blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2014-11-43-47blackmet-497Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESМЕХАНИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИТЫХ Fe – Mn – Al – C – N СПЛАВОВMECHANICAL AND PHYSICAL PROPERTIES OF CAST Fe – Mn – Al – C – N ALLOYSБронзА. В.BronzA. V.

к.т.н., старший научный сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher

broalex@yandex.ruКапуткинД. Е.KaputkinD. Е.

д.т.н., доцент, директор Института базового образования

Dr. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Director of the Institute of Undergraduate Studies

КапуткинаЛ. М.KaputkinaL. M.

д.ф.-м.н, профессор, главный научный сотрудник кафедры пластической деформации специальных сплавов

Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Chief Researcher of the Chair of Plastic deformation of special alloys

КиндопВ. Э.KindopV. E.

к.т.н., старший научный сотрудник, заместитель начальника управления науки

Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher, Deputy Head of Department of science

СвяжинА. Г.SvyazhinA. G.

д.т.н., профессор, главный научный сотрудник кафедры металлургии стали и ферросплавов

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Chief Researcher of the Chair “Metallurgy of steel and ferroalloys”

ОАО «РКК «Энергия» им. С.П. Королева»(141070, Россия, Московская область, г . Королев, ул. Ленина, 4А)РоссияS.P. Korolev RSC «Energia» JSC (4A, Lenin Str., Korolev, Mos-cow Region, 141070, Russia)Russian FederationНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС»(119049, Россия, Москва, Ленинский пр-т, 4)РоссияNational Research Technological University «MISiS» (4, Lenins-kypr., Moscow, 119049, Russia)Russian Federation20140104201557114347Copyright © Бронз А.В., Капуткин Д.Е., Капуткина Л.М., Киндоп В.Э., Свяжин А.Г., 20152015Бронз А.В., Капуткин Д.Е., Капуткина Л.М., Киндоп В.Э., Свяжин А.Г.Bronz A.V., Kaputkin D.Е., Kaputkina L.M., Kindop V.E., Svyazhin A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/497

Экспериментально получены и изучены литые Fe + (12,7 – 25,6) % Mn + (0 – 14,4) % Al + (0,02 – 2,18) % C сплавы, в том числе микролегированные азотом (0,001 – 0,135) % N, с высокой удельной прочностью. Показано, что литые высокоуглеродистые высоколегированные Fe – Mn – Al – С сплавы хорошо поддаются горячей деформации вплоть до 40 – 50 % обжатия без образования горячих трещин. При теплой деформации в исследуемых сплавах реализуется высокопрочное состояние (σв до 1810 МПа) при достаточном запасе пластичности (до 50 %). Предел текучести при комнатной температуре высокоуглеродистых аустенитных (до 2,18 % С) Fe – Mn – Al – С сплавов достигает 1200  МПа. Теплоемкость и теплопроводность изученных сплавов уменьшается с увеличением суммарного легирования Al  + C + N. Исследуемые сплавы железа с высоким содержанием Mn и Al, имея высокую удельную прочность, могут использоваться в литом и в деформированном состоянии как высокопрочные с большим запасом пластичности, теплостойкие и износостойкие. 

Cast Fe + (12.7 – 25.6) % Mn + (0 – 14.4) % Al + (0.02 – 2.18) % C alloys including microalloyed by nitrogen (0,001 – 0,135) % N with high specifi c strength are experimentally investigated and studied. It is shown that cast high-carbon Fe – Mn – Al – С alloys, well give in to a hot deformation, up to 40 – 50 % of reduction without a fi recracking. At a warm strain in investigated alloys the high-tensile condition (σв to 1810  MPa) is realised at a toughness adequate supply (to 50 %). The Yield stress of high-carbon austenitic alloys (to 2.18  %) Fe – Mn – Al – С at room temperature attains 1200 MPa. Thermal capacity and thermal conduction decrease with increase at total alloying Al + C + N. Investigated alloys of iron with high contents of Mn and Al have high specific strength and can be used in cast and strain con-dition as high-strength with a toughness large supply, heatproof and wear-resistant. 

