О роли выделения частиц карбида M7C3 в структурной и фазовой перекристаллизации литой стали ледебуритного класса
Автор: Окишев Константин Юрьевич, Созыкина Анна Сергеевна, Мирзаев Джалал Аминулович
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Рубрика: Металловедение и термическая обработка
Статья в выпуске: 4 т.17, 2017 года.
Бесплатный доступ
Статья посвящена разработке теории, отражающей изменение количества карбидной фазы, концентрации углерода в аустените ледебуритных высокохромистых сталей или чугунов и соответствующее этим эффектам поведение твёрдости закалённых сплавов в зависимости от температуры закалки. Рассмотрены два варианта термической обработки: в варианте А сплав 140Х12М1, на примере которого рассматривается теория, был резко охлаждён после кристаллизации и имел почти исключительно аустенитную структуру матрицы, а затем в условиях быстрого нагрева под закалку вновь принимал такое же состояние, как после кристаллизации. В варианте Б допускается, что сплав имеет структуру зернистого перлита в результате либо распада аустенита, либо высокого отпуска мартенсита. В ходе быстрого нагрева на изотерму он испытывает α→γ-превращение, а далее начинается растворение карбидных частиц. При расчётах использована кинетическая теория выделения и растворения карбидных частиц, разработанная авторами на основе концепции Зинера - Хиллерта. Для обоих вариантов А и Б расчёты достаточно хорошо описывают наблюдавшееся изменения твердости и эффект понижения температуры максимума твёрдости для варианта А (950-1000 °C) по сравнению с вариантом Б (1000-1070 °C).
Высокохромистые сплавы железа, чугун, сталь, максимум твёрдости, термическая обработка, прогнозирование
Короткий адрес: https://sciup.org/147157113
IDR: 147157113 | УДК: 669.15 | DOI: 10.14529/met170405
On the effect of precipitation of (Cr, Fe)7C3 carbides in structural and phase recrystallization of a ledeburitic class cast steel
The paper is devoted to the development of a theory reflecting the change of carbide phase amount and carbon concentration in austenite of high-chromium ledeburitic steels and irons, as well as corresponding behaviour o f hardness of quenched alloys, as a function of quenching temperature. Two variants of heat treatment are considered. In variant A the 1.4 % C - 12 % Cr - 1 % Mo alloy serving as an example was fast cooled after crystallization and had almost completely austenitic structure of the matrix, and on further fast reheating to the quenching temperature took again the same state as after crystallization. In variant B it is accepted that the alloy had the grained pearlite stucture as a result of either austenite decomposition or high-temperature tempering of martensite. On fast heating to the isotherm the alloy undergoes the α→γ transformation, after which the dissolution of carbide particles begins. In calculations the authors used a kinetic theory of precipitation and dissolution of carbide particles developed on the basis of Zener - Hillert concept. For both variants, A and B, the calculations describe rather well the observed hardness change and the effect of decreasing the maximum hardness temperature to 950-1000 °C (variant A) from 1000-1070 °C (variant B).
Список литературы О роли выделения частиц карбида M7C3 в структурной и фазовой перекристаллизации литой стали ледебуритного класса
- Термическая обработка отливок из белого износостойкого чугуна/Д.А. Мирзаев, Ю.Д. Корягин, А.А. Куликов, А.С. Созыкина//Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». -2013. -Т. 13, № 2. -С. 111-115.
- Попова, Л.Е. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-раствора в сплавах титана/Л.Е. Попова, А.А. Попов. -М.: Металлургия, 1991. -503 с.
- Kinetic Description of (Cr, Fe)7C3 Carbide Dissolution in Austenite of High-Carbon Fe-Cr-C Ternary Alloys/A.S. Sozykina, K.Y. Okishev, A.G. Grebenshchikova, D.A. Mirzaev//Materials Science Forum. -2016. -Vol. 870. -P. 409-415 DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.870.409
- Zener, C. Kinetics of the Decomposition of Austenite/C. Zener//Trans. AIME. -1946. -Vol. 167. -P. 550-583.
- Hillert, M. Solid State Phase Transformations/M. Hillert//Jernkontorets Annaler. -1957. -Vol. 141, no. 11. -P. 757-790.
- Wert, C. Interference of Growing Spherical Precipitate Particles/C. Wert, C. Zener//J. Appl. Phys. -1950. -Vol. 21, no. 1. -P. 5-8 DOI: 10.1063/1.1699422
- Металловедение, физика и механика применительно к процессу обработки графитированных материалов. Структура и износостойкость инструментов/А.Н. Емелюшин, Д.А. Мирзаев, Н.М. Мирзаева и др. -Магнитогорск: Изд-во МГТУ, 2002. -200 с.
- Литой инструмент из хромистых чугунов. Структура и свойства/А.Н. Емелюшин, Д.А. Мирзаев, Н.М. Мирзаева и др. -Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова, 2016. -186 с.
- Maratray, F. Atlas: courbes de transformation de fontes blanches au chrome et au chrome-molybdène/F. Maratray, R. Usseglio-Nanot. -Paris: Climax Molybdenum S.A., 1970. -198 p.
- Bowen, A.W. Solute Diffusion in Alpha-and Gamma-Iron/A.W. Bowen, G.M. Leak//Met. Trans. -1970. -Vol. 1, no. 6. -P. 1695-1700 DOI: 10.1007/BF02642019
- Грузин, П.Л. Диффузия кобальта, хрома и вольфрама в железе и стали/П.Л. Грузин//ДАН СССР. -1954. -Т. 94, № 4. -С. 681-684.
- Герцрикен С. Исследование диффузии хрома в сплавах железо -хром с примесями/С. Герцрикен, И. Дехтяр//Журнал технической физики. -1950. -Т. 20, вып. 8. -С. 1005-1014.
- Накадзава, К. Влияние условий аустенитизации на точку Ms заэвтектоидных легированных сталей/К. Накадзава//Нихон киндзоку гаккайси. -1963. -Т. 27, № 6. -С. 245-250.
- А.Г. Влияние состояния аустенита на температуру точки Мн легированных сталей/А.Г.//Металловедение и термическая обработка металлов. -1964. -№ 6. -С. 62-63.
- Westgren, A. On the Structure of the Iron-Chromium-Carbon System/A. Westgren, G. Phragmén, T. Negresco//J. Iron and Steel Institute. -1928. -Vol. 117. -P. 383-399.
- Głowacki, Z. Synteza i niektóre własności węglików chromowo-żelazowych typu M7C3/Z. Głowacki, J. Baer, D. Senczyk//Hutnik. -1965. -R. 32, Nr 11. -S. 399-404.
- Dyson, D.J. Carbide M7C3 and Its Formation in Alloy Steels/D.J. Dyson, K.W. Andrews//J. Iron and Steel Institute. -1969. -Vol. 207. -Pt. 2. -P. 208-219.
- Окишев, К.Ю. Изменение структуры и твёрдости высокохромистых сталей и чугунов с температурой нагрева под закалку/К.Ю. Окишев, А.С. Созыкина//Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». -2011. -Вып. 16. -№ 14. -С. 67-70.
- Lee, B.-J. On the Stability of Cr Carbides/B.-J. Lee//CALPHAD. -1992. -Vol. 16, no. 2. -P. 121-149 DOI: 10.1016/0364-5916(92)90002-F
- Артингер, И. Инструментальные стали и их термическая обработка: пер. с венг./И. Артингер. -М.: Металлургия, 1982. -312 с.
