Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Легкие немагнитные стали на основе системы Fe – 25 Mn – – 5 Ni – Al – C

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-1-47-56

Полный текст:

Аннотация

Теоретически и экспериментально изучено влияние содержания алюминия (5 – 10 %) и углерода (0,04 – 1,7 %) на фазовые прев- ращения, процессы структурообразования и механические свойства сталей системы Fe – 25Mn – 5Ni – Al – C. Оценены интервалы опти- мальных режимов кристаллизации и деформационно-термических воздействий для получения аустенитных сталей с высокой удельной прочностью. Проведены измерения твердости по сечению образцов и механические испытания в широком интервале температур холод- ной, теплой и горячей деформации, а также оценка фазового состава сталей (сплавов) на основе системы Fe – 25Mn – 5Ni – Al – C. В литом состоянии сплав с 5 % Al немагнитен, т. е. имеет аустенитную структуру, сплавы с 10 и 15 % Al – магнитные с двухфазной структурой (γ + α). Алюминий заметно повышает сопротивление деформации. При этом растут значения σ1 и σmax , т. е. растет и деформационное упрочнение и тормозятся процессы разупрочнения. С ростом скорости деформации влияние алюминия проявляется сильнее. Аустенитные высокомарганцевые сплавы с 5 % Al как с низким, так и с высоким содержанием углерода обладают достаточно большими значениями пластичности и прочности и отличаются высокой стабильностью аустенита. Легирование никелем повышает пластичность. Сплавы с со- держанием алюминия менее 10 % достаточно пластичны и в литом состоянии. Высокомарганцевые сплавы (с 25 % Mn) с содержанием алюминия до 5 – 7 % могут рассматриваться как высокопрочные хладо- и теплостойкие с термически и механически стабильным аустенитом вплоть до содержания углерода ~1,5 %.

Об авторах

Л. М. Капуткина
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

д.ф.-м.н, профессор, главный научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4



А. Г. Свяжин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

д.т.н., профессор, главный научный сотрудник кафедры кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4



И. В. Смарыгина
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

к.т.н., доцент кафедры пластической деформации специальных сплавов

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4



В. Э. Киндоп
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

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

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4



Список литературы

1. Moor E.D., Gibbs P.J., Speer J.G., Matlock D. Strategies for thirdgeneration advanced high-strength steel development // Iron and Steel Technology. 2010. Vol. 7. No. 11. P. 133 – 144.

2. Kim S., Kim G., Chin K. Development of high manganese TWIP steel with 980 MPa tensile strength // Proc. of the Int. Conf. on New Developments in Advanced High-Strength Sheet Steels, 15–18 June 2008, Orlando. – USA, Orlando, 2008. Р. 249 – 256.

3. Svyazhin A.G., Kaputkina L.M. High nitrogen steels: today and tomorrow // Proc. of the 11th Int. Conf. on High Nitrogen Steels and Interstitial Alloys (HNS 2012), 27 – 29 September 2012, Chennai. – India, Chennai: VRK Printing House. 2013. P. 11 – 22.

4. Frommeyer G., Bruex U. Microstructures and mechanical properties of high-strength Fe–Mn–Al–C light-weight TRIPLEX steels // Steel Research International. 2006. Vol. 77. No. 9. Р. 627 – 633.

5. Ishida K., Ohtani H., Satoh N. etc. Phase equilibria in Fe–Mn–Al–C alloys // ISIJ International. 1990. Vol. 30. No. 8. P. 680 – 686.

6. Горецкий Г.П., Горев К.В. Фазовые равновесия в сплавах системы Fe–Mn–Al–C // Известия АН СССР. Металлургия. 1990. № 2. C. 218 – 222.

7. Acselrad O., Kalashnikov I.S., Silva E.M. etc. Phase transformation in Fe-Mn-Al-C austenite steels with Si addition // Metallurgical and Materials Transactions. A. 2002. Vol. 33. No. 11. P. 3569 – 3573.

8. Сторчак Н.А., Драчинская А.Г. Природа упрочнения Fe–Mn– –Al–C сплавов при старении // Физика металлов и металловедение. 1977. Т. 44. № 2. С. 373 – 380.

9. Sato K., Tagawa K., Inoue Y. Modulated structure and magnetic properties of age-hardenable Fe–Mn–Al–C alloys // Metallurgical Transactions. A. 1990. Vol. 21. No. 1. P. 5 – 11.

10. Han K.H., Choo W.K., Choi D.Y., Hong S.P. Age hardening in Fe– –Mn–Al–C austenitic alloys // TMS-AIME. 1987. P. 91 – 106. 11. Han H.N., Oh C.-S., Kim G., Kwon O. Design method for TRIPaided multiphase steel based on a microstructure-based modeling for transformation-induced plasticity and mechanically induced martensitic transformation // Materials Science and Engineering. A. 2009. Vol. 499. No. 1. P. 462 – 468.

11. Pottore N., Fonstein N., Gupta I., Bhattacharya D. A family of 980 MPa tensile strength advanced high strength steels with various mechanical property attributes // Proc. of the Int. Сonf. on Advanced high-strength sheet steels for automotive applications, 6–9 June 2004, Colorado. – USA, Colorado: Winter Park, 2004. P. 119 – 129.

