O.A. Materijali za visoko toplinski opterećene dijelove plinskoturbinskih motora // Bulletin of MSTU im. N.E. Bauman. Ser. "Strojarstvo". 2011. br. SP2. str. 13–19.
3. Kablov E.N. Strateški pravci razvoja materijala i tehnologija za njihovu preradu za razdoblje do 2030. godine //Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2012. br. S. str. 7–17.
4. Kablov E.N. Suvremeni materijali temelj su inovativne modernizacije Rusije //Metali Eurazije. 2012. br. 3. str. 10–15.
5. Ospennikova O.G. Strategija razvoja toplinski postojanih legura i čelika za posebne namjene, zaštitnih i toplinski zaštitnih prevlaka // Zračni materijali i tehnologije. 2012. br. S. str. 19–36.
6. Tonysheva O.A., Voznesenska N.M., Shalkevich A.B., Petrakov A.F. Studija utjecaja visokotemperaturne termomehaničke obrade na strukturu, tehnološka, mehanička i korozijska svojstva prijelaznog čelika visoke čvrstoće otpornog na koroziju s visokim udjelom dušika // Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2012. br. 3. str. 31–36.
7. Salakhova R.K. Otpornost na koroziju čelika 30KhGSA s "trovalentnim" premazom kroma u prirodnom i umjetnom okruženju // Zračni materijali i tehnologije. 2012. br. 2. str 59–66.
8. Bratukhin A.G. Demchenko O.F., Dolzhenkov N.N., Krivonogov G.S. Čelici visoke čvrstoće otporni na koroziju za moderno zrakoplovstvo. M.: MAI. 2006. str. 112–121, 130–143.
9. Solntsev St.S., Rozenenkova V.A., Mironova N.A., Kaskov V.S. Integrirani sustav za zaštitu berilija od oksidacije //Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2010. br. 1. str. 12–16.
10. Erasov V.S., Grinevich A.V., Senik V.Ya., Konovalov V.V., Trunin Yu.P., Nesterenko G.I. Izračunate vrijednosti karakteristika čvrstoće zrakoplovnih materijala //Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2012. br. 2. str. 14–16.
11. Voznesenska N.M., Izotov V.I., Ulyanova N.V., Popova L.S., Potak Ya.M. Struktura i svojstva nehrđajućeg čelika visoke čvrstoće 1X15N4AM3 //MiTOM. 1971. br. 1. str 32–35.
12. Savvina N.A., Kosarina E.I., Miroshin K.G., Stepanov A.V. Teorijski proračun i praktične metode za određivanje vjerojatnosti otkrivanja nedostataka u zrakoplovnim materijalima //Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2005. br.1. 16–22 str.
13. Krivonogov G.S., Kablov E.N. Granice zrna i njihova uloga u krtosti čelika visoke čvrstoće otpornih na koroziju // Metali. 2002. br.1. str 35–45.

15. Potak Ya.M., Sagalevich E.A. Strukturni dijagram deformabilnih nehrđajućih čelika //MiTOM. 1971. br. 9. str. 12–16.
16. Krivonogov G.S., Kablov E.N. Matematički model strukturnog dijagrama niskougljičnih čelika otpornih na koroziju i njegova primjena u razvoju novih materijala // Metali. 2001. br. 5. str. 42–48.
17. Tonysheva O.A., Voznesenska N.M., Eliseev E.A., Shalkevich A.B. Novi ekonomično legirani čelik koji sadrži dušik visoke čvrstoće povećane pouzdanosti //Zrakoplovni materijali i tehnologije. 2012. br. S. str. 84–88.
18. Smolyakova M.Yu., Vershinin D.S., Tregubov I.M. Proučavanje utjecaja nitrotemperaturnog nitriranja na strukturno-fazni sastav i svojstva austenitnog čelika / U zborniku. izvješća 9. međunarodne konf. "Međudjelovanje zračenja s čvrstim tijelom". Minsk. 2011. str. 176–177.
19. Kosolapov G.F., Gerasimov S.A. O strukturi α-faze nitriranog sloja čelika 38H2MUA i 10H13 //MiTOM. 2011. br. 5. str 71–73.
20. Gerasimov S.A., Kuksenova L.I., Lapteva V.G. Struktura i otpornost na habanje nitriranih konstrukcijskih čelika i legura. M.: MSTU im. N.E. Bauman. 2012. str. 508–509.

Radni uvjeti suvremene zrakoplovne i svemirske tehnologije predodređuju izuzetno stroge zahtjeve za materijale od kojih je izrađen.

