Кандидат технических наук, ассистент кафедры естественнонаучных дисциплин им. В.М. Финкеля.
654007, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42
Cand Sci. (Eng.), Assistant of the Chair of Science named after V.M. Finkel.
Novokuznetsk, Kemerovo Region
Кандидат технических наук, доцент кафедры менеджмента и отраслевой экономики.
654007, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Management and branch Economy”.
Novokuznetsk, Kemerovo Region
Доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник.
634050, Томск, пр. Ленина, 30; 634055, Томск, пр. Академический, 2/3
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник управления научных исследований (УНИ).
654007, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42
Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of Department of Scientific Researches.
Novokuznetsk, Kemerovo Region
Мартенсит и бейнит, формирующиеся в стали при термообработке, являются наиболее сложными структурами, в том числе и для количественной интерпретации. Часто эти стали эксплуатируются при высоких статических и динамических сжимающих напряжениях. Тщательный и всесторонний анализ структуры этих материалов после различных видов обработки позволяет грамотно использовать их для изготовления деталей и конструкций, обеспечивая комплекс необходимых физико-механических свойств. Факторами, определяющими механические свойства материалов, являются структура твердого раствора, наличие наноразмерных частиц вторых фаз, дислокационная субструктура, типы и расположение различного рода границ, внутренние поля напряжений. Для успешного управления процессом формирования структуры и фазовых состояний, определяющих механические свойства материалов, необходимо знание количественных закономерностей и механизмов деформационного упрочнения сталей различных структурных классов при активной пластической деформации. В настоящей работе методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии выполнен анализ процесса деформационного упрочнения стали 38ХН3МФА с мартенситной структурой и стали 30Х2Н2МФА с бейнитной структурой при активной пластической деформации сжатием до 26 и 36 % соответственно. В работе рассмотрены вклады деформационного упрочнения, обусловленные внутрифазными границами, дислокационной субструктурой, карбидными фазами, атомами легирующих элементов, дальнодействующими полями напряжений. Установлено, что наибольший вклад в деформационное упрочнение закаленной стали 38ХН3МФА дает субструктурное упрочнение, обусловленное внутренними дальнодействующими полями напряжений, и твердорастворное упрочнение, обусловленное наличием атомов углерода. Для нормализованной стали 30Х2Н2МФА упрочнение также происходит за счет действия внутренних полей напряжений, за счет внедрения атомов углерода в кристаллическую решетку феррита, а также фрагментации структуры при степени деформации, превышающей 26 %. Сравнительно малый вклад в упрочнение этих сталей вносят дислокационная субструктура и частицы карбидной фазы. Показано, что причина разупрочнения бейнитной стали при больших (более 15 %) степенях деформации связана с активацией процесса деформационного микродвойникования.
Martensite and bainite are the most complex structures being formed in steel in heat treatment including the quantitative interpretation. On frequent occasions, the application field of these steels includes the operation at high static and dynamic compression stresses. The thorough and comprehensive analysis of the materials’ structure after different types of treatment enables to use them competently for the manufacturing of the parts and structures providing them with the necessary complex of physical and mechanical properties. The factor determining the mechanical properties of the materials are the structure of solid solution, presence of nano-dimentional particles of the second phases, dislocation substructure, types and location of various boundaries and internal stress fields. For successful control of the formation of structural phase states and mechanical properties of the material it is necessary to know the quantitative laws and the cold hardening mechanisms of steels of different structural classes at active plastic deformation. By methods of transmission electron diffraction microscopy the analysis of cold hardening of 38CrNi3MoV steel with martensite and 30Cr2Ni-2MoV steel with bainite structures at active plastic compression deformation to 26 % and 36 %, respectively, was done in the research. The contributions caused by intraphase boundaries, dislocation substructure, carbide phases, atoms of alloying elements and long-range stress fields are considered. It is established that the substructural hardening (caused by the internal long-range stress fields) and solid solution strengthening (caused by carbon atoms) give largest contribution to cold hardening of 38CrNi3MoV hardened steel. For normalization of 30Cr2Ni2MoV steel hardening also takes place at the expense of the internal stress field’s action, at the penetration of carbon atoms to the ferrite crystal lattice as well as at the structural fragmentation with the deformation degree higher than 26 %. The dislocation substructure and the particles of carbide phase make comparatively small contribution to the hardening of these steels. It is shown that the cause of bainite steel softening at large (more than 15 %) degrees of deformation is connected with the activation of deformation microtwinning process.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.