Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом

Целью работы является изучение кинетики превращения переохлажденного аустенита в большом интервале скоростей охлаждения стали 32ХМА–3. Установлено, что легирование молибденом среднеуглеродистой стали, резко повышает устойчивость аустенита при его диффузионном распаде, сдвигая область распада на перл...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
Hauptverfasser:	Евсюков, М.Ф., Кривошеева, И.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України 2009
Schriftenreihe:	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Schlagworte:	Металловедение и материаловедение
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/63088
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом / М.Ф. Евсюков, И.А. Кривошеева // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 20. — С. 265-270. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-63088
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-630882014-05-30T03:01:50Z Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом Евсюков, М.Ф. Кривошеева, И.А. Металловедение и материаловедение Целью работы является изучение кинетики превращения переохлажденного аустенита в большом интервале скоростей охлаждения стали 32ХМА–3. Установлено, что легирование молибденом среднеуглеродистой стали, резко повышает устойчивость аустенита при его диффузионном распаде, сдвигая область распада на перлит и феррит в сторону малых скоростей охлаждения. Показано, что область распада аустенита на бейнит отделена от области распада на перлит. Бейнитное превращение реализуется в очень большом интервале скоростей охлаждения в интервале температур 530° – 335° С с образованием, в основном, продуктов распада зернистого строения. Метою роботи є вивчення кінетики перетворення аустеніту у великому інтервалі швидкостей охолодження сталі 32ХМА–3. Встановлено, що легування молібденом середньовуглецевої сталі різко підвищує стійкість аустеніту при його дифузійному розпаді, зсовуючи область розпаду на перлит і ферит у бік малих швидкостей охолоджування. Показано, що область розпаду аустеніту на бейніт відокремлена від області розпаду на перлит. Бейнітне перетворення реалізується у великому інтервалі швидкостей охолодження в інтервалі температур 530° – 335° С з утворенням, в основному, продуктів розпаду зернистої будови. The work purpose is studying transformation kinetics of overcooled austenite in the big interval of cooling speeds of steel 32ХМА–3. It is established, that alloying by molybdenum of the medium-carbon steels are raised sharply by austenite stability at it diffusion disintegration, shifting disintegration area on perlite and ferrite towards small speeds of cooling. It is shown, that the disintegration area on bainite is separated from disintegration area on perlite. Bainite transformation is realised in a very big interval of cooling speeds in the range of temperatures 530° – 335° С with formation, basically, products of disintegration of granular structure. 2009 Article Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом / М.Ф. Евсюков, И.А. Кривошеева // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 20. — С. 265-270. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. XXXX-0070 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/63088 669.017:669.15:669.28 ru Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Металловедение и материаловедение Металловедение и материаловедение
spellingShingle	Металловедение и материаловедение Металловедение и материаловедение Евсюков, М.Ф. Кривошеева, И.А. Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
description	Целью работы является изучение кинетики превращения переохлажденного аустенита в большом интервале скоростей охлаждения стали 32ХМА–3. Установлено, что легирование молибденом среднеуглеродистой стали, резко повышает устойчивость аустенита при его диффузионном распаде, сдвигая область распада на перлит и феррит в сторону малых скоростей охлаждения. Показано, что область распада аустенита на бейнит отделена от области распада на перлит. Бейнитное превращение реализуется в очень большом интервале скоростей охлаждения в интервале температур 530° – 335° С с образованием, в основном, продуктов распада зернистого строения.
format	Article
author	Евсюков, М.Ф. Кривошеева, И.А.
author_facet	Евсюков, М.Ф. Кривошеева, И.А.
author_sort	Евсюков, М.Ф.
