zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2025-91-10-34-41zldm-2622Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLОценка стойкости сталей 20Х13 и 40Х13 к межкристаллитной коррозииAssessing of resistance to intercrystalline corrosion of 20Kh13 and 40Kh13 steelsМордовинаЮ. С.MordovinaYu. S.

Юлия Сергеевна Мордовина.

603155, г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24.

Yuliya S. Mordovina.

24, ul. Minina, Nizhny Novgorod, 603155.

ips4@nntu.ruЧернигинМ. А.CherniginM. A.

Михаил Алексеевич Чернигин.

603155, г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24.

Mikhail A. Chernigin.

24, ul. Minina, Nizhny Novgorod, 603155.

ФедосоваМ. Е.FedosovaM. E.

Марина Евгеньевна Федосова.

606026, Нижегородская обл., г. Дзержинск, ул. Гайдара, д. 49.

Marina E. Fedosova.

49, ul. Gaydara, Dzerzhinsk, Nizhegorodskaya obl., 606026.

Нижегородский государственный технический университет имени Р. Е. АлексееваРоссияR. E. Alekseev Nizhny Novgorod State Technical UniversityRussian FederationДзержинский политехнический институт (филиал)РоссияDzerzhinsk Polytechnic Institute (branch)Russian Federation20252610202591103441Copyright © Мордовина Ю.С., Чернигин М.А., Федосова М.Е., 20252025Мордовина Ю.С., Чернигин М.А., Федосова М.Е.Mordovina Y.S., Chernigin M.A., Fedosova M.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2622

Стали мартенситного класса типа Х13 широко применяют, например, для изготовления медицинского инструмента. В работе представлены результаты оценки склонности к межкристаллитной коррозии (МКК) сталей 20Х13 и 40Х13 в исходном состоянии (после горячей прокатки) и после термической обработки (отжиг на зернистый перлит) с использованием экспресс-метода АМУФ. Проведен анализ микроструктуры с применением растровой электронной микроскопии, химического состава и твердости исследуемых сталей. Установлено, что после отжига сталь 20Х13 демонстрирует более высокую склонность к МКК по сравнению с 40Х13, несмотря на схожие структурные характеристики. Это связано с различиями в морфологии карбидной фазы — более мелкие и равномерно распределенные карбиды в 40Х13 обеспечивают лучшую коррозионную стойкость. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования методики оценки склонности мартенситных сталей к МКК и тем самым более надежного определения качества медицинского инструмента и прогноза срока его службы.

Martensitic steels of the Kh13 type, such as 20Kh13 and 40Kh13, are widely used, for example, in the production of medical instruments. This study presents the results of assessing the susceptibility to intergranular corrosion (IGC) of 20Kh13 and 40Kh13 steels in their initial state (after hot rolling) and after heat treatment (annealing to produce granular pearlite) using the AMUF accelerated test method. The microstructure was analyzed using scanning electron microscopy, along with the chemical composition and hardness of the investigated steels. It was found that after annealing, 20Kh13 steel exhibits a higher susceptibility to IGC compared to 40Kh13, despite their similar structural characteristics. This is attributed to differences in the morphology of the carbide phase — smaller and more uniformly distributed carbides in 40Kh13 provide better corrosion resistance. The obtained results can be used to improve the methodology for evaluating the susceptibility of martensitic steels to IGC, thereby enabling more reliable quality assessment of medical instruments and predicting their service life.