Ovdje je potrebno postići visoku čvrstoću konstrukcije uz minimalnu specifičnu težinu, dimenzije i potrošnju goriva; osiguravanje dovoljne pouzdanosti i dugog radnog vijeka pri izlaganju promjenjivim i značajnim opterećenjima snage, naizmjeničnim visokim (do 450 stupnjeva) i niskim (do -253 stupnja) temperaturama, korozivnim okruženjima, raznim vrstama zračenja itd.

Konkurentnost uvelike ovisi o kvaliteti materijala zrakoplov. Za vojnu opremu važne su karakteristike kao što su domet leta, brzina, manevarska sposobnost, točnost, sposobnost letenja u bilo kojem vremenu, nosivost i dostupnost domaćih sirovina; za civile - pouzdanost, sigurnost od požara, udobnost, ekološka prihvatljivost itd. Štoviše, sve se to mora postići uz minimiziranje troškova razvoja, ovladavanja i rada strojeva.

Iz navedenog je jasno: materijali koji se koriste u konstrukciji zrakoplova moraju imati visoku specifičnu čvrstoću (također nazvanu učinkovitost težine) i krutost, otpornost na koroziju, otpornost na zamor, kao i otpornost na pukotine i niz drugih. Naravno, jedan materijal jednostavno nije u stanju zadovoljiti sve zahtjeve, stoga se u izradi različitih dijelova zrakoplova koriste najprikladniji postojeći ili se stvaraju novi sastavi.

Trenutno se najviše koriste legure aluminija. Koriste se za izradu donjih i gornjih površina krila i trupa (ovdje je potrebna čvrstoća u rasponu od 450-550 MPa), elemenata tzv. vlačna čvrstoća od 500-600 MPa, itd. Udio takvih materijala u modernim zrakoplovima doseže 50-70%.

Vrlo često legure titana(od njih se izrađuju zasebni dijelovi šasije, razne grede i sl.) i posebno polimerni kompoziti. Potonji se koriste za proizvodnju panela krila, vodoravnih i okomitih repova, vrata grotla stajnog trapa i pogonskih postrojenja. Uz čvrstoću od 1700-2500 MPa, imaju specifičnu težinu manju od 2 g/cm3. Njihov udio u zrakoplovima je 8-15, au helikopterima - oko 50%.

Na prvi pogled reklo bi se da bi u ovako reprezentativnoj “tvrtci” trebalo smanjiti ulogu čelika, ali situacija je potpuno drugačija. Njihov udio u putničkim zrakoplovima je 8-10, u vojnim zrakoplovima - 25 - 50%, au bliskoj budućnosti taj se omjer barem neće smanjiti. Od čelika su najopterećeniji elementi zrakoplova - dijelovi stajnog trapa, kućišta hidrauličkih cilindara, cjevovodi hidrauličkog sustava visokotlačni, vijci za pričvršćivanje krila na trup, zupčanici reduktora motora, zupčanici glavnog mjenjača pogonskog sustava helikoptera itd. I to nije slučajno, budući da ovaj materijal, iako je već dugo poznat, ima niz prednosti u odnosu na svoju mladu "braću". Odlikuje se većom krutošću i čvrstoćom (što je posebno vidljivo kod male detalje), otpornost na ciklička opterećenja, otpornost na koroziju, dobra obradivost, tj. mogućnost izrade prirobaka i dijelova na različite načine - toplo i hladno deformiranje, strojna obrada, zavarivanje, lemljenje itd. Osim toga, čelik je relativno jeftin. Zato je od osnutka našeg instituta jedan od prioritetnih zadataka stvaranje novih vrsta čelika.

Stalno poboljšanje dizajna zrakoplova zahtijevalo je kontinuirano poboljšanje čvrstoće i specifična čvrstoća(omjer čvrstoće i gustoće materijala) uz zadržavanje svih prednosti čelika. Ako je u zrakoplovstvu prije 1941. prvi od ovih parametara bio u rasponu od 800 do 1000 MPa, sada je od 1300 do 2000. Međutim, složenost problema ne leži toliko u postizanju takvih pokazatelja, već u osiguravanju performansi konstrukcija zrakoplova napravljenih od odgovarajućih materijala.

Činjenica je da povećanje čvrstoće čelika dovodi do smanjenja njihove duktilnosti, žilavosti, otpornosti na pukotine itd. U tom smislu, programeri novih sorti stalno traže kompromise između povećanja snage i osiguravanja pouzdanosti. Trenutno se u zrakoplovnoj tehnici najčešće koriste tri skupine čelika visoke čvrstoće: konstrukcijski srednjelegirani čelici; otporan na koroziju; koristi se za izradu dijelova koji rade u teškim uvjetima s visokim trenjem i podvrgnuti su kemijsko-toplinskoj obradi.

