vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2025.1(139).135-150vestnovsu-368Research ArticleФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯCONDENSED MATTER PHYSICSСравнение кинетических характеристик твердофазного превращения ГЦК структур хромоникелевых сплавов Х30Н60М9 и Х23Н65М13 в температурном интервале 490–620 ºС по данным дилатометрического анализа и формулы количества запасенной энергииComparison of the kinetic characteristics of the solid-phase transformation of FCC structures of chromium-nickel alloys Kh30N60M9 and Kh23N65M13 in the temperature range 490–620 °C according to dilatometric analysis and the formula for the amount of stored energyhttps://orcid.org/0009-0000-1609-840XМихайловД. Л.MikhailovD. L.

Михайлов Дмитрий Леонидович – соискатель, Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН; директор, ООО «Промдеталь» 

Великий Новгород, Москва

Veliky Novgorod, Moscow

ooopromkey@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9093-8294ЕрмишкинВ. А.ErmishkinV. A.

Ермишкин Вячеслав Александрович – доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

Москва

Moscow

vermishkin@imet.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3782-3858МининаН. А.MininaN. A.

Минина Наталья Анатольевна – старший научный сотрудник

Москва

Moscow

minina1951@rambler.ruООО «Промдеталь»; Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАНРоссияLLC "PROMDETAL" ; A. A. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАНРоссияA. A. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20250406202501(139)135150Copyright © Михайлов Д.Л., Ермишкин В.А., Минина Н.А., 20252025Михайлов Д.Л., Ермишкин В.А., Минина Н.А.Mikhailov D.L., Ermishkin V.A., Minina N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/368

В настоящей статье дилатометрическим методом исследован процесс твердофазного превращения образцов однофазных сплавов Х30Н60М9 и Х23Н65М13 для идентичных условий испытаний образцов, определены кинетические характеристики. Нагрев образцов осуществлялся со скоростью 5,0 °С/мин в аргоне. Исходные структурные состояния образцов сплавов получены закалкой в воду, температуры закалки сплавов, соответственно, составили 1107 °C и 1135 °С. По данным дилатометрического анализа исследуемых сплавов произведена оценка скорости изменения дифференциального коэффициента термического расширения – 𝛼(𝑇) = 𝑓´(𝑇) = 1/L0(dL/dT), где L0 – исходная длина образца, T – температура, в температурном интервале 490–620 °С. Критерием выбора явилось меньшее значение скорости 𝛼(𝑇), что коррелирует с меньшей скоростью эволюции удельной энтальпии (запасенной энергии) образца, подтверждая меньшее воздействие приложенной температуры, определяя более энергетически выгодное состояние твердого раствора ГЦК структуры образца сплава в исследуемом температурном интервале. По результатам настоящей работы установлено, что структура сплава Х30Н60М9 более стабильна к воздействию температуры в интервале 490–620 °С, термическая реакция твердофазного превращения менее осуществима, сравнивая со структурой твердого раствора сплава Х23Н65М13.

This article discusses the results of a study of thermal stability of samples of single-phase alloys Kh30N60M9 and Kh23N65M13 for heating conditions of samples at a rate of 5.0 °C/min in argon. The structural states of the alloy samples were obtained by water quenching, the alloy quenching temperatures were 1107 °C and 1135 °C, respectively. Based on the dilatometric analysis of the studied alloys, an estimate was made of the rate of change of the differential coefficient of thermal expansion – 𝛼(𝑇) = 𝑓´(𝑇) = 1/L0(dL/dT), where L0 is the initial length of the sample, T is the temperature, in the temperature range of 490–620 °C. The selection criterion was the smaller value of the change f´(T), which correlates with a lower rate of evolution of the specific enthalpy (stored energy) of the sample, confirming the smaller impact of the applied temperature, determining a more energetically favorable FCC structure of the solid solution of the alloy sample in the temperature range under study. Based on the results of this work, it was established that the structure of the Kh30N60M9 alloy is more stable to temperatures in the range of 490–620 °C, the thermal reaction of solid-phase transformation is less feasible, compared with the structure of the solid solution of the Kh23N65M13 alloy.

