Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Структура и свойства слоя, наплавленного на сталь ХАРДОКС 450 борсодержащей проволокой

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-8-613-620

Полный текст:

Аннотация

Методами современного физического материаловедения выполнен анализ структурно-фазовых состояний и свойств слоев, сформированных на низкоуглеродистой стали Хардокс 450 наплавочными проволоками с содержанием бора 4,5 и 6,5 % (по массе). В исходном состоянии сталь Хардокс 450 имеет структуру отпущенного мартенсита, в объеме и по границам кристаллов которого расположены частицы цементита. Частицы, расположенные в объеме, имеют игольчатую форму, а по границам – преимущественно округлую. Выявленные экстинкционные изгибные контуры свидетельствуют о кривизне кручения кристаллической решетки данного участка материала, начинаются и заканчиваются на границах раздела кристаллов мартенсита. Скалярная плотность хаотически распределенных дислокаций и формирующих сетчатую субструктуру составляет 6,2·1010 см–2. Микротвердость наплавленного на сталь Хардокс 450 слоя более чем в два раза превышает микротвердость основы. Анализ диаграмм состояния систем Fe – C, Fe – B, B – C и политермических сечений в системе Fe – C – B показал, что быстрое охлаждение из жидкого состояния сплавов Fe23C6 – Fe23B6 способствует образованию многофазных структурных состояний. Методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии установлено, что причинами высокой микротвердости поверхностных слоев являются: образование боридов железа и кристаллов ультрамелкодисперсного (до 100 нм) пакетного мартенсита с высокой (~1011 см–2) скалярной плотностью дислокаций; наличие в объеме и по границам кристаллов мартенсита наноразмерных частиц карбидов железа и бора; высокий уровень кривизны кручения кристаллической решетки боридов железа и зерен α-фазы, обусловленный внутренними полями напряжений вдоль межфазных (границы раздела кристаллов боридов железа и зерен α-фазы) и внутрифазных (границы раздела боридов железа и кристаллов мартенсита в пакете) границ. Увеличение концентрации бора от 4,5 до 6,5 % сопровождается значительным (в 1,2 – 1,5 раза) повышением твердости наплавляемого слоя, что обусловлено увеличением размеров и относительного содержания областей боридов железа в 1,5 – 2,0 раза.

Об авторах

Ю. Ф. Иванов
Институт сильноточной электроники СО РАН; Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия
д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник


В. Е. Громов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. В.М. Финкеля



Д. А. Романов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

д.т.н., доцент кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля



А. А. Клопотов
Сибирский физико-технический институт им. В.Д. Кузнецова Томского государственного университета
Россия
д.ф.-м.н., профессор, научный сотрудник


Ю. А. Рубанникова
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

магистрант кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля



Список литературы

1. Gromov V.E., Kapralov E.V., Raikov S.V., Ivanov Yu.F., Budovskikh E.A. Structure and properties of the wear-resistant coatings fused on steel with flux cored wires by an electric arc method // Progress in Physics of Metals. 2014. Vol. 15. No. 4. P. 213 – 234.

2. Райков С.В., Капралов Е.В., Иванов Ю.Ф., Будовских Е.А., Громов В.Е. Строение по глубине износостойкого покрытия, полученного электродуговым методом на стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. Т. 58. № 2. С. 121 – 126.

3. Raykov S.V., Kapralov E.V., Vaschuk E.S., et.al. Structure of the Surface Layer of a Wear-Resistant Coating after Treatment with a High-Intensity Electron Beam // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2015. Vol. 9. No. 5. P. 934 – 938.

4. Kumar C.S.S.R. (Ed.) Transmission Electron Microscopy Characterization of Nanomaterials. – New York: Springer, 2014. – 717 p.

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

6. Egerton R.F. Physical Principles of Electron Microscopy (An Introduction to TEM, SEM, and AEM). Second Edition. – Springer International Publishing Switzerland, 2016. – 191 p.

7. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Под ред. Н.П. Лякишева. – М.: Машиностроение, 1996 – 2000. Т. 1-3.

8. Villars P., Calevrt L.D. Pearson’s Hanbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases. Vols. 1-3. – Ohio: Metals Park, 1986. – 3258 p.

9. Rogl P.F., Vrestal J., Tanaka T., Takenouchi S. The B-rich side of the B–C phase diagram // Calphad. 2014. Vol. 44. P. 3 – 9.

10. Khan Y., Wibbeke H. Formation of the τ-Phase in the Fe-B Alloys // Z. Metallkd. 1991. Vol. 82. No. 9. P. 703 – 705.

11. Rogl P. The System B-N-Fe. – In book: Phase Diagrams of Ternary Boron Nitride and Silicon Nitride Systems / P. Rogl, J.C. Schuster eds. – ASM, Materials Park, OH, 1992. P. 33 – 36.

12. Zhang Y.D., Budnick J.I., Sanchez, Hines W.A., Yang D.P., Livingston J.D. NMR-studies in Orthorhombic Fe3B1-ХCХ (0.1 ≤ x ≤ 0.4) // Journal of Applied Physics. 1987. Vol. 61. No. 8. P. 4358 – 4360.

13. Lentz J., Röttger A., Theisen W. Solidification and phase formation of alloys in the hypoeutectic region of the Fe–C–B system // Acta Materialia. 2015. Vol. 99. P. 119 – 129.

14. Borlera M.L., Pradelli G. On the System Fe-B-C (in Italian) // La Metallurgia Italiana. 1968. Vol. 60. No. 3. P. 140 – 146.

15. Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л. Структура термически обработанной стали. – М.: Металлургия, 1994. – 288 с.

16. Бернштейн М.Л., Капуткина Л.М., Прокошкин С.Д. Отпуск стали. – М.: МИСИС, 1997. – 336 с.

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

18. Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Электронно-микроскопический анализ мартенситной фазы стали 38ХН3МФА // Изв. вуз. Черная металлургия. 1991. № 8. С. 38 – 41.

19. Электронная микроскопия тонких кристаллов / П. Хирш, А. Хови, Р. Николсон, Д. Пэшли, М. Уэлан. – М.: Мир, 1968. – 574 с.

20. Структурно-фазовые состояния и механизмы упрочнения деформированной стали / Ю.Ф. Иванов, В.Е. Громов, Н.А. Попова, С.В. Коновалов, Н.А. Конева. – Новокузнецк: Полиграфист, 2016. – 510 с.

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

22. Конева Н.А., Козлов Э.В., Тришкина Л.И., Лычагин Д.В. Дальнодействующие поля напряжений, кривизна-кручение кристаллической решетки и стадии пластической деформации. Методы измерений и результаты. – В кн.: Новые методы в физике и механике деформируемого твердого тела. Сб. трудов международной конференции. – Томск: ТГУ, 1990. С. 83 – 93.

23. Иванов Ю.Ф. Исследование дислокационной субструктуры кристаллов мартенситной фазы конструкционных сталей, подвергнутых различным режимам термической обработки. – В кн.: Сб. трудов «Эволюция дислокационной структуры, упрочнение и разрушение сплавов». – Томск: ТГУ, 1992. С. 52 – 59.

24. Закаленная конструкционная сталь: структура и механизмы упрочнения / Ю.Ф. Иванов, Е.В. Корнет, Э.В. Козлов, В.Е. Громов. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2010. – 174 с.


Для цитирования:


Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Романов Д.А., Клопотов А.А., Рубанникова Ю.А. Структура и свойства слоя, наплавленного на сталь ХАРДОКС 450 борсодержащей проволокой. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019;62(8):613-620. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-8-613-620

For citation:


Ivanov Y.F., Gromov V.E., Romanov D.A., Klopotov A.A., Rubannikova Y.A. Structure and properties of layer, surfaced on HARDOX 450 steel by boron containing wire. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(8):613-620. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-8-613-620

Просмотров: 79


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


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