title	Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом
title_short	Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом
title_full	Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом
title_fullStr	Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом
title_full_unstemmed	Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом
title_sort	кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом
publisher	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Металловедение и материаловедение
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/63088
citation_txt	Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом / М.Ф. Евсюков, И.А. Кривошеева // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 20. — С. 265-270. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
work_keys_str_mv	AT evsûkovmf kinetikabejnitnogoprevraŝeniâvsredneuglerodistojstalilegirovannojmolibdenom AT krivošeevaia kinetikabejnitnogoprevraŝeniâvsredneuglerodistojstalilegirovannojmolibdenom
first_indexed	2025-07-05T13:58:53Z
last_indexed	2025-07-05T13:58:53Z
_version_	1836815675640774656
fulltext	265 УДК 669.017:669.15:669.28 М.Ф.Евсюков, И.А.Кривошеева КИНЕТИКА БЕЙНИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ В СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ, ЛЕГИРОВАННОЙ МОЛИБДЕНОМ Целью работы является изучение кинетики превращения переохлажденного аустенита в большом интервале скоростей охлаждения стали 32ХМА–3. Установ- лено, что легирование молибденом среднеуглеродистой стали, резко повышает устойчивость аустенита при его диффузионном распаде, сдвигая область распада на перлит и феррит в сторону малых скоростей охлаждения. Показано, что область распада аустенита на бейнит отделена от области распада на перлит. Бейнитное превращение реализуется в очень большом интервале скоростей охлаждения в интервале температур 5300 – 3350С с образованием, в основном, продуктов распа- да зернистого строения. среднеуглеродистая сталь, легирование молибденом, охлаждение, диффу- зионный распад, устойчивость аустенита Постановка задачи. На ОАО «Синарский трубный завод» для изго- товления обсадных труб применяется новая с повышенным содержанием молибдена сталь 32ХМА–3. Однако, систематические исследования структурных и фазовых превращений в большом интервале скоростей охлаждения, в том числе и после закалки в воде, до настоящего времени отсутствуют [1,2]. В связи с этим, выполнена работа по изучению кинети- ки превращения переохлажденного аустенита в большом интервале ско- ростей охлаждения стали 32ХМА–3, изготовленной по ТС–102–143–2003. Плавочный химический состав стали следующий: 0,36%С, 0,83%Мп, 0,42% Si,0,004% S, 0,014%P, 0,86% Cr, 0,37 Ni, 0,045%Си, 0,031 Al , и 0,55% Mo. Методика исследования. Кинетика превращения аустенита после от- дельного нагрева 900 –20мин. изучалась в большом интервале скоростей охлаждения на дилатометрах АД–80 и МД–83 конструкции Института черной металлургии НАН Украины, г.Днепропетровск.Образцы диамет- ром 4 мм после нагрева до 9000С и выдержки 20 мин. охлаждали в интер- вале скоростей охлаждения от16,40С/с до 0,020С/с. По термограмме опре- деляли среднюю скорость охлаждения в интервале температур Ас3 и Мн. По перегибам на дилатограммах – температуру начала и конца фазового превращения. Строение продуктов распада изучали микроструктурным методом на дилатометрических_образцах после различных скоростей ох- лаждения на микроскопе НЕ0Ф0Т–2. Шлифы травили 4% ниталем. Про- центное содержание структурных составляющих определяли на приборе ЭПИКВАНТ. Результаты исследования кинетики фазовых превращений при непрерывном охлаждении обобщены в виде термокинетической диа- граммы распада переохлажденного аустенита стали 32 ХМА –3 (Рис.1). 266 Изложение основных материалов исследования. Критические точ- ки стали 32ХМА–3 с 0,36% С, 0,83% Мн, 0,86% Сr и 0,55% Mo, опреде- ленные при нагреве со скоростью 2000 С/час, равны: АсI – 7550С и Ас3 – 8100С. Повышенная температура АсI обусловлена повышенной энергией диссоциации цементита, легированного молибденом. [3]. Рис.1. Термокинетическая диаграмма превращения аустенита стали 32ХМА после нагрева 900оС – 20 мин. Анализ термокине- тической диаграммы и микроструктурные ис- следования образцов показали следующее: при скоростях охлаждения выше 6,50С/с переохлажденный аустенит пре- вращается с образованием мартенсита. Температура начала мартенситно- го превращения при скорости охлаждения 16,40С/с равна 3300С, конец распада зафиксирован при температуре 1800С. Выделение значительного количества тепла при образовании мартенсита приводит к замедлению скорости охлаждения образца. Второй особенностью распада переохлаж- денного аустенита является неравномерная скорость образования мартен- сита в процессе охлаждения. Так, при охлаждении со скороcтью 6,50С/с 50% мартенсита образуется при охлаждении до 2800С. При дальнейшем охлаждении скорость распада переохлажденного аустенита на мартенсит уменьшается, оканчивается распад аустенита только при температуре 1800С. Мартенситная структура образцов, охлажденных со скоростями 16,40С/с и 6,50С/с имеет, в основном, реечное строение. В интервале скоростей охлаждения от б,50С/с до 1,00С/с переохлаж- денный аустенит распадается на бейнит и мартенсит. Температура начала образования бейнита при скорости охлаждения 4,30С/с повышается до 4200С, а при скорости охлаждения 10С/с она уже равна 4900С. При этом, степень распада на бейнит увеличивается и при скорости охлаждения 10С/с составляет 90–95%. Микроструктура