Ali u svakom slučaju, pojava takvih materijala prisilila nas je da preispitamo prethodno prihvaćene pristupe dizajnu i tehnologiji izrade dijelova, budući da svi navedeni čelici imaju niz specifične značajke i značajno se razlikuju od onih stvorenih ranije i koji su imali prosječnu čvrstoću (do 1400 MPa). Konkretno, pokazalo se: kršenje tehnološki ciklus njihov prijem može dovesti do preranog kvara dijelova, unatoč potpunoj dobroj kvaliteti metala. U ovom slučaju, izvori uništenja mogu biti površinski ili podpovršinski nedostaci dobiveni u različitim fazama proizvodnje poluproizvoda, samog dijela ili cijele strukture. Zato je bilo vrlo važno razviti jasne organizacijske i tehničke mjere, uključujući upute za toplinsku i mehaničku obradu dijelova, zaštitu od korozije, zavarivanje i dr., što smo i učinili početkom 60-ih godina 20. stoljeća. Osim toga, značajno se promijenio pristup proizvodima izrađenim od čelika visoke čvrstoće; glavni zahtjevi za njih bili su minimalna koncentracija naprezanja i visoka čistoća površine.

Tako su novi čelici zauzeli svoje mjesto u zrakoplovnoj industriji, a ovisno o njihovoj vlačnoj čvrstoći, od njih se izrađuju različiti dijelovi. Recimo, ako je ovaj parametar u rasponu od 1600-1800 MPa, tada je takav metal prikladan za proizvodnju strukture snage konstrukcije zrakoplova (sparovi, razne grede, okviri, osovine itd.). Čelici VKS-8 (1800-2000 MPa) i VKS-9 (1950-2100 MPa) nezamjenjivi su u proizvodnji zavarenih dijelova velikih dimenzija (moguće je zavarivanje elektronskim snopom i argonskim lukom) konstrukcije zrakoplova i stajnog trapa u strojevi dizajnerskog biroa nazvani po. Suhoj, Antonov, Mikojan, Kamov. Malo od. Čelici s vlačnom čvrstoćom većom od 1950 MPa uspješno zamjenjuju legure titana, što omogućuje znatno smanjenje troškova proizvodnje uz istu specifičnu čvrstoću.

Posljednjih desetljeća razvijena je nova klasačelici visoke čvrstoće ili tzv. maraging čelici. Njihova čvrstoća je 1450-2500 MPa, imaju jedinstvene fizičke, mehaničke i tehnološka svojstva. Na primjer, zbog niskog sadržaja ugljika i dušika, imaju visoku plastičnost, žilavost, otpornost na opetovana statička opterećenja i pucanje od korozije. Ovaj materijal je vrlo tehnološki napredan, tj. obradaci izrađeni od njega, nakon stvrdnjavanja, mogu se podvrgnuti različite vrste hladno oblikovanje (valjanje ljuski, valjanje navoja itd.), lako se obrađuju alatima za rezanje, a zatim na jednostavan način udvostruče čvrstoću toplinska obrada- starenje (grijanje i hlađenje na zraku) na relativno niskim temperaturama.

Navedene prednosti maraging čelika najpotpunije se ostvaruju u izradi dijelova složenih oblika s malim tolerancijama (uključujući i precizne) podvrgnutih kemijsko-toplinskoj obradi. Metal ove klase našao je primjenu u teško opterećenim komponentama lovaca MiG-31 i MiG-29, dijelovima okretne jedinice i stajnog trapa orbitalne svemirske letjelice Buran za višekratnu upotrebu itd.

Daljnji razvoj zrakoplovne proizvodnje postavio je nove zahtjeve za materijale. Prije svega, riječ je o lovcima čija je brzina 2,5-3 puta veća od zvuka, jer za to moraju prevladati toplinsku barijeru - temperature od 280-300 o C, kada aluminijske legure nisu primjenjive. Uspjeli smo riješiti i ovaj problem. Čelici visoke čvrstoće otporni na koroziju koje nudimo imaju sve potrebne kvalitete: visoka čvrstoća, duktilnost, žilavost, visoka tehnološka svojstva - lako se štancaju i zavaruju. Potonje svojstvo omogućuje bez daljnje toplinske obrade, a kao rezultat toga, moguće je stvoriti složene, otvorene strukture, recimo, nosive kesonske spremnike, bez pomoći brtvila i zakivanja, koji su se ranije široko koristili.

Glavni materijal u potpuno zavarenim odjeljcima zrakoplova nadzvučnih zrakoplova serije Mi G bio je čelik otporan na koroziju VNS-2 s vlačnom čvrstoćom od 1250-1400 MPa. U obliku limova i traka koristi se za oblaganje i unutarnju armaturu, kao iu izradi pogonskih dijelova (šipke, otkivci i dr.).

