Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние температуры отпуска на структуру и механические свойства среднеуглеродистой стали с повышенным содержанием кремния

Сергей Игоревич Борисов, Юлия Игоревна Борисова, Евгений Сергеевич Ткачев, Татьяна Викторовна Князюк, Сергей Михайлович Гайдар, Рустам Оскарович Кайбышев

Аннотация


Изучено влияние закалки и отпуска на структуру, фазовый состав и механические свойства стали 0,33C – 1,8Si – 1,44Mn – 0,58Cr. Проведены исследования структуры с использованием сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, дилатометрические испытания и дифференциальная сканирующая калориметрия. Выполнены испытания на растяжение и ударную вязкость, измерена твердость по Роквеллу. Проведен анализ процессов образования карбидов в стали при разных температурах отпуска, а также влияния структуры на механические характеристики. Рассмотрена возможность использования параметра прочности – пластичности σв · δ (МПа · %) для оценки изменения ударной вязкости при отпуске. Сделано заключение, что отпуск при 200 – 400 °C приводит к выделению переходных η-карбидов (Fe2C) внутри блоков и крупных реек, что обедняет мартенситную матрицу по углероду. Это способствует повышению предела текучести, несмотря на уменьшение внутренних напряжений и увеличение ширины мартенситных реек. Выделение цепочек цементита по границам реек и блоков происходит в процессе отпуска при 500 °C, что сопровождается уменьшением предела текучести до 1130 МПа. Расчет доли атомов углерода в мартенсите показывает, что на образование цементита затрачивается практически весь углерод, содержащийся в стали. Распад мартенсита при отпуске повышает ударную вязкость, но практически не влияет на параметр прочности – пластичности σв · δ (МПа · %).


Ключевые слова


mechanical properties, martensitic structure, quenching and tempering

Полный текст:

PDF

Литература


Fonstein N. Advanced high strength sheet steels. New York: USA. Springer International Publishing, 2015. P. 369.

Zhao J., Jiang Z. Thermomechanical processing of advanced high strength steels // Progress in Materials Science. 2018. V. 94. P. 174 – 242.

Бурак Налджаджы, Омер Джыхад Айдын, Салых Йилмаз, Волкан Кылыджлы. Влияние прерывистой закалки на микроструктуру, механические свойства и плотность дислокаций стали AISI 4340 // МиТОМ. 2022. № 9. С. 29 – 38.

Krauss G. Steels: Processing // Structure, and Performance. 2005. V. 2. P. 30 – 31.

Vervynckt S., Verbeken K., Lopez B., Jonas J. J. Modern HSLA steels and role of non-recrystallisation temperature // International Materials Reviews. 2012. V. 57. P. 187 – 207.

Xiong Z., Jacques P. J., Perlade A., Pardoen T. Characterization and control of the compromise between tensile properties and fracture toughness in a quenched and partitioned steel // Metallurgical and Materials Transactions A. 2019. V. 50. P. 3502 – 3513.

Tkachev E., Borisov S., Belyakov A. et al. Effect of quenching and tempering on structure and mechanical properties of a low-alloy 0.25 C steel // Materials Science and Engineering: A. 2023. V. 868. P. 144757.

Hirsch P. B., Howie A., Nicholson R. B. et al. Electron microscopy of thin crystals. London, Butterworths. 1965. P. 549.

Calcagnotto M., Ponge D., Demir E., Raabe D. Orientation gradients and geometrically necessary dislocations in ultrafine grained dual-phase steels studied by 2D and 3D EBSD // Materials Science and Engineering: A. 2010. V. 527. P. 2738 – 2746.

Kitahara H., Ueji R., Tsuji N., Minamino Y. Crystallographic features of lath martensite in low-carbon steel // Acta Materialia. 2006. V. 54. P. 1279 – 1288.

Galindo-Nava E. I., Rivera-Dнaz-del-Castillo P. E. J. A model for the microstructure behaviour and strength evolution in lath martensite // Acta Materialia. 2015. V. 98. P. 81 – 93.

Dudko V., Belyakov A., Kaibyshev R. Evolution of lath substructure and internal stresses in a 9 % Cr steel during creep // ISIJ International. 2017. V. 57. P. 540 – 549.

Горелик С., Скаков Ю., Расторгуев Л. Рентгенографический и электронно-оптический анализ: учеб. пособие для вузов, 4-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МИСиС. 2002. С. 357.

Lu W., Herbig M., Liebscher C. H. et al. Formation of eta carbide in ferrous martensite by room temperature aging // Acta Materialia. 2018. V. 158. P. 297 – 312.

Yuzbekova D., Mogucheva A., Zhemchuzhnikova D. et al. Effect of microstructure on continuous propagation of the Portevin – Le Chatelier deformation bands // International Journal of Plasticity. 2017. V. 96. P. 210 – 226.

Макаров П., Еремин М. Явление прерывистой текучести как базовая модель исследования неустойчивостей деформационных процессов // Физическая мезомеханика. 2013. Т. 16. С. 109 – 128.

Jobba M., Mishra R. K., Niewczas M. Flow stress and work- hardening behaviour of Al – Mg binary alloys // International Journal of Plasticity. 2015. V. 65. P. 43 – 60.

Dudko V., Yuzbekova D., Gaidar S. et al. Tempering behavior of novel low-alloy high-strength steel // Metals. 2022. V. 12. P. 2177.

ASM Handbook: Mechanical Testing and Evaluation 8 // ASM International: NY, USA. 2000. P. 2235.

Chaouadi R., Gerard R. Development of a method for extracting fracture toughness from instrumented Charpy impact tests in the ductile and transition regimes // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2021. V. 115. P. 103080.

Hanamura T., Yin F., Nagai K. Ductile-brittle transition temperature of ultrafine ferrite/cementite microstructure in a low carbon steel controlled by effective grain size // ISIJ International. 2004. V. 44. P. 610 – 617.

Yuzbekova D., Dudko V., Pydrin A. et al. Effect of tempforming on strength and toughness of medium-carbon low-alloy steel // Materials. 2023. V. 16. P. 1202.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.1.21-28


© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024