Влияние интенсивной пластической деформации



Дата03.05.2016
өлшемі46.85 Kb.
ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ (ИПД) НА ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ

В СТАЛИ 08Х15Н5Д2Т ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ

В ЗАМКНУТОМ ОБЪЁМЕ (ЗО)

Исанаева Юлия Владимировна

Руководитель – в.н.с, к.т.н. Махнева Татьяна Михайловна

Удмуртский Государственный Университет и Институт Прикладной Механики УрО РАН, г. Ижевск,



makhneva@udm.net
В последние два десятилетия имеются значительные успехи в области интенсивного воздействия на материал различными способами и, в частности, ИПД. Вопросу изучения фазовых превращений, вызванных как изменением состава, так и внешними воздействиями в периодической литературе уделено значительное внимание. Задача влияния ИПД на фазовые превращения при нагреве в представленной работе решается применительно к мартенситностареющей стали 08Х15Н5Д2Т.

Исследования проводили на образцах из фольги, полученной холодной прокаткой на 300% из кованых полос промышленной стали. Количество и устойчивость остаточного аустенита (ост) определяли после закалки с 1000оС в запаянных кварцевых ампулах (2,6 ×10–4 Па) и старения в вакууме 1,3×10–3 Па при температурах 375о-475оС продолжительностью 15 мин, 30 мин, 1 ч и 100 ч только при 475оС. В работе были использованы: ЯГР-спектроскопия, рентгеновский, магнитный и физико-химический методы.

ИПД формирует в исследуемой стали мелкозернистую структуру -мартенсита с размером зерна 910 нм. После закалки с температуры 1000ºC структура стали двухфазная: -мартенсит и ост. Количество ост составляет ~ 30%, и это в 3 раза выше, чем в массивных образцах при аналогичной температуре закалки без ЗО.

При исследовании фазовых превращений при нагреве было установлено, что в закаленной стали 08Х15Н5Д2Т во время изотермической выдержки в интервале температур 375о - 475оС наряду с процессами отпуска и старения образуется “обратный” аустенит, количество которого зависит от температуры старения, продолжительности выдержки и изменяется через максимум (рис.1, а- кривые 1 и 2). Положение максимума при выдержке 1 ч соответствует температуре 475оС (образуется до 40 % аустенита), при 3ч выдержке максимум смещается к температуре 425оС, достигая 55% (кривая 2). Образующийся аустенит не претерпевает мартенситное (g®a)–превращение при охлаждении и полностью остается стабильным до комнатной температуры. Образование “обратного” аустенита при 3 ч выдержке начинается при температурах ниже 400оС и сопровождается резким снижением Мн. С ростом количества “обратного” аустенита при повышении температуры старения изменяется его легированность и до температуры 425оС снижается устойчивость, при этом Мн возрастает до 240К, не достигая исходных величин в закаленном состоянии (рис.1, б). Такой характер изменения Мн свидетельствует о перераспределении легирующих элементов между фазами. При дальнейшем повышении температуры старения образовавшийся аустенит претерпевает частично при охлаждении (g®a) –превращение. Оставшийся после охлаждения аустенит (сплошные линии), как видно по изменению Мн, тем устойчивее, чем полнее произошло вторичное (g®a)–превращение и выше содержание азота, адсорбционная способность которого при этих температурах возрастает в несколько раз (рис.1, в).




Рис. 1.

Влияние температуры старения на:

а - количество аустенита (g);

б – мартенситную точку (Мн) и

в - содержание азота (СN )

в холоднокатаной стали 08Х15Н5Д2Т.

Точки на оси ординат - значения величин после закалки

с 1000 оС (20 мин) в ЗО.

1 – продолжительность старения 1ч;

2 , 3, 4 – 3 ч; 1,2-данные ЯГР.

Мн, Мк – температуры начала и конца (g®a) –превращения. Штриховые линии –образующийся аустенит, сплошные – остаточный.



Исследование кинетики (a®g)–превращения при нагреве закаленной стали позволило выявить условия наибольшей полноты распада ост: при температурах старения 400о - 425оС этот процесс заканчивается при 1 ч выдержки, не достигая завершения (рис. 2, а - нисходящая часть кривых 1 и 2), а при температуре старения 475оС ост почти полностью распадается к 15 мин (начало кривой 3). Образование же “обратного” аустенита в области температур старения, как видно по кинетическим кривым (рис. 2, а), подчиняется закономерностям (a®g)–превращения при медленном нагреве или в изотермических условиях. Проведенный анализ возможных причин, способствующих снижению критических точек Ан и Ак (a®g)–превращения и, как следствие, образованию “обратного” аустенита при температурах старения показал, что наиболее вероятными считаются: высокая скорость нагрева, мелкое зерно, присутствие нераспавшегося аустенита закалки и химическая неоднородность a-матрицы, как по Cr, так и по Ni.




Рис. 2.

Влияние продолжительности старения при температурах: 400оС (1), 425оС (2),

475оС (3) на фазовый состав (а),

начало образования «обратного» аустенита (4 б) и хромовых зон (5 б) в холоднокатаной стали 08Х15Н5Д2Т. Точка на оси ординат– значение

величины после закалки в ЗО. Штриховые линии –образующийся аустенит, сплошные – остаточный.



Как следует из сопоставления кривых 4 и 5, стадия выделения обогащенных хромом зон предшествует изотермическому образованию аустенита при старении. Кроме того, учитывая, что обогащение зон Сr возможно до 40 % и что каждый 1% Сr снижает Ан на 17о, то становится понятным образование “обратного” аустенита при температурах старения.

На неоднородность по Ni и обогащение -фазы указывает уменьшение периода кристаллической решетки с ростом её количества и увеличение устойчивости к переохлаждению. Определение критических точек при скорости нагрева 100оС/мин на материале фольг, закаленных в ЗО, подтвердило образование -фазы при температурах старения изотермически: при выдержке 1 ч -фаза образуется уже при 400оС.

Использование ЗО с целью уменьшить окисление поверхности при термообработке фольг позволило сохранить поверхность светлой, однако не исключило взаимодействия остаточных газов (O2, N2) с поверхностью фольг: изменение ее фазового состава, абсорбции азота в -фазу при закалке и в легированные Cr зоны при температурах старения выше 400оС. Поскольку образование зон - процесс первичный (рис. 2, б, кривая 5), то взаимодействие азота с хромовыми зонами при старении процесс наиболее вероятный.



Таким образом, интенсивная пластическая деформация путем холодной прокатки на 300% формирует в стали 08Х15Н5Д2Т структуру с размерами блоков 9-10 нм, увеличивает в 3 раза количество ост после закалки в ЗО и период решетки g- и a– фаз; ускоряет процесс распада -матрицы по хрому при старении и, задерживая распад ост до температуры 475оС, способствует формированию химической неоднородности и снижению критических температур (a®g)–превращения в интервал температур старения.


Достарыңызбен бөлісу:


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет