ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА ПРИ ДЕФОРМАЦИИ СТАЛЕЙ С БЕЙНИТНОЙ И МАРТЕНСИТНОЙ СТРУКТУРАМИ
https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-7-544-548
Аннотация
В последние годы значительно увеличился объем применения высокопрочных сталей и, прежде всего, сталей мартенситного и бейнитного классов для изготовления деталей и конструкций ответственного назначения. Достижение высокопрочного состояния возможно за счет эффективного деформационного упрочнения сталей различных классов при условии его рационального применения. Знание количественных закономерностей и механизмов деформационного упрочнения сталей различных структурных классов при активной пластической деформации необходимо для целенаправленного формирования структурно-фазовых состояний и механических свойств материала. В работе методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии выполнен сравнительный анализ эволюции структуры, фазового состава и состояния дефектной субструктуры стали с мартенситной и бейнитной структурами при активной пластической деформации до разрушения. Показано, что после аустенитизации при температуре 950 °С (1,5 ч) и последующей закалки в масле стали 38ХН3МФА и нормализации стали 30Х2Н2МФА формируется многофазная структура (α-фаза, γ-фаза, цементит), основу которой составляют мартенсит пакетной морфологии (сталь 38ХН3МФА) и нижний бейнит (сталь 30Х2Н2МФА). Полученные количественные закономерности изменения параметров структуры стали в процессе пластического деформирования позволили выполнить исследования, направленные на анализ распределения атомов углерода в структуре деформированной стали. Выявлены места локализации атомов углерода в структуре мартенсита (закаленная сталь 38ХН3МФА) и бейнита (нормализованная сталь 30Х2Н2МФА). Установлено, что деформация сталей сопровождается разрушением частиц цементита. Для закаленной мартенситной стали с увеличением степени деформации суммарное количество атомов углерода, расположенных в твердом растворе на основе α- и γ-железа, снижается, а на дефектах структуры – увеличивается. Перераспределение атомов углерода в стали с бейнитной структурой с увеличением степени деформации заключается в росте количества атомов углерода, расположенных в α-железе, дефектах кристаллической структуры, цементите на внутрифазных границах и уменьшении количества атомов углерода в частицах цементита, лежащих в объеме пластин бейнита и в γ-железе.
Об авторах
К. В. АксёноваРоссия
к.т.н., ассистент кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
В. Е. Громов
Россия
д.ф.-м.н., заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Ю. Ф. Иванов
Россия
д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник
Е. Н. Никитина
Россия
инженер-исследователь кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Д. А. Косинов
Россия
к.т.н., старший научный сотрудник управления научных исследований (УНИ)
Список литературы
1. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. – М.: Наука, 1977. – 236 с.
2. Speich G., Swann Р.R. Yield strength and transformation substructure of quenched iron-nickel alloys // J. Iron and Steel Inst. 1965. Vol. 205. No. 4. Р. 480 – 485.
3. Borgenstam A., Hillert M., Agren J. Metallographic evidence of carbon diffusion in the growth of bainite // Acta Materialia. 2009. Vol. 57. No. 11. P. 3242 – 3252.
4. Clarke A.J., Speer J.G., Miller M.K. etc. Carbon partitioning to austenite from martensite or bainite during the quench and partition process: Acritical assessment //Acta Materialia. 2008. Vol. 56. No. 1. P. 16 – 22.
5. Sourmail T., Smanio V. Low temperature kinetics за bainite formation in high carbon steels // Acta Materialia. 2013. Vol. 61. No. 7. P. 2639 – 2648.
6. Speich G.R. Tempering of low-carbon martensite // Trans. Met. Soc. AIME. 1969. Vol. 245. No. 10. Р. 2553 – 2564.
7. Kalich D., Roberts E.M. On the distribution of carbon in martensite // Met. Trans. 1971. Vol. 2. No. 10. Р. 2783 – 2790.
8. Fasiska E.J., Wagenblat H. Dilatation of alpha-iron by carbon // Trans. Met. Soc. AIME. 1967. Vol. 239. No. 11. Р. 1818 – 1820.
9. Ridley N., Stuart H., Zwell L. Lattice parameters of Fe-C austenite of room temperature // Trans. Met. Soc. AIME. 1969. Vol. 246. No. 8. Р. 1834 – 1836.
10. Веселов С.И., Спектор Е.З. Зависимость параметра решетки аустенита от содержания углерода при высоких температурах // ФММ. 1972. Т. 34. № 5. С. 895, 896.
11. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. – М.: Металлургия, 1977. – 407 с.
12. Приданцев М.В., Давыдова Л.Н., Тамарина А.М. Конструкционные стали: Справочник. – М.: Металлургия, 1980. – 288 с.
13. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. – М.: Металлургия, 1973. – 584 с.
14. Hirsch P.B., Howie A., Nicholson R.B., etc. Electron Microscopy of Thin Crystals. – Washington: Butterworth, 1965. – 549 p.
15. Bhadeshia H.K.D.H. Bainite in Steels. 2nd ed. The Institute of Materials London, 2001. – 460 p.
16. Счастливцев В.М., Калетина Ю.В., Фокина Е.А. Остаточный аустенит в легированных сталях. – Екатеринбург: УрО РАН, 2014. – 236 с.
17. Ivanov Y.F., Kolubaeva Y.A., Kornet E.V., Gromov V.E. Formation of the fine structure and phase composition of structural steel on quenching // Steel in Translation. 2009. Vol. 39. No. 4. P. 302 – 306.
18. Корнет Е.В., Иванов Ю.Ф., Коновалов С.В., Громов В.Е. Эволюция структурно-фазовых состояний закаленной стали при деформации // Изв. вуз. Черная металлургия. 2009. № 6. С. 66 – 69.
19. Nikitina E.N., Gromov V.E., Alsaraeva K.V. Evolution of the Defect Subsystem of Structural Steel with Bainite Structure on Deformation // Steel in Translation. 2015. Vol. 45. No. 8. P. 571 – 574.
20. Ivanov Yu.F., Nikitina E.N., Gromov V.E. Carbon distribution in bainitic steel subjected to deformation // AIP Conference Proceedings. 2015. Vol. 1683. No. 020075.
Рецензия
Для цитирования:
Аксёнова К.В., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Никитина Е.Н., Косинов Д.А. ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА ПРИ ДЕФОРМАЦИИ СТАЛЕЙ С БЕЙНИТНОЙ И МАРТЕНСИТНОЙ СТРУКТУРАМИ. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2017;60(7):544-548. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-7-544-548
For citation:
Aksenova K.V., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Nikitina E.N., Kosinov D.A. CARBON REDISTRIBUTION UNDER DEFORMATION OF STEELS WITH BAINITE AND MARTENSITE STRUCTURES. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(7):544-548. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-7-544-548