Введение
Глава 1. Текущее состояние в области основного предмета исследования 16
1.1 Условия эксплуатации и нагружения баллонов ВВД. Влияние условий эксплуатации на требования к материалу баллонов 16
1.2 Технология производства баллонов ВВД 19
1.3 Случаи выхода баллонов ВВД из строя. Анализ характера разрушения 22
1.4 Способы повышения сопротивляемости разрушению 30
1.4.1 Влияние размера зерна на характеристики разрушения и механические свойства 30
1.4.2 Явление структурной наследственности 34
1.4.3 Методы предотвращения явления структурной наследственности 37
1.4.4 Влияние температуры деформации заготовок на механических свойства и характеристики разрушения 38
1.4. 5 Флокеночувствительность стали и методы снижения содержания водорода в стали 41
1.4.6 Окончательная термообработка 42
1.4.7 Отпускная хрупкость 50
1.5 Выбор направлений по совершенствованию процессов производства баллонов ВВД и перспективы развития 53
1.5.1 Совершенствование технологии производства баллонов ВВД и корректировка требований НД к металлу баллонов ВВД 53
1.5.2 Применение стали марок 35ХН3МФА и 38ХН3МФА 57
1.5.3 Применение новой стали для баллонов ВВД 59
1.6 Постановка задач по работе 60
Глава 2. Материалы, методика исследований и испытаний 64
2.1 Материалы для исследования 64
2. 2 Моделирование технологических процессов 66
2.2.1 Моделирование технологических процессов с помощью комплекса GLEEBLE 3800 66
2.2.2 Дилатометрические исследования 67
2.3 Методы определения количества остаточного аустенита 71
2.3.1 Магнитный метод 71
2.3.2 Рентгеноструктурный фазовый анализ 72
2.3.3 Метод дифракции обратно отраженных электронов (EBSD) 73
2.3.4 Метод дифракции нейтронов 75
2.4 Методы исследования структуры 76
2.4.1 Оптическая металлография 76
2.4.2 Просвечивающая микроскопия 77
2.4.3 Фрактографическое исследование 78
2.5 Определение механических свойств и сопротивления разрушению 79
2.5.1 Определение механических свойств 79
2.5.2 Определение сопротивляемости металла баллонов разрушению при пониженных температурах 80
2.5.3 Определение сопротивляемости металла баллонов коррозионному растрескиванию под напряжением (КРН) 81
2.5.4 Определение параметров вязкости разрушения (трещиностойкости) при статическом нагружении 82
Выводы по главе II 83
Глава 3. Эволюция структуры высокопрочной стали типа 38ХН3МФА при горячей пластической деформации и предварительной термической обработке 84
3.1. Ограничение температуры нагрева при деформации 85
3.2. Определение температуры рекристаллизации и температуры окончания деформации 90
3.3 Построение термокинетических диаграмм стали типа 38ХН3МФА 91
3.4 Экспериментальное исследование термодеформационных параметров 94
3.4.1 Схема деформирования 94
3.4.2 Режим предварительной термообработки 95
3.4.3 Моделирование пластической деформации и термообработки 98
3.5 Исследование микроструктуры металла баллона произведенного с учетом вышеизложенных рекомендаций 101
Выводы по главе 3 104
Глава 4. Исследование кинетики превращения остаточного аустенита при окончательной термообработке баллонов ВВД. Совершенствование режима термообработки 107
4.1 Определение количество остаточного аустенита в стали после закалки различными методами 108
4.1.1 Определение количества остаточного аустенита магнитным методом 108
4.1.2 Определение количества остаточного аустенита методом нейтронной дифракции 110
4.1.3 Определение количества остаточного аустенита методом рентгеноструктурного фазового анализа 111
4.1.4 Исследование количества и характера расположения остаточного аустенита методом дифракции обратно отраженных электронов (EBSD) 113
4.1.5 Сравнение результатов определения количества остаточного аустенита с помощью различных методов 117
4.2 Исследование кинетики превращения остаточного аустенита при термической обработке 119
4.3 Установление возможности регулирования продуктов превращения остаточного аустенита при отпуске 124
4.4 Исследование тонкой структуры и продуктов превращения остаточного аустенита при окончательной термообработке методом просвечивающей электронной микроскопии 125
4.5 Предложение по корректировке режима отпуска баллонов ВВД из стали марок 35ХН3МФА и 38ХН3МФА 131
Выводы по главе 4 135
Глава 5. Оценка механических свойств металла баллонов ВВД, произведенных по усовершенствованной технологии и установление требований к характеристикам, обеспечивающим безопасность эксплуатации 138
5.1 Механические свойства металла баллонов, произведенных по усовершенствованной и существующим технологии 138
5.2 Сравнение характеристик сопротивления разрушению металла баллонов, произведенных по существующей и усовершенствованной технологии 141
5.3 Распределение механических свойств металла баллонов, произведенных по существующей и усовершенствованной технологии 143
5.4. Особенности эксплуатации и контроля механических характеристик металла баллонов 147
5.5 Связь прочностных характеристик металла с характеристиками трещиностойкости на воздухе и в коррозионной среде 150
5.6 Предложения по корректировке требований к материалу баллонов ВВД по критерию предотвращения развития процесса коррозионного растрескивания под напряжением 153
5.7 Предложения по корректировке требований к материалу баллонов ВВД по критерию предотвращения нестабильного хрупкого разрушения 155
5.8 Внедрение результатов корректировки требований 157
Выводы по главе 5 158
Глава 6. Разработка экономнолегированной высокопрочной хладостойкой стали для баллонов ВВД 162
6.1 Принципы легирования перспективной экономнолегированной высокопрочной хладостойкой стали 162
6.2 Составы опытных сталей и построение ТКД 168
6.3 Режимы предварительной и окончательной термообработки опытных составов стали 171
6.4 Определение механических характеристик перспективных сталей 173
6.5 Исследование структуры металла заготовок из опытных сталей 177
6.6 Определение количества остаточного аустенита в перспективных сталях 181
Выводы по главе 6 182
Основные выводы 185
Список литературы 188
Приложение А 203