Međutim, tijekom rada zrakoplova u kojima je korišten VNS-2 čelik, pokazalo se da on nije dovoljno prikladan u uvjetima vlažna klima(recimo, Mediteran). Daljnja potraga omogućila nam je dobivanje novih čelika EP817 (šipka) i VNS-41 (lim). Prema vlastitom mehaničke karakteristike i obradivosti odgovaraju već dokazanom VNS-2, a zbog novog sustava legiranja i optimizacije režima starenja kaljenja značajno ga nadmašuju u otpornosti na koroziju, i to kako za glavne dijelove tako i za zavarene spojeve.

Najrašireniji materijal ove klase je VNS-5 čelik s vlačnom čvrstoćom od 1380-1600 MPa. Od njega se izrađuju pogonski dijelovi konstrukcija zrakoplova MiG i Su, kao i stajni trap hidroaviona Projektnog biroa nazvanog po njemu. Beriev. Također se koristi u civilno zrakoplovstvo(širokotrupni zrakoplov Il-86 i airbus Il-96) - u proizvodnji visokoopterećenih vijaka za pričvršćivanje motora na trup

Drugi predstavnik ove klase metala je CH-2A čelik s vlačnom čvrstoćom od 1100-1300 MPa. Dokazala se kao materijal za snagu, uključujući pričvršćivače, kao i zrak i boce za kisik, koji su opremljeni svim vrstama zrakoplova, uključujući mornaričko zrakoplovstvo. Glavna značajka takvi cilindri - kada ih pogodi metak, ne raspadaju se u fragmente.

Danas postaje sve rašireniji u zrakoplovstvu i raketnoj tehnici. nova vrsta gorivo - vodik i njegov oksidator - tekući kisik, koji ima temperaturu od 253 stupnja. Za rad u takvim uvjetima naš institut je razvio posebne čelike otporne na koroziju visoke čvrstoće (VNS-25, VNS-49, VNS-59) s vlačnom čvrstoćom od 1000-1400 MPa na sobnoj temperaturi i 1700-2100 na 20 K (-253 stupnja). Ovaj se metal uspješno koristi u raznim raketnim motorima na tekuće pogonsko gorivo, posebno u najsnažnijem od njih na svijetu, marki PD-170, koju je dizajnirao Energomash Design Bureau. Dijelovi od ovog materijala - kućišta pumpi i regulatori dovoda goriva - čine 50-60% njihove mase.

Srednje legirani čelici i čelici otporni na koroziju danas se naširoko koriste kao konstrukcijski materijali, kao i za izradu dijelova za mjenjače i jedinice podvrgnute kemijsko-toplinskoj obradi. To se objašnjava činjenicom da je, kao rezultat dugog istraživanja, bilo moguće predložiti tehnologiju koja osigurava kombinaciju potrebnih svojstava površinskog sloja proizvoda (visoka tvrdoća, otpornost na habanje, otpornost na zamor) i njegove jezgre (duktilnost, viskoznost, mogućnost izrade itd.). Tako je za jako opterećene, velikomodulne zupčanike mjenjača razvijen VKS-7 čelik s karbonitridnim ojačanjem, koji nakon kemijsko-termičke obrade daje dubinu ojačavajućeg sloja do 2,5 mm i tvrdoću veću od 60 HRC , što osigurava visoku kontaktnu izdržljivost na radnim temperaturama do 250C (do sada nema analoga).

O helikopterima poseban razgovor. Za njih je naš institut stvorio čelik visoke čvrstoće (do 1300 MPa), otporan na habanje, otporan na toplinu VKS-10. Za razliku od serijskih domaćih i strani analozi, radi na temperaturama do 250 stupnjeva, može izdržati 450 stupnjeva. Njegova uporaba osigurava prijenos velikih okretnih momenta, pri čemu dolazi do lokalnog povećanja temperature u kontaktnoj zoni zuba, a čak i ako se prekine dovod ulja, rad mjenjača može se nastaviti 2 sata bez nezgode.

Sve navedeno svjedoči: u konstrukciji zrakoplova čelik tradicionalno ostaje glavni materijal, iako i on, kao i druge kreacije ljudskih ruku, zahtijeva daljnje usavršavanje.

Otpornost na zamor karakterizirana je granicom izdržljivosti - najvećim opterećenjem koje materijal može izdržati bez uništenja pod određenim brojem cikličkih udara.

Dopisni član RAS E. M. KABLOV, direktor tvrtke Državni istraživački centar Ruske Federacije Državno poduzeće"VIAM", doktor tehničkih znanosti A.F. PETRAKOV, gl Istraživač isti centar