мартенситные сталихромистые сталимедицинский инструментмежкристаллитная коррозияМККАМУФmartensitic steelschromium steelsmedical instrumentintergranular corrosionIGCAMUFРабота выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (тематика «Интеллектуальная диагностика деталей и конструкций, полученных методом аддитивного выращивания в процессе их получения и эксплуатации» (№ FSWE-2023-0008)).ReferencesБродов А. А., Грибков А. А., Углов В. А. и др. Тенденции российского рынка и производства медицинской продукции на основе металлов / Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 11 – 12. С. 867 – 872. DOI: 10.17073/0368-0797-2020-11-12-867-872Brodov A. A., Gribkov A. A., Uglov V. A., et al. Trends in the Russian market and production of medical products based on metals / Izv. Vuzov. 2020. Vol. 63. Nos. 11 – 12. P. 867 – 872 [in Russian]. DOI: 10.17073/0368-0797-2020-11-12-867-872Хлобыстов Д. О., Негодин Д. А., Москалев А. Е. и др. Результаты освоения производства в АО «ЧМЗ» горячедеформированных прутков и поковок из титановых сплавов для нужд российских производителей машиностроительной, судостроительной, авиационной и медицинской продукции / Титан. 2018. Т. 61. № 3. С. 40 – 47.Khlobystov D. O., Negodin D. A., Moskalev A. E., et al. Results of mastering the production of hot-rolled bars and forgings from titanium alloys at JSC «ChMZ» for the needs of Russian manufacturers of machine-building, shipbuilding, aviation and medical products / Titan. 2018. Vol. 61. No. 3. P. 40 – 47 [in Russian].Вейнов В. П., Мусин И. Н., Сахабиева Э. В. Современные медицинские инструменты. — Казань: КНИТУ, 2016.Veinov V. P., Musin I. N., Sakhabieva E. V. Modern medical instruments. — Kazan: KNITU, 2016. — 42 p. [in Russian].Алипов А. И. Коррозия металлов на примере хирургических инструментов / БМИК. 2015. Т. 5. № 6. С. 984.Alipov A. I. Corrosion of metals on the example of surgical instruments / BMIK. 2015. Vol. 5. No. 6. P. 984 [in Russian].Enescu M., Stoian E., Petre I., et al. The Influence of Heat Treatments in Corrosion Resistance of Austenitic Steels / Sci. Bull. Valahia Univ. — Mater. Mech. 2023. Vol. 19. P. 7 – 12. DOI: 10.2478/bsmm-2023-0001Enescu M., Stoian E., Petre I., et al. The Influence of Heat Treatments in Corrosion Resistance of Austenitic Steels / Sci. Bull. Valahia Univ. — Mater. Mech. 2023. Vol. 19. P. 7 – 12. DOI: 10.2478/bsmm-2023-0001Сафонов В. А. Межкристаллитная коррозия. https:// bigenc.ru/c/mezhkristallitnaia-korroziia-a22426/?v=10429362 (дата доступа 25.11.2024).Safonov V. A. Intergranular corrosion. https://bigenc.ru/c/ mezhkristallitnaia-korroziia-a22426/?v=10429362 (accessed 25.11.2024) [in Russian].Hudecová S., Uhríčik M., Palček P., et al. The influence of structure, sensitization and corrosion on the fatigue properties of austenitic steel / J. Phys. Conf. Ser. 2024. Vol. 2712. P. 012008. DOI: 10.1088/1742-6596/2712/1/012008Hudecová S., Uhríčik M., Palček P., et al. The influence of structure, sensitization and corrosion on the fatigue properties of austenitic steel / J. Phys. Conf. Ser. 2024. Vol. 2712. P. 012008. DOI: 10.1088/1742-6596/2712/1/012008Сафонов И. А., Харина И. Л., Корнеев А. Е. Электрохимический метод неразрушающего контроля склонности к межкристаллитной коррозии металла оборудования АЭС / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 5. С. 30 – 32.Safonov I. A., Kharina I. L., Korneev A. E. Electrochemical method of non-destructive testing of the susceptibility to intergranular corrosion of metal equipment of nuclear power plants / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2016. Vol. 82. No. 5. P. 30 – 32 [in Russian].Шубадеева Л. И., Ревякина О. К., Макарчук Т. Б. и др. Влияние нагревов на коррозионную стойкость нержавеющей стали 12Х18Н10Т / Защита металлов. 1996. Т. 32. № 2. С. 133 – 138.Shubadeeva L. I., Revyakina O. K., Makarchuk T. B., et al. The effect of heatings on corrosion resistance of 12Kh18N10T stainless steel / Zashch. Met. 1996. Vol. 32. No. 2. P. 133 – 138 [in Russian].Briant G. L., Holl E. L. Heat-to-Heat Variability in the Corrosion Resistance and Microstructure of Low Carbon AISI 316 Nuclear Grade Stainless Steel / Corrosion. 1987. Vol. 43. No. 2. P. 525 – 533.Briant G. L., Holl E. L. Heat-to-Heat Variability in the Corrosion Resistance and Microstructure of Low Carbon AISI 316 Nuclear Grade Stainless Steel / Corrosion. 