Михаил Юрьевич Беломытцев, д.т.н., профессор кафедры металловедения и физики прочности
Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4
Mikhail Yu. Belomyttsev, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair “Metallography and Physics of Strength”
4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation
Ферритно-мартенситные жаропрочные высокохромистые стали (ФМХС) с содержанием хрома 11 – 12 % подвергают закалке на мартенсит от температур 1050 – 1100 ºС. Возможные нежелательные последствия нагревов на такие высокие температуры – увеличение размеров аустенитного зерна, увеличение количества дельта-феррита в итоговой структуре, снижение механических характеристик. В работе изучено изменение всех этих факторов при нагревах ФХМС до температур закалки в интервале 950 – 1250 °С. Проведен анализ соотношения содержания мартенсита (его количество отождествляли с долей аустенита перед закалкой) и высокотемпературного дельта-феррита на металлографических шлифах. Обнаружено, что изменение структуры изученных ФХМС при нагревах на температуры 1150 °С и выше зависит от структурного класса сталей. В сталях, которые при комнатной температуре состоят из мартенсита и дельта-феррита, или в которых дельта-феррит начинает образовываться при температурах нагрева 1200 °С и выше, размер аустенитного зерна уменьшается с ростом температуры в интервале 1200 – 1250 °С, а количество дельта-феррита увеличивается. Такие структурные превращения могут быть связаны с изменением положения и (или) наклона границ высокотемпературной области сосуществования аустенита и дельта-феррита на диаграммах фазового равновесия ФХМС при изменении температуры нагрева в этом интервале. Испытания на сжатие при 20 °С образцов стали 15Х12Г3СМВ2ФР после термообработок с закалкой от температур 1000 – 1250 °С показали, что образование дополнительного количества дельта-феррита при температурах выше 1200 °С является более важным фактором, чем измельчение аустенитного зерна. Это вызывает снижение предела текучести образцов.
Ferritic-martensitic heat-resistant high-chromium steels (FMHS) with chromium content of 11 – 12 % are quenched to martensite from temperatures of 1050 – 1100 °С. Possible undesirable consequences of heating to such high temperatures are an increase in the size of austenite grains, increase in the amount of delta ferrite in the final structure, and a decrease in mechanical characteristics. In this work, the change of all these factors during heating of FHMS to quenching temperatures in the range of 950 – 1250 °С was studied. Ratios of the contents of martensite (its amount was identified with the proportion of austenite before quenching) and high-temperature delta ferrite on metallographic sections were analyzed. It was found that behavior of structure of the studied FHMS upon heating to temperatures of 1150 °С and above depends on the steels structural class. In steels whose structure at room temperature consists of martensite and delta ferrite, or in which delta ferrite begins to form at heating temperatures of 1200 °С and higher, size of austenite grain decreases with increasing temperature in the range of 1200 – 1250 °С, and the amount of delta ferrite – increases. Such structural transformations can be associated with features of the phase equilibrium diagrams of steels of this class. Such structural transformations can be associated with a change in the position and (or) inclination of boundaries of the high-temperature region of coexistence of austenite and delta-ferrite in the phase equilibrium diagrams of FHMS at a change in heating temperature in this range. Compression tests at 20 °С of 15Cr12Mn3SiMoW2VB steel samples after heat treatment with heating to temperatures for hardening 1000 – 1250 °С showed that formation of an additional amount of delta ferrite at temperatures above 1200 °С is a stronger factor than the refinement of austenite grains. This causes a decrease in yield strength of the samples quenched from these temperatures followed by high tempering.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.