Preview

Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Влияние поверхностной закалки на морфологию и фазовый состав феррито-перлитной стали

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-11-12-915-921

Полный текст:

Аннотация

Методом просвечивающей дифракционной электронной микроскопии на тонких фольгах проведено исследование изменений морфологии матрицы и фазового состава, возникающих в стали феррито-перлитного класса марки Ст2 при электролитно-плазменной поверхностной закалке. Исходное состояние Ст2: материал, прошедший закалку от температуры 890 °С (2,0 – 2,5 ч) с охлаждением в теплую (30 – 60 °С) воду и последующий отпуск при температуре 580 °С (2,5 – 3,0 ч). Поверхностная закалка осуществлялась в водно-солевом растворе в течение 4 с при температуре 850 – 900 °С, напряжении 320 В, силе тока 40 A. В исходном состоянии морфологическими составляющими матрицы стали были пластинчатый перлит и нефрагментированный и фрагментированный феррит. Поверхностная закалка при- вела к превращениям морфологии и фазового состава: 1 – к мартенситному превращению (морфологическими составляющими матрицы являются пакетный, пластинчатый низкотемпературный и высокотемпературный мартенсит); 2 – к «самоотпуску» стали (внутри всех кристаллов мартенсита присутствуют тонкие пластинчатые выделения цементита); 3 – к диффузионному γ → α-превращению и выделению остаточного аустенита (γ-фазы) в виде тонких прослоек по границам реек и пластин низкотемпературного мартенсита и внутри всех кристаллов пластинчатого мартенсита в виде «игл» по типу колоний двойникового типа. Поверхностная закалка привела к выделению специальных карбидов фазы Ме23С6 . Установлено, что выделение этих карбидов обусловлено, во-первых, распадом остаточного аустенита и мартенсита; во-вторых, частичным растворением цементита; в-третьих, уходом углерода с дислокаций и границ кристаллов α-фазы. Это означает, что во всех случаях углерод из остаточного аустенита, α-твердого раствора, частиц цементита и дефектов кристаллической решетки идет на образование специальных карбидов.

Об авторах

Н. А. Попова
Томский государственный архитектурно-строительный университет
Россия

к.т.н., старший научный сотрудник

634003, Россия, Томск, пл. Соляная, 2



Е. Л. Никоненко
Томский государственный архитектурно-строительный университет
Россия

к.ф.-м.н., доцент кафедры физики, химии и теоретической механики

634003, Россия, Томск, пл. Соляная, 2



E. Е. Табиева
Восточно-Казахстанский государственнный технический университет им. Д. Серикбаева
Казахстан

докторант

070004, Казахстан, Усть-Каменогорск, ул. Протозанова А.К., 69



Г. К. Уазырханова
Восточно-Казахстанский государственнный технический университет им. Д. Серикбаева
Казахстан

доктор филосовских наук, доцент кафедры энергетики и технической физики

070004, Казахстан, Усть-Каменогорск, ул. Протозанова А.К., 69



В. Е. Громов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

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

654041, Россия, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42



Список литературы

1. Skeeba V.Yu., Ivancivsky V.V., Martyushev N.V., Lobanov D.V., Vakhrushev N.V., Zhigulev A.K. Numerical simulation of temperature field in steel under action of electron beam heating source // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 712. P. 105 – 111.

2. Lobanov D.V., Arkhipov P.V., Yanyushkin A.S., Skeeba V.Yu. The research into the effect of conditions of combined electric powered diamond processing on cutting power // Key Engineering Materials. 2017. Vol. 736. P. 81 – 85.

3. Fomin A. Functionally graded zirconium oxide coatings produced on zirconium using induction heat treatment // Composite Structures. 2019. Vol. 220. P. 318 – 323.

4. Korotkov V.A. Plasma hardening of a steel 30KhGSA surfacing layer // Chemical and Petroleum Engineering. 2015. Vol. 51. No. 5-6. P. 319 – 323.

5. Korotkov V.A. Influence of plasma quenching on the wear resistance of 45 and 40X steel // Russian Engineering Research. 2016. Vol. 36. No. 11. P. 916 – 919.

6. Korotkov V.A. Impact of plasma hardening on the wear resistance of 38XC steel // Journal of Friction and Wear. 2017. Vol. 38. No. 4. P. 302 – 304.

7. Korotkov V.A. Effect of plasma hardening on chromium steel corrosion resistance // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. Vol. 53. No. 9-10. P. 627 – 630.

8. Korotkov V.A. Strengthening of steel by plasma quenching and carbonitriding // Russian Engineering Research. 2019. Vol. 39. No. 3. P. 234 – 236.

9. Liverani E., Lutey A.H.A., Ascari A., Fortunato A., Tomesani L. A complete residual stress model for laser surface hardening of complex medium carbon steel components // Surface and Coatings Technology. 2016. Vol. 302. P. 100 – 106.

10. Sehyeok Oh, Ki H. Prediction of hardness and deformation using a 3-D thermal analysis in laser hardening of AISI H13 tool steel // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 121. P. 951 – 962.

