Аннотация
Задачей исследования являлась проверка гипотезы Бхадешиа о тетрагональности кристаллической решетки α'-фазы, т.е. феррита в бескарбидном бейните, а также сравнение результатов термодинамического расчета концентрации углерода в α'-фазе и остаточном аустените с экспериментальными результатами. Цель работы: выяснить закономерности формирования, структуру, кинетику образования и поведение углерода при образовании бескарбидного бейнита в стали, содержащей мас. %: 0,98 С, 1,52 Si, 1,91 Mn, 1,44 Cr, 0,11% V. Новизна работы помимо установления ряда закономерностей, в том числе слабой тетрагональности α'-фазы, заключается в установлении причины резкого различия между рассчитанными для тетрагонального феррита и наблюдаемыми концентрациями углерода. Авторы делают предположение о существовании внутри кристаллов α'-фазы тонких пластин Fe16C2, образовавшихся в ходе спинодального распада α-фазы и потерявших когерентную связь с низкоуглеродистыми образованиями, а потом ставшими «невидимыми» при дифракции рентгеновских лучей вследствие малой толщины этих пластин, поскольку дифракционный максимум оказывается размытым и фактически сливается с фоном. Результаты. В ходе бейнитного превращения, которое начинается как бездиффузионное, содержание углерода в α'-фазе снижается, по-видимому, вследствие диффузионного перехода углерода из α'-фазы в γ-фазу. После 10 ч распада при 300°С, когда количество α'-фазы достигает 41%, содержание углерода в α'-фазе снижается до 0,26%. После двадцатичасовой выдержки содержание углерода в феррите падает до 0,16%, а количество α'-феррита увеличивается до 54%. Наконец, после выдержки 30 ч содержание углерода уменьшается до 0,1%, а количество α'-фазы возрастает до 83%. Практическая значимость заключается в получении новой теоретической и экспериментальной информации, необходимой для понимания особенностей и невыясненных процессов в сталях с бескарбидным бейнитом, важных для разработки новых сталей этого класса и режимов термической обработки их.
Ключевые слова
Высокоуглеродистая марганец-кремнистая сталь, низкотемпературное бейнитное превращение, структура, бескарбидный бейнит, тетрагональность кристаллической решетки.
1. Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л. Структура термически обработанной стали. М.: Металлургия, 1994. 228 с.
2. Bhadeshia H.K.D.H., 2001, Bainite in steels. London: The Institute of Materials, UK. 2001. 460.
3. Garcia-Mateo C., Sourmail T., Caballero F.G., et al., Nanostructured steel industrialisation: plausible reality, Materials Science and Technology. 30, (9). 2014. 1071–1078.
4. Agren J.A., 1979, Thermodynamic Analysis of the Fe-C and Fe-N Phase Diagrams. Metal. Trans. 10A, 1979. 1847–1852.
5. Термодинамический анализ возникновения тетрагонального бейнита в сталях / Мирзаев Д.А., Мирзоев Д.А., Булдашев И.В и др. // ФММ. 2017. Т.118. №6. С. 547–553.
6. Метастабильное равновесие тетрагонального бейнитного феррита и аустенита сталей с бескарбидным бейнитом / Мирзаев Д.А., Мирзоев А.А., Булдашев И.В.и др. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2017. Т.15. №1. С. 27–36.
7. Gustafson P., 1985, Thermodynamic evaluation of the Fe-C system. Scandinavian Journal of Metallurgy. 14(5), 1985, 259–267.
8. Могутнов Б.М., Томилин И.А., Шварцман Л.А. Термодинамика железо-углеродистых сплавов. М.: Металлургия, 1972. 328 с.
9. Chipman J., 1972, Thermodynamics and phase diagram of the Fe-C system // Metall. Trans. 1972. V. 3. № 1. P. 55–64.
10. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электронно-микроскопический анализ. М.: МИСиС, 1994. 328 с.
11. Смирнов М.А., Счастливцев В.М., Журавлев Л.Г. Основы термической обработки стали. М.: ООО «Наука и технологии», 2002. 519 с.
12. Штремель М.А. Разрушение. В 2 кн. Кн. 2. Разрушение структур. М.: Изд. Дом МИСиС, 2015. 976 с.
13. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977. 236 с.
14. Окишев К.Ю., Мирзаев Д.А. Специальные стали. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2013. С. 7.
15. Курдюмов Г.В., Перкас М.Д. О механизме распада аустенита в промежуточной области температур // Сб. трудов ЦНИИЧерМет «Проблемы металловедения и физики металлов». М., 1951. С. 169–175.
16. Бернштейн М.Л., Капуткина Л.М., Прокошкин С.Д. Отпуск стали. М.: МИСиС, 1997. 335 с.
17. Sinclair C.W., Perez M., Veiga G.A., et al., Molecular dynamics study of the ordering of carbon in highly supersaturated α-Fe, Physical Review B, 81, (22), 2010, 224204.
18. Eduard Donazil, Tömas Podravcky, Jiri Svejca, 1982, Untersuchung der Bainitumwandlung in Siliciumstahl // Arch. Eisenhüttewesen, B52, ( 7), 1982, 289–293.
19. Caballero F.G., Miller M.K., Garsia-Mateo C., et al Temperature dependence of carbon supersaturation of ferrite in bainitic steels. Scripta Materialia, 67, 2012. 846–849.