Використання фазових перетворень в евтектичних карбідах для підвищення пластичності сталей та чавунів

Abstract

UK: Постановка проблеми. Дослідження фазових перетворень у карбідах швидкорізальної сталі та білого чавуну необхідне для зміни структури їх евтектичної складової, а саме, порушення мононолітної будови цементитного каркаса ледебуритних колоній і суцільності евтектичної сітки, а також зміни її розташування на більш сприятливе з погляду пластичної деформації. Матеріал і методика досліджень. Як матеріали використовували швидкорізальні сталі та доевтектичні білі чавуни з різним умістом вуглецю 2,92…3,35 %, а також із додатковим легуванням хромом, молібденом, вольфрамом, ванадієм. Сплави піддавали попереднім відпалам за температур 1 000…1 220 ˚С та випробували на гаряче кручення. Інформацію про структурні та фазові зміни отримували методами оптичної та електронної мікроскопії, використовуючи мікроскопи "AXIOMAT" та "JSM−35". Мікрорентгеноспектральний та рентгеноструктурний аналіз проводили за допомогою аналізатора "САМЕBАCS" та дифрактометра ДРОН−3,0 УМ. Результати досліджень. Показано, що під час легування залізовуглецевих сплавів карбідотвірними елементами в їх структурі утворюються евтектики на базі метастабільних карбідів складного вмісту. У цих карбідах за теплової дії відбуваються фазові перетворення, направлені на перехід у більш стабільний стан. Такі переходи можна умовно поділити на два види: трансформація метастабільних карбідів у стабільні, розпад пересичених твердих розчинів на основі карбідів. Пластичність сплавів карбідного класу в більшості випадків залежить від поведінки евтектичної складової в процесі деформації і, головним чином, від структурних і фазових перетворень у крихких карбідах. Практична значимість. Використання ефекту дактилювання в економно легованому чавуні дозволяє проводити обробку тиском у промислових умовах, наприклад куванням або прокатуванням. Висновки. Утворення субзеренних і міжфазних границь полегшує їх подрібнення у процесі деформації. Проте міра завершеності фазових перетворень і природа меж фаз, що утворюються, вносять істотні корективи у поведінку карбідів під час деформації. Виділення надлишкових карбідів ванадію з пересиченого карбіду заліза в білих чавунах інтенсифікується безпосередньо в процесі гарячої деформації, що зумовлює пластичну течію цементиту і підвищення пластичності чавуну.

RU: Постановка проблемы. Исследование фазовых превращений в карбидах быстрорежущей стали и белого чугуна для изменения структуры их эвтектической составляющей, а именно, нарушение мононолитного строения цементитного каркаса ледебуритних колоний и сплошности эвтектической сетки, а также изменение ее расположения, на более благоприятное с точки зрения пластической деформации. Материал и методика исследований. В качестве материалов использовали быстрорежущие стали и доэвтектические белые чугуны с разным содержанием углерода 2,92…3,35 %, а также дополнительно легированные хромом, молибденом, вольфрамом, ванадием. Сплавы подвергали предварительним отжигам при температурах 1 000…1 220 ˚С і испытывали на горячее кручение. Информацию о структурных и фазовых изменениях получали методами оптической и электронной микроскопии, используя микроскопы"AXIOMAT" и "JSM−35". Микрорентгеноспектральный и рентгеноструктурный анализ проводили с помощью анализатора "САМЕBАCS" и дифрактометра ДРОН−3,0 УМ. Результаты исследований. Показано, что при легировании железоуглеродистых сплавов карбидообразующими элементами в их структуре образуются эвтектики на базе метастабильных карбидов сложного состава. В этих карбидах при тепловом воздействии происходят фазовые превращения, направленные на переход в более стабильное состояние. Такие переходы можно условно разделить на два вида: трансформация метастабильных карбидов в стабильные, распад пересыщенных твердых растворов на основе карбидов. Пластичность сплавов карбидного класса в большинстве случаев зависит от поведения эвтектической составляющей в процессе деформирования и, главным образом, от структурных и фазовых превращений в хрупких карбидах. Практическая значимость. Использование эффекта дактилирования в экономно легированном чугуне позволяет проводить обработку давлением в промышленных условиях, например ковкой или прокаткой Выводы. Образование субзеренных и межфазных границ облегчает их дробление при деформировании. Однако степень завершенности фазовых превращений и природа границ образующихся фаз вносят существенные коррективы в поведение карбидов при деформации. Выделение избыточных карбидов ванадия из пересыщенного карбида железа в белых чугунах интенсифицируется непосредственно в процессе горячей деформации, что приводит к пластическому течению цементита и повышению пластичности чугуна.

EN: Raising of problem. Studying of phase transformations is into the carbides of rapid tool steel and white cast-iron for structure changes in their eutectic constituent namely in disturbing of monolithic structure of ledeburite colonies cementite structure and eutectic net continuity. Also the mentioned heat treatment modes are targeted to the eutectic net shift for the most suitable position from the point of plastic deforming. Materials and methodology of researches. The hypoeutectic rapid tool steels and white cast irons with 2,92…3,35 % carbon content and additionally alloyed by chrome, molybdenum, tungsten vanadium have been used as the research materials. The mentioned alloys have been pre-heat treated at a temperature 1 000…1 220 ˚С and hot twist tested. Information about structural and phase changes was got the methods of optical and electronic microscopy, by "Axiomat" and "JSM−35". Micro x-ray photography spectral a x-ray structural analysis was conducted by means of analyzer "САМЕBАCS" and «ДРОН−3,0 УМ». Research Results. The research results showed that the under the alloying of iron-carbon alloys by carbide forming elements the eutectics form in their structure. The mentioned eutectics are based on complex composition metastable carbides. The phase transformations which are targeted to the shifting to stable state take place in complex composition metastable carbides under the heat impact. Such shifts could be relative divided into two types. The first one is metastable carbides transformation into stable ones. The second type is the breakdown of carbide based supersaturated solid solutions. The carbide class alloys plasticity in most cases depends from eutectic constituent behavior during deformation process and mainly from structure and phase transformations in brittle carbides. Practical significance The use the effect of дактилирования in the economy alloyed white cast-iron did possible treatment pressure pilot-scale, for example malleable or rolling. Conclusions. The formation of sub-grain and inter-phase borders simplifies brittle carbides breakdown under deformation. However the phase transformations stage of completion and nature of formed phase’s borders significantly influence the carbide behavior during deformation. The article is represented that the excessive vanadium carbides precipitation from supersaturated iron carbide in white cast irons intensifies directly under hot deforming which is resulted in cementite plastic flow and cast iron plasticity increasing.