Дослідження корозійної стійкості сталіей, мікролегованих алюмінієм, титаном та азотом

Abstract

UK: Мета дослідження. Визначити рівень корозійної стійкості сталі, легованої титаном, алюмінієм та азотом (сталь типу 20АТЮ) в термічно зміцненому стані та порівняти зі сталями, стійкими до атмосферної корозії, що використовуються для деталей вантажних залізничних вагонів (сталь 09Г2Д). Методика. Випробування досліджуваної та порівняльної сталей на стійкість до атмосферної корозії проводились згідно з ГОСТ 9.909-86 «Металлы, сплавы, покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы испытаний на климатических испытательных станциях». Обробка отриманих результатів здійснювалась згідно з ГОСТ 9.908-85 «Единая система защиты от коррозии. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости». Як показник корозійної стійкості було прийнято втрату маси зразків за визначений час. Металографічний метод оцінювання корозійних уражень застосовували за допомогою оптичного мікроскопа «NEOPHOT-32». Під час дослідження визначено глибину проникнення корозійного шару. Дослідження мікроструктури та деяких характерних локальних ділянок корозійних уражень проводили за допомогою растрового електронного мікроскопа «Carl Zeiss». Хімічний склад окремих структурних складових та продуктів корозії визначено за допомогою енергодисперсійного рентгеноспектрального аналізу з використанням спеціалізованого обладнання «TEAM™ EDS Analysis System for SEM, EDAX». Результати. Визначено показник корозійної стійкості досліджуваної сталі типу 20АТЮ в термічно зміцненому стані порівняно з базовою вагонобудівною сталлю 09Г2Д в гарячекатаному стані. Наукова новизна. Встановлено, що сталь, легована алюмінієм, титаном та азотом, має рівень корозійної стійкості, що відповідає вимогам до матеріалів для вагонобудування. Практична значимість. В Україні, за оцінками Укрзалізниці, середній ступінь зносу парку піввагонів становить 86…89 %. Для вирішення проблеми УЗ сформулювала основні вимоги до вагонів нового покоління. Без застосування нових високоміцних матеріалів для деталей вагонів задовольнити ці вимоги неможливо. Одні з таких перспективних матеріалів, на наш погляд, − це високоміцні сталі типу 20АТЮ. Міцнісні та пластичні властивості даних сталей були вивчені раніше і задовольняють вимогам УЗ. Проте корозійні властивості сталей типу 20АТЮ раніше не вивчались, тому проведення випробувань на стійкість до атмосферної корозії вельми актуальне.

RU: Цель исследования. Определить уровень коррозионной стойкости стали, легированной титаном, алюминием и азотом (сталь типа 20АТЮ) в термоупрочненном состоянии; и сравнить со сталями, устойчивыми к атмосферной коррозии, которые применяются для деталей грузовых железнодорожных вагонов (сталь 09Г2Д). Методика. Испытания исследуемой и сравнительной сталей на стойкость к атмосферной коррозии проводились согласно ГОСТ 9.909-86 «Металлы, сплавы, покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы испытаний на климатических испытательных станциях». Обработка полученных результатов осуществлялась согласно ГОСТ 9.908-85 «Единая система защиты от коррозии. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости». В качестве показателя коррозионной стойкости была принята потеря массы образцов во времени. Металлографический метод оценки коррозионных поражений осуществлялся с помощью оптического микроскопа «NEOPHOT - 32». В ходе исследования был определен показатель глубины проникновения коррозионного слоя. Исследование микроструктуры и некоторых характерных локальных участков коррозионных поражений применяли с помощью растрового электронного микроскопа «Carl Zeiss». Химический состав отдельных структурных составляющих и продуктов коррозии был определен с помощью энергодисперсионного рентгеноспектрального анализа с использованием специализированного оборудования «TEAM ™ EDS Analysis System for SEM, EDAX». Результаты. Определен показатель коррозионной стойкости исследуемой стали типа 20АТЮ в термоупрочненном состоянии по сравнению с базовой вагоностроительной сталью 09Г2Д в горячекатаном состоянии. Научная новизна. Установлено, что сталь, легированная алюминием, титаном и азотом, имеет уровень коррозионной стойкости, соответствующий требованиям к материалам для вагоностроения. Практическая значимость. В Украине, по оценкам Укржелдороги, средняя степень износа парка полувагонов составляет 86…89 %. Для решения проблемы УЗ сформулировала основные требования к вагонам нового поколения. Без применения новых высокопрочных материалов для деталей вагонов удовлетворить эти требования невозможно. Одними из таких перспективных материалов, на наш взгляд, являются высокопрочные стали типа 20АТЮ. Прочностные и пластические свойства данных сталей были изучены ранее и удовлетворяют требованиям УЗ. Однако коррозионные свойства сталей типа 20АТЮ ранее не изучались, поэтому проведение испытаний на устойчивость к атмосферной коррозии весьма актуально.

EN: Purpose of the study. To determine the level of corrosion resistance of steel alloyed by titanium, aluminum and nitrogen (20АТЮ steel type) in the heat-strengthening state and to compare with the steels resistant to atmospheric corrosion, which are used as components of freight railway wagons (steel 09G2D). Methodology. The tests of studied and the comparative steels for resistance to atmospheric corrosion were carried out according to GOST 9.909-86. Processing of the obtained results was carried out according to GOST 9.908-85. The mass loss of the samples during the time was adopted as a measure of corrosion resistance. Metallographic method for estimation of corrosion damages was carried out using an optical microscope «NEOPHOT - 32". During the study, the penetration depth indicator of corrosion layer was determined. Investigation of the microstructure and some typical local sites of corrosive lesions was carried out using a scanning electron microscope "Carl Zeiss". Chemical composition of typical structural components and corrosion products was determined by energy dispersive X-ray analysis using specialized equipment «TEAM ™ EDS Analysis System for SEM, EDAX». Results. During the study, was determined the rate of corrosion resistance of 20АТЮ type steel in the heat-strengthening state compared with the base carriage steel 09G2D in hot rolled condition. Scientific novelty. It was found that the steel, alloyed by aluminum, titanium and nitrogen, has a level of corrosion resistance, corresponding to the requirements of materials for car building. Practical significance. In Ukraine, according to The State Administration of Railway Transport of Ukraine, also known as "Ukrzaliznytsia", the average degree of wear railcars park is 86-89%. "Ukrzaliznytsia" has formulated the basic requirements for railcars of new generation. Without the use of new high-strength materials for parts railcars to meet these requirements is impossible. One of such promising materials, in our opinion, are high strength 20АТYu type steel. Strength and plastic properties of these steels has been studied previously and meet the requirements of the "Ukrzaliznytsia". However, corrosion properties of 20АТYu type steels has not been previously studied, so testing for resistance to atmospheric corrosion is very important.