железомарганецалюминиевые сплавыТРИПЛЕКС-сплавымикролегирование азотомвысокопрочные сплавымногофазная структура.iron-manganese-aluminum alloysTRIPLEX alloysmicroalloying by nitrogenhigh-strength alloysmultiphase structureReferencesDe Moor E., Gibbs P.J., Speer J.G. etc. Strategies for Third-Generation Advanced High-Strength Steel Development // AIST Transactions, Iron and Steel Technology. 2010. Vol. 7. No. 11. P. 133 – 144.De Moor E., Gibbs P.J., Speer J.G. etc. Strategies for Third-Generation Advanced High-Strength Steel Development. AIST Transactions, Iron and Steel Technology. 2010. Vol. 7, no. 11, pp. 133–144.Frommeyer G., Brux U. Microstructures and Mechanical Properties of High-Strength Fe–Mn–Al–C Light-Weight TRIPLEX Steels // Steel Research International. 2006. Vol. 77. No 9 – 10. P. 627 – 633.Frommeyer G., Brux U. Microstructures and Mechanical Properties of High-Strength Fe – Mn – Al – C Light-Weight TRIPLEX Steels. Steel Research International. 2006. Vol. 77, no. 9–10, pp. 627–633.Han K. H., Choo W. K. Phase Decomposition of Rapidly Solidified Fe – Mn – Al – C Austenitic Alloy // Met. Trans. A. 1989. Vol. 20A. P. 205 – 214.Han K. H., Choo W. K. Phase Decomposition of Rapidly Solidifi ed Fe – Mn – Al – C Austenitic Alloy. Met. Trans. A. 1989. Vol. 20A, pp. 205–214.Charles J., Berghezen A. Nickel-free austenitic steels for cryogenic applications: The Fe – 23 % Mn – 5 % Al – 0.2 % C alloys // Cryo-genics. 1981. Vol. 21. No 5. P. 278 – 280.Charles J., Berghezen A. Nickel-free austenitic steels for cryogenic applications: The Fe – 23 % Mn – 5 % Al – 0.2 % C alloys. Cryogenics. 1981. Vol. 21, no. 5, pp. 278–280.Высокопрочные немагнитные стали: Сб. статей. / Под. ред. О.А. Банных. – М.: Наука, 1978. С. 49 – 56.Vysokoprochnye nemagnitnye stali. Sbornik statei [High-strength non-magnetic steel. Collection of articles]. Bannykh O.A. ed. Moscow: Nauka. 1978, pp. 49–56. (In Russ.).Лившиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов. – М.: Машгиз, 1959. – 368 с.Livshits B.G. Fizicheskie svoistva metallov i splavov [Physical properties of metals and alloys]. Moscow: Mashgiz, 1959. 368 p. (In Russ.).Бронз А.В., Капуткина Л.М., Киндоп В.Э. и др. Экспериментальное исследование высокотемпературной прочности сплавов Fe – Mn – Al – C – N // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2012. № 3. С. 57 – 62.Bronz A.V., Kaputkina L.M., Kindop V.E., Prokoshkina V.G., Svyazhin A.G. Experimental study of high-strength alloys Fe – Mn – Al – C – N. Problemy chernoi metallurgii i materialovedeniya. 2012, no. 3, pp. 57–62. (In Russ.).Бронз А.В., Капуткин Д.Е., Капуткина Л.М. и др. Влияние химического состава на кристаллическую решетку и физические свойства железомарганцевых сплавов с высоким содержанием алюминия // Металловедение и термическая обработка. 2013. № 12. C. 11 – 15.Bronz A.V., Kaputkin D.E., Kaputkina L.M., Kindop V.E., Svyazhin A.G. Effect of chemical composition on the crystal lattice and physical properties of iron-manganese alloys with high content of aluminum. Metal Science and Heat Treatment. 2014, vol.55, no. 11–12, pp. 647–651.Kaputkina L.M., Prokoshkina V.G., Svyazhin A.G. etc. Structure and properties of stainless steel alloyed with nitrogen and copper // Metal Science and Heat Treatment. 2009. Vol. 51. No. 5 – 6. P. 286 – 291.Kaputkina L.M., Prokoshkina V.G., Svyazhin A.G. etc. Structure and properties of stainless steel alloyed with nitrogen and copper. Metal Science and Heat Treatment. 2009. Vol. 51, no. 5–6, pp. 286–291.Svyazhin A.G., Kaputkina L.M. Dissolution and precipitation of excess phases in high-nitrogen steels // Materials Science Forum. 2010. Vol. 638 – 642. P. 3026 – 3031.Svyazhin A.G., Kaputkina L.M. Dissolution and precipitation of excess phases in high-nitrogen steels. Materials Science Forum. 2010. Vol. 638–642, pp. 3026–3031.Svyazhin A.G., Kaputkina L.M. High Nitrogen Steels: Today and Tomorrow // Proceed. 11th Int. Conf. on High Nitrogen Steels and Interstitial Alloys. – Chennai. Printing House. 2013. P. 12 – 22.Svyazhin A.G., Kaputkina L.M. High Nitrogen Steels: Today and Tomorrow. Proceed. 11th Int. Conf. on High Nitrogen Steels and Interstitial Alloys. Chennai. Printing House. 2013, pp. 12–22.Kaputkina L.M., Prokoshkina V.G.. Khadeev G.E. etc. Diagrams of the Hot and Warm Deformation and Strain Aging of Nitrogen-Bearing Austenitic Steels // Metal Science and Heat Treatment. 2013. Vol. 55. No. 5 – 6. P. 322 – 327.Kaputkina L.M., Prokoshkina V.G.. Khadeev G.E. etc. Diagrams of the Hot and Warm Deformation and Strain Aging of Nitrogen Bearing Austenitic Steels. Metal Science and Heat Treatment. 2013. Vol. 55, no. 5–6, pp. 322–327.

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