Вплив температури нагрівання та швидкості охолодження на формування структурних складових у сталях

Abstract

UK: Мета − дослідження впливу хімічного складу, температури нагрівання вище лінії ліквідусу та швидкості охолодження на структуроутворення в сталях. Методика. Для визначення структурного стану сталі застосували мікроструктурний, мікрорентгеноспектральний та рентгенофазовий аналізи. Результати. Запропоновано новий вид термічної обробки, що включав нагрівання дослідних сталей з легувальною системою (К + (Al + N + Ti)) та (К + (Al + N) вище лінії ліквідусу на 50…150 ºС. Для фіксації високотемпературного стану розплаву після нагрівання дослідних сталей вище лінії ліквідусу на 50…150 ºС виконано наступне охолодження зі швидкостями 102…105 ºС. В результаті такої обробки формується дисперсна структура, зміцнена дисперсними включеннями. Включення були розподілені рівномірно в об’ємі зерна і частково по границях та мали розміри < 0,1 мкм. Мартенсит, що сформувався в результаті швидкого охолодження сталі, мав тонке диференціювання та рейкову морфологію. Наукова новизна. Запропоновано новий метод обробки сталі та встановлено закономірності формування структурних складових у процесі термічної обробки, що включала нагрівання сталей вище лінії ліквідусу на 150…170 ºС. Практична значимість. Досліджений метод впливу теплової дії дозволяє отримати однорідну структуру, зміцнену дисперсними включеннями, що, своєю чергою, дозволить вибрати оптимальні режими диференційованої термічної обробки з отриманням максимально однорідного структурного стану та заданих механічних властивостей.

EN: Formulation of the problem. One of the key areas of research into the mechanical properties of steels lies in developing methods of manufacturing steels with a grain structure and a high degree of carbides dispersion or other inclusions that will be located in the pearlite grain as a result of heat treatment. Changes in external factors such as temperature, pressure etc. are known to cause changes in the structural components of alloys and steels. The most usual way of fixing the high-temperature state for metal systems is through hardening, which is the removal of heat at high rateIt is known that microcomplexes formation is possible in melts at temperatures exceeding the liquidus temperature. There is much research of melts at temperatures above liquids for the presence of stable microcomplexes in binary alloys. However, there are no data on heat flow above the liquidus line for phase formation during crystallization and the structural components formation in steels. Purpose of research − investigation of chemical composition effect and heating temperature above the liquidus line and cooling rate on the structure formation in steels. Methods. Microstructural, micro X-ray spectral and X-ray phase analyses to determine the steel structural properties are used. Results. A new type of heat treatment including heating of the experimental steels with the alloy system (K + (Al + N + Ti)) and (K + (Al + + N) above the low-temperature line by 50...150 ºC is suggested and investigated. Subsequent cooling at rates of 102…105 ºС to fix the melt high-temperature state after experimental steels heating over the liquidus line by 50…150 ºС is performed. As a result of such processing the dispersed structure which is strengthened by dispersed inclusions is formed. The inclusions were < 0,1 μm in size and were evenly distributed in the grain volume and partially along the boundaries. The martensite formed by the steel rapid cooling had a finely differentiated and rail-like morphology. Scientific novelty. A new method of steel processing is proposed. Regularities of structural components formation in the heat treatment process including steels’ heating over the liquidus line by 150…170 ºС is determined. Practical significance. This method of thermal action influence allows to receive the homogeneous structure strengthened by dispersed inclusions. The method allows choosing the optimal modes of differentiated heat treatment to obtain the most homogeneous structural state and specified mechanical properties.