11. Sundqvist J., Manninen T., Heikkinen H.P., Anttila S., Kaplan A.F.H. Laser surface hardening of 11 % Cr ferritic stainless steel and its sensitisation behaviour // Surface and Coatings Technology. 2018. Vol. 344. No. 7. P. 673 – 679.

12. Su C.R., Shi L.B., Wang W.J., Wang D.Z., Cai Z.B., Li Q.Y., Zhou Z.R. Investigation on the rolling wear and damage properties of laser dispersed quenched rail materials treated with different ratios // Tribology Int. 2019. Vol. 135. No. 7. P. 488 – 499.

13. Anusha E., Kumar A., Shariff S.M. Diode laser surface treatment of bearing steel for improved sliding wear performance // Optik. 2020. Vol. 206. No. 3. Article 163357.

14. Ponticelli G.S., Guariano S., Giannini O. An optimal genetic algorithm for fatigue life control of medium carbon steel in laser hardening process // Applied Sciences (Switzerland). 2020. Vol. 10. No. 4. Article 1401.

15. Anusha E., Kumar A., Shariff S.M. A novel method of laser surface hardening treatment inducing different thermal processing condition for Thin-sectioned 100Cr6 steel // Optics and Laser Technology. 2020. Vol. 125. Article 106061.

16. Скиба В.Ю., Иванцивский В.В., Скиба П.Ю., Анваров Ю.М. Гибридная обработка: интеграция поверхносто-термической и финишной механической операций на одном технологическом оборудовании // Int. Research Journal. 2017. № 1 (55). С. 111 – 115.

17. Федорова Л.В., Федоров С.К., Сержант А.А., Головин В.В., Сыстеров С.В. Электромеханическая поверхностная закалка сталей для насосно-компрессорных труб // Металловедение и термическая обработка. 2017. № 3. С. 41 – 43.

18. Федоров С.К., Иванова Ю.С., Власов М.В., Лашуков М.А. Повышение износостойкости деталей электромеханической поверхностной закалкой // Вестник ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горяч- кина». 2019. № 2 (90). С. 40 – 44.

19. Fedorov S.K., Yakovleva A.P., Perepelkin Y.K. Controlling the properties of the surface layers of parts by forming regular microreliefs // Materials Science Forum. 2020. Vol. 989. P. 182 – 186.

20. Погребняк А.Д., Каверина А.Ш., Кылышканов М.К. Электролитно-плазменная технология для нанесения покрытий и обработки металлов и сплавов // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2014. Т. 50. № 1. С. 72 – 88.

21. Комбаев К.К., Смагуло Д.У., Кожа Е., Ахметова Г.Е. Лабораторная установка для электролитно-плазменной обработки стали // Нанотехнологии: наука и производство. 2016. № 4. С. 49 – 54.

22. Kombayev K.K., Kveglis L.I., Sandybay S.E., Shokputova A.T. Technology of electrolytum-plasma treatment of aluminum alloys // Technological Advantages. 2018. Vol. 20. No 1. P. 46 – 52.

23. Попова Р.А., Никоненко Е.Л., Никоненко А.В., Громов В.Е., Перегудов О.А. Влияние электролитно-плазменной нитроцементации на структурно-фазовое состояние сталей феррито-перлитного класса // Изв. вуз. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 10. С. 782 – 789.

24. Zhang Q., Toda-Caraballo I., Dai G., Feng Z., Li Q., Yu D. Influence of laminar plasma quenching on rolling contact fatigue behaviour of high-speed railway wheel steel // Int. Journal of Fatigue. 2020. Vol. 137. No. 8. Article 105668.

25. Zhurerova L.G., Rakhadilov B.K., Popova N.A., Kylyshkanov M.K, Buranich V.V., Pogrebnjak A.D. Effect of the PEN/C surface layer modification on the microstructure, mechanical and tribological properties of the 30CrMnSiA mild-carbon steel // Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9. No. 1. P. 291 – 300.

26. Козлов Э.В., Попова Н.А., Конева Н.А. Фрагментированная субструктура, формирующаяся в ОЦК-сталях при деформации // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2004. Vol. 68. № 10. С. 1419 – 1427.

27. Эволюция фазового состава, дефектной структуры, внутренних напряжений и перераспределение углерода при отпуске литой конструкционной стали / Э.В. Козлов, Н.А. Попова, О.В. Кабанина, С.И. Климашин, В.Е. Громов. – Новокузнецк: изд. Сиб- ГИУ, 2007. – 177 с.


Для цитирования:


Попова Н.А., Никоненко Е.Л., Табиева E.Е., Уазырханова Г.К., Громов В.Е. Влияние поверхностной закалки на морфологию и фазовый состав феррито-перлитной стали. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2020;63(11-12):915-921. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-11-12-915-921

For citation:


Popova N.A., Nikonenko E.L., Tabieva E.E., Uazyrkhanova G.K., Gromov V.E. Influence of surface quenching on morphology and phase composition of ferritic-pearlitic steel. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2020;63(11-12):915-921. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-11-12-915-921

Просмотров: 71


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


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