12. Kimura Y., Handa K., Hayashi K., Mishima Y. Microstructure control and ductility improvement of the two-phase γ-Fe/κ–(Fe, Mn)3AlC alloys in the Fe–Mn–Al–C quaternary system // Intermetallics. 2004. Vol. 12. No. 6. P. 607 – 617.

13. Kimura Y., Hayashi K., Handa K., Mishima Y. Microstructural controlfor strengthening the γ-Fe/E21–(Fe, Mn)3AlCx alloys // Materials Science and Engineering. A. 2002. Vol. 329 – 331. Р. 680 – 685.

14. Choo W.K., Kim J.H. Microstructural and mechanical property changes on precipitation of intermetallic к’ cubic carbide phase in the Fe–Mn(Ni)–Al–C solid solution // Proc. of the Int. Сonf.

15. on Thermomechanical processing of steels and other materials (THERMEC’97), 7 – 11 July 1997, Wollongong. – Australia, Wollongong: TMS, Warrendale, Pa, 1997. P. 1631 – 1637.

16. Kalashnikov I., Shalkevich A., Acselrad O., Pereira L.C. Chemical composition optimization for austenitic steels of the Fe–Mn–Al–C system // Journal of Materials Engineering and Performance. 2000. Vol. 9. No. 6. P. 597 – 602.

17. Kalashnikov I.S., Acselrad O., Shalkevich A. etc. Heat treatment and thermal stability of Fe–Mn–Al–C alloys // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 136. No. 1 – 3. P. 72 – 79.

18. Acselrad O., Kalashnikov I.S., Silva E.M. etc. Diagram of phase transformation in the austenite of hardened alloy Fe–28 % Mn– –8.5 % Al – 1 % C – 1.25 % Si as a result of aging due to isothermal heating // Metal Science and Heat Treatment. 2006. Vol. 48. No. 11 – 12. P. 543 – 553.

19. Tian X., Tian R., Wei X., Zhang Y. Effect of Al content on work hardening in austenitic Fe–Mn–Al–C alloys // Canadian Metallurgical Quarterly. 2004. Vol. 43. No. 2. P. 183 – 192.

20. Chiou S.-T., Cheng W.-C., Lee W.-S. Strain rate effects on the mechanical properties of a Fe–Mn–Al alloy under dynamic impact deformations // Materials Science and Engineering. A. 2005. Vol. 392. No. 1 – 2. P. 156 – 162.

21. Acselrad O., Pereira L.C., Dille J., Delplancke J.-L. Room-temperature cleavage fracture of Fe–Mn–Al–C steels // Metallurgical and Materials Transactions. A. 2004. Vol. 35. No. 12. P. 3863 – 3866.

22. Hallstedt B., Khvan A.V., Lindahl B.B. etc. PrecHiMn-4 – A thermodynamic database for high-Mn steels // Calphad. 2017. Vol. 56. P. 49 – 57.

23. Zheng W., He S., Selleby M. etc. Thermodynamic assessment of the Al–C–Fe system // Calphad. 2017. Vol. 58. P. 34 – 49.

24. Zheng W., Lu X.-G., Mao H. etc. Thermodynamic modeling of the Al–C–Mn system supported by ab initio calculations // Calphad. 2018. Vol. 60. P. 222 – 230.

25. Bronz A.V., Kaputkin D.E., Kaputkina L.M. etc. Effect of chemical composition on the crystal lattice and physical properties of ironmanganese alloys with high content of aluminum // Metal Science and Heat Treatment. 2014. Vol. 55. No. 11 – 12. P. 647– 651.

26. Svyazhin A.G., Bazhenov V.E., Kaputkina L.M. etc. Nitrogen in Fe–Mn–Al–C-based system // CIS Iron and Steel Review. 2016. Vol. 12. P. 13 – 17.

27. Kaputkina L.M., Svyazhin A.G., Kaputkin D.E. etc. Effect of Mn, Al, Ni and C content on the equilibrium phase composition of alloys based on the Fe–Mn–Al–C system // Metallurgist. 2016. Vol. 59. No. 11 – 12. P. 1075 – 1080.

28. Kaputkina L.M., Svyazhin A.G., Smarygina I.V. Hardening of austenitic nitrogen high-manganese aluminum alloys under heat and thermomechanical treatment // Metal Science and Heat Treatment. 2016. Vol. 57. No. 11. P. 705 – 712.

29. Kaputkina L.M., Svyazhin A.G., Smarygina I.V., Kindop V.E. Strength of “light” ferritic and austenitic steels based on the Fe– –Mn–Al–C system // Metal Science and Heat Treatment. 2017. Vol. 58. No. 9 – 10. P. 515 – 519.


Для цитирования:


Капуткина Л.М., Свяжин А.Г., Смарыгина И.В., Киндоп В.Э. Легкие немагнитные стали на основе системы Fe – 25 Mn – – 5 Ni – Al – C. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2020;63(1):47-56. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-1-47-56

For citation:


Kaputkina L.M., Svyazhin A.G., Smarygina I.V., Kindop V.E. Light non-magnetic steels based on Fe – 25 Mn – 5 Ni – Al – C system. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2020;63(1):47-56. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-1-47-56

Просмотров: 146


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


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