1987. Vol. 43. No. 2. P. 525 – 533.Bruemmer S. M. Composition-Based Correlations to Predict Sensitization Resistance of Austenitic Stainless Steels / Corrosion. 1986. Vol. 42. No. 1. P. 27 – 35.Bruemmer S. M. Composition-Based Correlations to Predict Sensitization Resistance of Austenitic Stainless Steels / Corrosion. 1986. Vol. 42. No. 1. P. 27 – 35.Zhou Y., Engelberg D. Accessing the full spectrum of corrosion behaviour of tempered type 420 stainless steel / Mater. Corrosion. 2021. Vol. 72. No. 11. P. 1718 – 1729. DOI: 10.1002/maco.202112442Zhou Y., Engelberg D. Accessing the full spectrum of corrosion behaviour of tempered type 420 stainless steel / Mater. Corrosion. 2021. Vol. 72. No. 11. P. 1718 – 1729. DOI: 10.1002/maco.202112442Bonagani S., Bathula V., Kain V. Influence of tempering treatment on microstructure and pitting corrosion of 13 wt. % Cr martensitic stainless steel / Corrosion Sci. 2018. Vol. 131. P. 340 – 354.Bonagani S., Bathula V., Kain V. Influence of tempering treatment on microstructure and pitting corrosion of 13 wt. % Cr martensitic stainless steel / Corrosion Sci. 2018. Vol. 131. P. 340 – 354.Костина М. В., Ригина Л. Г., Костина В. С. и др. Обзор исследований коррозионностойких сталей на основе Fe – ~13 % Cr: термическая обработка, коррозионная и износостойкость / Известия вузов. Черная металлургия. 2023. Т. 66. № 1. С. 8 – 26. DOI: 10.17073/0368-0797-2023-1-8-26Kostina M. V., Rigina L. G., Kostina V. S., et al. Corrosion-resistant steels based on Fe – ~13% Cr: Heat treatment, corrosion and wear resistance / Izv. Vuzov. 2023. Vol. 66. No. 1. P. 8 – 26 [in Russian]. DOI: 10.17073/0368-0797-2023-1-8-26Орехов Н. Г., Чабина Е. Б., Жегина И. П. и др. Влияние примесей на механизм разрушения высокопрочных сталей / Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. № 1. С. 15 – 19.Orekhov N. G., Chabina E. B., Zhegina I. P., et al. Influence of impurities on the fracture mechanism of high-strength steels / Metalloved. Term. Obrab. Met. 1995. No. 1. P. 15 – 19 [in Russian].Штремель М. А. Разрушение. — М.: МИСИС, 2014. — 670 с.Shtremel M. A. Fracture. — Moscow: MISIS, 2014. — 670 p. [in Russian].Гринь Е. А. Анализ механизмов влияния водных сред на циклическую трещиностойкость сталей / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 7. С. 45 – 55.Grin E. A. Analysis of the mechanisms of the influence of aqueous environments on the cyclic crack resistance of steels / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2016. Vol. 82. No. 7. P. 45 – 55 [in Russian].Мазничевский А. Н., Гойхенберг Ю. Н., Сприкут Р. В. Электронно-микроскопические исследования выделений избыточных фаз, оказывающих влияние на межкристаллитную коррозию хромоникелевых аустенитных сталей / Физика металлов и металловедение. 2021. Т. 122. № 4. С. 388 – 395. DOI: 10.31857/s0015323021030116Maznichevsky A. N., Goikhenberg Yu. N., Sprikut R. V. Electron microscopic studies of excess phase precipitates affecting the intergranular corrosion of chromium-nickel austenitic steels / Fiz. Met. Metalloved. 2021. Vol. 122. No. 4. P. 388 – 395 [in Russian]. DOI: 10.31857/s0015323021030116Bösing I., Cramer L., Steinbacher M., et al. Influence of heat treatment on the microstructure and corrosion resistance of martensitic stainless steel / AIP Advances. 2019. Vol. 9. No. 6. P. 065317. DOI: 10.1063/1.5094615Bösing I., Cramer L., Steinbacher M., et al. Influence of heat treatment on the microstructure and corrosion resistance of martensitic stainless steel / AIP Advances. 2019. Vol. 9. No. 6. P. 065317. DOI: 10.1063/1.5094615Rosemann P., Müller C., Kauss N., et al. Einfluss der Wärmebehandlung auf Mikrostruktur und Korrosions-verhalten kohlenstoffhaltiger nichtrostender Stähle. Tagungsband zum 17 / Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz. — Chemnitz: Techn. Univ., 2014. P. 103 – 112.Rosemann P., Müller C., Kauss N., et al. Einfluss der Wärmebehandlung auf Mikrostruktur und Korrosions-verhalten kohlenstoffhaltiger nichtrostender Stähle. Tagungsband zum 17 / Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz. — Chemnitz: Techn. Univ., 2014. P. 103 – 112.

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