Структурні перетворення та механічні властивості надміцної сталі М54, отриманої методом іскроплазмового спікання

Анотація

Завдяки відмінному поєднанню міцності та в’язкості надміцна сталь M54 вважається перспективною для виготовлення конструкцій космічних кораблів і літаків. Технологія іскро-плазмового спікання (ІПС), що передбачає одночасне застосування одноосьового тиску та пульсуючого струму, дозволяє отримувати надщільні об’ємні матеріали за низької температури з невеликим періодом нагрівання, витримки та охолодження. Метод ІПС вирізняється особливим режимом нагрівання з-поміж інших технологій, що є значно ефективнішим для виробництва металевих матеріалів. У цій роботі досліджено особливості спікання, структурні перетворення та механічні властивості сталі М54 надвисокої міцності, отриманої методом іскро-плазмового спікання. Фактичну густину зразка, отриманого ІПС, вимірювали гідростатичним зважуванням (за Архімедом), а рентгеноструктурний аналіз застосовували для ідентифікації фаз необроблених порошків та спечених зразків. Мікроструктуру ІПС-зразків характеризували за допомогою оптичної мікроскопії, сканувальної та трансмісійної електронної мікроскопії з використанням енергодисперсійного спектрометра. Встановлено, що в процесі ІПС відбувається металургійне з’єднання між порошками з отриманням надміцної сталі М54, яка характеризувалася майже повним ущільненням. Квазістатичні випробування на розтяг показали, що сталь M54, виготовлена шляхом ІПС, має вищу границю міцності на розрив (1933,88 МПа) у порівнянні з кованою сталлю M54. За даними трансмісійної електронної мікроскопії, основним механізмом зміцнення є формування пластинчастої мартенситної структури з високою густиною дислокацій. Відносне подовження зразка при розриві було незначним за наявності мікропустот та включень.