Механические свойства наноструктурного сплава 36Н

Автор: Нелли Рафисовна Юсупова

Соавторы: К.А. Крылова, Р.Р. Мулюков

Организация: Институт проблем сверхпластичности металлов РАН

Механические свойства наноструктурного сплава 36Н

 

Сплавы системы Fe-Ni нашли широкое применение в современной технике и приборостроении. Одним из наиболее распространенных железо-никелевых соединений является инварный сплав 36Н (ГОСТ 10994-74) [1], обладающий аномально низким значением теплового коэффициента линейного расширения (ТКЛР) α ≈ 1,610-6 °С-1 в интервале температур от 20 до 100 ºС [2]. Однако при своих уникальных свойствах Fe-Ni сплавы имеют значительный недостаток, ограничивающий их применение, - они обладают низкой прочностью и твердостью. К примеру предел прочности на растяжение у сплава 36Н меньше 500 МПа. Эффективным методом повышения прочностных свойств сплавов является деформационное наноструктурирование (НС) кручением под высоким давлением (КВД). К тому же в работах [3, 4] показано, что у наноструктурного сплава 36Н величина ТКЛР почти в 2 раза ниже, чем в крупнокристаллическом инваре.

Методом КВД были получены наноструктурные образцы сплава 36Н со средним размером фрагментов около 100 нм. Для получения различных структурных состояний образцы после деформации подвергались отжигу в вакууме при температурах от 100 до 500 ºС в течении 60 минут. Полученные образцы сплава в разном структурном состоянии подвергались дальнейшему исследованию на микроструктуру, микротвердость и прочность.


В работе показано, что формирование НС в сплаве 36Н методом КВД приводит к тому, что микротвердость и предел прочности сплава 36Н возрастает в 3 и 3,5 раза соответственно по сравнению с крупнокристалическим состоянием. Последующие отжиги в интервале температур от 280 до 500 ºС привели к росту среднего размера зерна, что оказывает влияние и на прочностные свойства сплава.

Работа выполнена в рамках государственного задания молодежной лаборатории ИПСМ РАН.

 

1. ГОСТ 10994-74. Сплавы прецизионные. Марки;

2. A. Sahoo, V. R. R. Medicherla. Fe-Ni Invar alloys: A review // Materials Today: Proceedings. 2021 Т. 43 № 2. С. 2242-2244;

3.K A Krylova, I Kh Bitkulov and R R Mulyukov Effect of nanostructuring on the thermal expansion and saturation magnetization of Fe - 36% Ni and Fe - 50% Ni alloys // IOP Publishing 2020 г. Т. 1008 С. 012022;

4. N. R. Yusupova, K. A. Krylova, R. R. Mulyukov Thermal analysis and microhardness of nanostructured alloy Invar 36 // Letters on Materials 2021 11 № 4, С. 382-385.