сплав Х30Н60М9сплав Х23Н65М13кинетическая характеристикапревращение ГЦК структуроднофазная структура дилатометрический анализструктурное состояниепроизводная функции относительной длины по температуреKh30N60M9 alloyKh23N65M13 alloykinetic characteristicstransformation of FCC structuressingle-phase structuredilatometric analysisstructural statetemperature derivative of relative linear dimensionReferencesVyazovkin S., Burnham A. K., Criado J. M., Pérez-Maqueda L. A., Popescu C., Sbirrazzuoli N. ICTAC Kinetics Committee recommendations for performing kinetic computations on thermal analysis data // Thermochimica Acta. 2011. 520 (1–2). 1–19. DOI: 10.1016/j.tca.2011.03.034Vyazovkin S., Burnham A. K., Criado J. M., Pérez-Maqueda L. A., Popescu C., Sbirrazzuoli N. ICTAC Kinetics Committee recommendations for performing kinetic computations on thermal analysis data // Thermochimica Acta. 2011. 520 (1–2). 1–19. DOI: 10.1016/j.tca.2011.03.034Fang X., Song M., Li K., Du Y. Precipitation sequence of an aged Al-Mg-Si alloy // Journal of Mining and Metallurgy, Section B: Metallurgy. 2010. 46 (2). 171–180. DOI: 10.2298/JMMB1002171FFang X., Song M., Li K., Du Y. Precipitation sequence of an aged Al-Mg-Si alloy // Journal of Mining and Metallurgy, Section B: Metallurgy. 2010. 46 (2). 171–180. DOI: 10.2298/JMMB1002171FGaber A., Afify N., Mostafa M. S., Abbady Gh. Effect of heat treatment on the precipitation in Al–1at.% Mg–xat.% Si (x=0.6, 1.0 and 1.6) alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2009. 477 (1). 295–300. DOI: 10.1016/j.jallcom.2008.11.009Gaber A., Afify N., Mostafa M. S., Abbady Gh. Effect of heat treatment on the precipitation in Al–1at.% Mg–xat.% Si (x=0.6, 1.0 and 1.6) alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2009. 477 (1). 295–300. DOI: 10.1016/j.jallcom.2008.11.0094Михайлов Д. Л., Ермишкин В. А., Минина Н. А Сравнение термической устойчивости хромоникелевых сплавов Х30Н60М9 и Х23Н65М13 в температурном интервале 500–625 °C по данным дифференциального термического анализа // Металлы. 2024. 2. 93–98. DOI: 10.31857/S0869573324029398Mikhailov D. L., Ermishkin V. A., Minina N. A. Comparison of thermal stability of chromium-nickel alloys KH30H60M9 and KH23H65M13 in the temperature range 500–625 °C according to differential thermal analysis // Metally. 2024. 2. 93–98. DOI: 10.31857/S0869573324029398 (In Russian).Куксин А. Ю., Смирнова Д. Е. Расчет коэффициентов диффузии дефектов и ионов в UO2 // Физика твердого тела. 2014. 56 (6). 1166–1175.Kuksin A. Y., Smirnova D. E. Calculation of diffusion coefficients of defects and ions in UO2 // Physics of the Solid State. 2014. 56 (6). 1214–1223.Мерер Х. Диффузия в твердых телах: монография / пер. с англ., под ред. Е. Б. Якимова, В. В. Аристова. Долгопрудный: Интеллект, 2011. 535 с.Merer H. Diffusion in solids: a monograph / transl. from Eng., ed. by E. B. Yakimov, V. V. Aristov. Dolgoprudny: Intellect, 2011. 535 p. (In Russian).Михайлов Д. Л. Патент № 2613805 Российской Федерации, МПК С22С 19/05 (2006.01), C22C 30/00 (2006.1). Коррозионно-стойкий сплав на основе никеля: № 2016105314, заявл. 02.17.2016: опубл. 03.21.2017.Mikhailov D. L. Patent No. 2613805 of the Russian Federation, IPC C22C 19/05 (2006.01), C22C 30/00 (2006.1). Corrosion-resistant nickel-based alloy: No. 2016105314, appl. 17.02.2016: publ. 21.03.2017. (In Russian).Красноперова Ю. Г., Воронова Л. М., Дегтярев М. В., Чащухина Т. И., Реснина Н. Н. Рекристаллизация никеля при нагреве ниже температуры термоактивируемого зарождения // Физика металлов и металловедение. 2015. 116 (1). 83. DOI: 10.7868/S0015323015010088Krasnoperova Y. G., Voronova L. M., Degtyarev M. V., Chashchukhina T. I., Resnina N. N. Recrystallization of nickel upon heating below the temperature of thermoactivated nucleation // Physics of Metals and Metallography. 2015. 116 (1). 79–86. (In Russian).Garai J. Correlation between thermal expansion and heat capacity // Journal of Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2006. 30. 354–356.Garai J. Correlation between thermal expansion and heat capacity // Journal of Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2006. 30. 354–356.Михайлов Д. Л., Ермишкин В. А., Минина Н. А., Кулагин С. П. Исследование кинетических характеристик твердофазного превращения сплавов Х30Н60М9 и Х23Н65М13 в температурном интервале 500–650 °C по данным термогравиметрического анализа // Металлы. 2023. 5. 85–92. DOI: 10.31857/S0869573323050105Mihailov D. L., Ermishkin V. A., Minina N. A., Kugagin S. P. Investigation of kinetic characteristics of solid-phase transformation of alloys KH30H60M9 and KH23H65M13 in the temperature range 500–650 °C according to thermogravimetric analysis // Metally. 2023. 5. 85–92. DOI: 10.31857/S0869573323050105 (In Russian).Новиков В. В., Митрошенков Н. В., Кузнецов С. В., Попов П. А., Бучинская И. И., Каримов Д. Н., Кошелев А. В. Ангармонизм колебаний решетки и тепловые свойства твердых растворов Сd1−xSrxF2 // Физика твердого тела. 2020. 62 (4). 627–634. DOI: 10.21883/FTT.2020.04.49131.586Novikov V. V., Mitroshenkov N. V., Kuznetsov S. V., Popov P. A., Buchinskaya I. I., Karimov D. N., Koshelev A. V. Anharmonicity of lattice vibrations and the thermal properties of Сd1−xSrxF2 solid solutions // Physics of the Solid State. 2020. 62 (4). 714–721.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.