Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Механизмы упрочнения сталей с бейнитной и мартенситной структурами при деформации сжатием

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-10-787-793

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

К. В. Аксёнова
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

Кандидат технических наук, ассистент кафедры естественнонаучных дисциплин им. В.М. Финкеля.

654007, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42



Е. Н. Никитина
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры менеджмента и отраслевой экономики.

654007, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42



Ю. Ф. Иванов
Нацинальный исследовательский Томский политехнический университет; Институт сильноточной электроники, СО РАН
Россия

Доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник.

634050, Томск, пр. Ленина, 30; 634055, Томск, пр. Академический, 2/3



Д. А. Косинов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник управления научных исследований (УНИ).

654007, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42



Список литературы

1. Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей. - М.: Металлургия, 1982. - 184 с.

2. Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть II. Деформация.

3. - М.: МИСИС, 1997. - 27 с.

4. Физика и механика волочения и объемной штамповки /

5. В.Е. Громов, Э.В. Козлов, В.И. Базайкин и др. - М.: Недра, 1997. - 293 с.

6. Kelly A., Nicholson R.B. Strengethening Methods in Crystals. - Elsevier, 1971. - 214 p.

7. Fleischer R.L., Hibberd W.R. The relation between the structure and mechanical properties of metals. - H.M.S.O., 1963. - 203 p.

8. Курдюмов В.Г., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. - М.: Наука, 1977. - 236 с.

9. Sourmail T., Smanio V. Low temperature kinetics за bainite formation in high carbon steels // Acta Materialia. 2013. Vol. 61. No. 7. P. 2639 - 2648.

10. 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.

11. Приданцев М.В., Давыдова Л.Н., Тамарина А.М. Конструкционные стали: Справочник. - М.: Металлургия, 1980. - 288 с.

12. Egerton R.F. Physical Principles of Electron Microscopy. An Introduction to TEM, SEM, and AEM. - Berlin: Springer Scien-ce+Business Media, Inc, 2005. - 211 p.

13. Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Microscopy Characterization of Nanomaterials. - New York: Springer, 2014. - 717 p.

14. Barry Carter C., David B. Transmission Electron Microscopy. - Berlin: Springer International Publishing, 2016. - 518 p.

15. Гольдштейн М.И., Фарбер Б.М. Дисперсионное упрочнение стали. - М.: Металлургия, 1979. - 208 с.

16. Hirsch P.B., Howie A., Nicholson R.B., Pashley D.W., Whelan M.J. Electron Microscopy of Thin Crystals. - Washington: Butterworth, 1965. - 574 с.

17. Чернявский К.С. Стереология в металловедении. - М.: Металлургия, 1977. - 208 с.

18. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. - М.: Металлургия, 1973. - 584 с.

19. 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.

20. Иванов Ю.Ф., Корнет Е.В., Громов В.Е., Коновалов С.В. Структурно-фазовые превращения в закаленной конструкционной стали при деформации // Успехи физики металлов. 2009. Т. 10. № 4. С. 391 - 416.

21. Громов В.Е., Никитина Е.Н., Иванов Ю.Ф. Эволюция карбидной и дефектной подсистем стали с бейнитной структурой при деформации // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2015. № 3. С. 74 - 80.

22. Gromov V.E., Nikitina E.N., Ivanov Yu.F., Aksenova K.V. Regularities of bainitic steel deformation transition // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 150. No. 012025.

23. Naulor I.R. The influence of the lath morphology on the yield strength and transition temperature on martensite-bainite steel // Met. Trans. 1979. Vol. 10A. No. 7. Р. 873 - 891.

24. Беленький Б.З., Фарбер Б.М., Гольдштейн М.И. Оценки прочности малоуглеродистых низколегированных сталей по структурным данным // Физика металлов и металловедение. 1975. Т. 39. № 3. С. 403 - 409.

25. Деформационное упрочение и разрушение поликристаллических металлов / В.И. Трефилов, В.И. Моисеев, Э.П. Печковский и др. - Киев: Наукова думка, 1987. - 248 с.

26. МакЛин Д. Механические свойства металлов. - М.: Металлургия, 1965. - 431 с.

27. Конева Н.А., Козлов Э.В. Природа субструктурного упрочнения // Изв. вуз. Физика. 1982. № 8. С. 3 - 14.

28. Конева Н.А., Козлов Э.В. Физика субструктурного упрочнения // Вестник ТГАСУ 1999. № 1. С. 21 - 35.

29. Kocks U.F. Statistical treatment of penetrable obstacles // Canadian Journal of Phys. 1967. Vol. 45. No. 2. Р. 737 - 755.

30. Струнин Б.М. Вероятностное описание поля внутренних напряжений при случайном расположении дислокаций // Физика твердого тела. 1971. Т. 13. № 3. С. 923 - 926.

31. Mott N.F., Nabarro F.R.N. The distribution of dislocations in slip band // Proc. Phys. Soc. 1940. Vol. 52. No. 1. P. 86 - 93.

32. Ashby M.F. Physics of Strength and Plasticity. - MIT press Cambridge. Mass., 1969. - 113 p.

33. Tekin E., Kelly P.M. Tempering of steel Precipitation from iron base alloys. - Gordon: Breach, 1965. - 283 p.

34. Norstrom L.A. On the yield strength of quenched low-alloy lath martensite // Scandinavian J. of Met. 1976. Vol. 5. No. 4. P. 159 - 165.

35. Прнка Т. Количественные соотношения между параметрами дисперсных выделений и механическими свойствами сталей // Металловедение и термическая обработка стали. 1979. № 7. С. 3 - 8.

36. Киселева С.Ф., Попова Н.А., Конева Н.А., Козлов Э.В. Влияние микродвойников превращения на избыточную плотность дислокаций и внутренние напряжения деформированного ГЦК-материала // Изв. РАН. Серия физическая. 2012. Т. 76. № 13. С. 70 - 74.

37. Orowan E. Conditions for dislocation passage of precipitates // Proc. Symp. Intern. Stress in metals and alloys. - London: Inst, met., 1948. P. 451 - 454.


Для цитирования:


Аксёнова К.В., Никитина Е.Н., Иванов Ю.Ф., Косинов Д.А. Механизмы упрочнения сталей с бейнитной и мартенситной структурами при деформации сжатием. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2018;61(10):787-793. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-10-787-793

For citation:


Aksenova K.V., Nikitina E.N., Ivanov Y.F., Kosinov D.A. Hardening mechanisms of steels with bainite and martensite structures. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(10):787-793. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-10-787-793

Просмотров: 51


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)