Диспергирование низкоуглеродистой стали при многократной скоростной аустенитизации для повышения комплекса механических свойств

• Автор: Панов, Дмитрий Олегович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Мартенситные превращения и пакетный мартенсит в сталях.

1.2. Процессы отпуска в сталях со структурой пакетного мартенсита

1.3. Процессы аустенитизации сталей со структурой пакетного мартенсита в межкритическом интервале температур

1.3.1. Образование и рост зародышей аустенита.

1.3.2. О явлении наследственности.

1.4. Рекристаллизация наклепанного аустенита

1.4.1. Возврат

1.4.1.1. Отдых.

1.4.1.2. Полигонизация.

1.4.2. Рекристаллизация.
1.4.2.1. Первичная рекристаллизация
1.4.2.2. Собирательная рекристаллизация
1.4.2.3. Вторичная рекристаллизация
1.4.3. Изменения свойств при возврате и рекристаллизации
1.5. Система легирования и карбидообразование.
1.5.1. Понятие термодинамической активности углерода в железе
1.5.2. Влияние легирующих элементов на термодинамическую активность углерода в аустенитс.
1.5.3. Растворение карбидных фаз в аустените
1.5.4. Влияние системного легирования на образование карбидов при горячей деформации аустенита
1.5.5. Растворимость карбидов элементов 1УУ групп в аустените сталей различного состава.
1.6. Диспергирование структуры и термоциклическая обработка конструкционных сталей
1.6.1. Методы диспергирования структуры компактных материалов.
1.6.2. Факторы и процессы термоциклической обработки
1.6.3. Режимы и классификация тсрмоцикличекой обработки
1.7. Постановка цели и задач
Глава 2. Материалы и методики эксперимента
2.1. Материалы эксперимента.
2.2. Методика скоростной аустенитизации.
2.3.Матодики исследований.
2.3.1. Методика металлографических исследований.
2.3.2. Методика электрономикроскопичсских исследований.
2.3.3. Методика дилатометрических исследований
2.3.4. Методика дюрометрических исследований
2.3.5. Методика испытаний на одноосное растяжение.
2.3.6. Методика испытания на ударную вязкость.
2.3.7. Методика электроннофрактографических исследований
2.3.8. Методика анализа дифракции отраженных электронов.
Глава 3. Исследование процессов аустенитизации в области межкритического интервала в сталях Х2Г2НМФТ и ХНЗА с исходной мартенситной структурой
3.1. Исследование исходного состояния сталей Х2Г2НМФТ и ХНЗА
3.2. Разработка метода анализа дилатометрических кривых.
3.3. Закономерности аупревращения в сталях различных систем легирования в изотермических условиях.
3.4. Исследование аупревращения в сталях различных систем легирования при непрерывном нагреве.
3.5. Общие выводы по главе
Глава 4. Аустснитизация низкоуглеродистых сталей различных систем легирования в надкритической области
4.1. Разработка метода выявления границ аустснитных зерен в сталях с мартенситной структурой.
4.2. Исследование процессов собирательного роста зерна аустснита в сталях различного химического состава
4.3. Исследование явления структурной наследственности и процессов рекристаллизации аустенита в сталях различного химического состава
4.4. Общие выводы по главе
Глава 5. Диспергирование структуры стали Х2Г2НМФТ методами термоциклической обработки
5.1. Исследование структуры стали Х2Г2НМФТ после различных режимов термоциклирования.
5.2. Дилатометрические исследования процессов термоциклической обработки стали Х2Г2НМФТ.
5.3. Испытания механических свойств стали Х2Г2НМФТ после различных режимов скоростной ТЦО.
5.4. Общие выводы по главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Такие явления наблюдаются в сталях со сбалансированным или системным легированием, в которых существенно снижена активность углерода 9. Обратная картина наблюдается низкоуглеродистых сталях с повышенным содержанием никеля, например ХНЗА , в которой устойчивость переохлажденного аустенита несопоставимо ниже, чем в стали Х2Г2НМФТ, что является следствием высокой активности углерода в присутствии повышенного содержания никеля и недостатка карбидообразующих элементов . Система легирования, повидимому, играет значительную роль во всех фазовых и структурных превращениях при нагреве и охлаждении легированных сталей. Выявление закономерностей процессов аустснитизации при нагреве под закалку в низкоуглеродистых сталях различных систем легирования позволит получать высокодисиерсные состояния с уникальным комплексом механических свойств. Таким образом, для реализации диспергирования структуры конструкционных сталей методами ТЦО необходимо знание закономерностей влияния различных систем легирования на процессы аустенитизации при скоростном нагреве и выдержке сталей с исходной структурой пакетного мартенсита. Работа выполнена в соответствии с основными направлениями научной деятельности кафедры Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов ПНИПУ, г. Пермь в рамках госбюджетных научноисследовательских работ аналитическая ведомственная целевая программа Развитие потенциала высшей школы зн 1 Наноструктурированис системно легированных сплавов железа в условиях скоростного циклического термического воздействия г. НК7П федеральной целевой программы Научные и научнопедагогические кадры инновационной России г. Измельчение структуры низкоуглеродистых сталей до наноуровня при использовании технологии скоростной термоциклической обработки в НГТУ, г. Новосибирск и Влияние структуры аустенита на превращения при охлаждении и свойства низкоуглеродистых сталей с мартенситной структурой в БелГУ, г. Белгород. Глава 1. Превращение аустенита в мартенсит реализуется при существенных переохлаждениях ниже точки А и при охлаждении со скоростью обеспечивающей подавление распада аустенита по перлитному и промежуточному механизму 1. Мартенситное превращение является бездиффузионным сдвиговым фазовым превращением, при котором атомы не обмениваются местами, а лишь смещаются на расстояния, не превышающие межатомные, что приводит к изменению типа кристаллической решетки с 1ранецентрированной кубической аустенит на объемоцентрированную тетрагональную мартенсит, но без изменения химического состава 1. Мартенситное превращение хоть и подчиняется общим закономерностям фазовых превращений, но всетаки имеет определенные особенности 4. Имеется тенденция к упорядоченному взаимному расположению мартенситных кристаллов, т. Наибольший прикладной интерес представляет пакетный мартенсит, который образуется при закалке конструкционных низко и среднеуглеродистых сталей, мартенситостареющих сталей, а также железа и его умеренно легированных безуглеродистых сплавов. Реечный мартенсит образуются при закалке сталей с высокой мартенситной точкой Мн выше 0 С . Его кристаллы представляют собой пластины рейки. Параллельные рейки, вытянутые в направлении 1 а 1 г, образуют пакет рис. Толщина пластин составляющих пакета в углеродистых и никелевых сталях различается мало от 0,1 до 2, мкм, чаще она составляет 0,1 0,2 мкм. Типичное соотношение размеров рейки , т. Рисунок 1. Структура реечного мартенсита В реечном мартенсите короткие ряды двойников наблюдаются лишь в немногих мартенситных кристаллах, что свидетельствует о прохождении аккомодационной деформации по механизму скольжения . Все без исключения исследователи отмечают высокую плотность дислокаций во внутренних объемах реек 1 см2, поэтому иногда пакетный реечный мартенсит называют еще и дислокационным . Размер реек мало зависит от величины исходного аустенитного зерна. В работе показано, что в стали с 0,2 углерода независимо от величины зерна аустенита 6 мкм распределение ширины реек одно и то же, со средним значением примерно 0,2 мкм.