стали после охлаждения со скоростью 4,30С/с состоит из 20% бейнита и 80% мартенсита, а после ох- лаждения со скоростью 10С/с содержание мартенсита понижается до3–5%. В этом случае образуется, в основном, нижний бейнит в виде темнотра- вящихся темных полос (рис.1,а). Механизм образования таких структур описан в работе [4]. Распад переохлажденного аустенита только на бейнит наблюдается в широком интервале скоростей охлаждения от 10С/c до 267 0,200С/с. При этом, темпеpaтура начала распада аустенита на бейнит по- вышается с 4900 С до 5300С. Температура конца распада аустенита также повышается от З050С до 3350С. Бейнит имеет неоднородное зернистое строение (рис.2,б). Механизм и кинетика образования зернистого бейнита описаны в работах [5,6]. При этом скорость распада аустенита на бейнит при температурах ниже 5300С за счет понижения коэффициента диффузии углерода понижается. Максимальная скорость распада аустенита реализу- ется при температурах выше 4500С. С понижением температуры до 3800С образуется 95% бейнита. Остальные 5% остаточного аустенита распада- ются только в процессе охлаждения до 3350С. Аналогичная кинетика рас- пада аустенита на бейнит описана и в работе [7]. а б в Рис.2. Микроструктура стали 32ХМА–3 после нагрева 900оС – 20 мин. и охлажде- ния со скоростью: а – 4,3оС/с, б – 2,7оС, в – 0,16оС/с., х500. Феррито–перлитные структуры в стали образуются при скоростях ох- лаждения ниже 0,250С/с. В интервале скоростей охлаждения от 0,200С/с до 0,080С/с переохлажденный аустенит начинает распадаться по диффу- зионной кинетике на феррит. Первые мелкие зерна феррита обнаружива- ются на границах зерен в образцах, охлажденных со скоростью 0,200С/с. С уменьшением скорости охлаждения до 0,130С/с температура начала рас- пада аустенита повышается до 7150С, а степень распада увеличивается до 5–10% . При скорости охлаждения 0,080С/с температура начала распада на феррит повышается до 7350С, а степень распада до 20%. При охлаждении до температуры 6500С наблюдается приостановка распада переохлажден- ного аустенита на феррит. Оставшийся аустенит в процессе дальнейшего охлаждения распадается на бейнит. При этом, температура начала распада на бейнит с уменьшением скорости охлаждения от 0,250С/с до 0,080С/с понижается с 5300С до 4900С, температура конца распада аустенита нахо- дится в интервале температур 330–3400С. Феррит имеет в основном, рав- ноосную форму, а бейнит образуется только в мелких зернах остаточного аустенита и имеет светлую однородную травимость без признаков фраг- ментации. 268 Перлитная структура образуется из переохлажденного аустенита при скоростях охлаждения ниже 0,080С/с (5000 С/час). Первые участки перли- та в процессе охлаждения со скоростью 0,080С/с образуются при темпера- туре 6500С. С уменьшением скорости охлаждения до 0,0440С/с температу- ра начала распада аустенита на перлит повышается до 6700С и продолжа- ется при охлаждении до 6500С. Степень распада аустенита по диффузион- ной кинетике на феррит и перлит равна 70%. Микроструктура стали со- стоит из преимущественно равноосных зерен феррита, темнотравящихся зерен перлита, а бейнит при скоростях охлаждения 0,044· 10–61/град, и ниже образуется только в мелких зернах остаточного аустенита и имеет светлую однородную травимость без признаков фрагментации. (Рис.1,в). При минимальной скорости охлаждения равной 0,020С/с (75% С/час) в интервале температур 740–б750С образуются крупные зерна феррита. При дальнейшем охлаждении в интервале температур 675–6500С переохлаж- денный аустенит распадается с образованием крупных и равноосных зе- рен перлита. Общая степень распада равна 95%. Оставшийся аустенит при дальнейшем охлаждении распадается на бейиит. Температура начала рас- пада на бейнит понижается с 4900С при скорости охлаждения 0,08°С/с до 4450С при скорости охлаждения 0,020С/с. Температура конца распада ау- стенита на бейнит повышается с 3300С до 3700С. Микроструктура стали состоит из крупных зерен феррита и перлита, бейнит присутствует в виде отдельных слаботравящихся участков. При скоростях охлаждения ниже 0,020С/с / 750С/час / переохлажденный аустенит распадается только по диффузионной кинетике с образованием крупных зерен феррита и перли- та равноосной формы. Таким образом, в исследованной трубной стали 32ХМА–3 после на- грева до 9000С и выдержки 20 мин в зависимости от скорости охлаждения образуются следующие структуры. Мартенситная структура образуется из переохлажденного аустенита при скоростях охлаждения выше 6,50С/с в интервале температур 330– 1800С. Смешанная структура, состоящая из бейнита и мартенсита в раз- личном процентном соотношении образуется из аустенита в интервале скоростей охлаждения от 6,50С/с до 10С/с и интервале температур 490– 1800С. Бейнитная структура наблюдается в образцах, охлажденных в интер- вале скоростей охлаждения от 10С/с до 0,200С/с и температур 5300–3300С. Смешанная структура, состоящая из феррита и бейнита наблюдается в исследованной стали после охлаждения в интервале скоростей охлажде- ния от 0,200С/с до 0,080С/с. При этом, с уменьшением скорости охлажде- ния до 0,080С/с содержание бейнита за счет частичного распада на феррит уменьшается до 75%. Смешанная структура, состоящая из феррита, перлита и бейнита на- блюдается в исследованной стали после охлаждения в интервале скоро- 269 стей охлаждения от 0,080С/с до 0,020С/с. При этом, при скорости охлаж- дения 0,020С/с образуется 95% феррита и перлита и 3 –5% бейнита. Структура, состоящая только из феррита и перлита, образуется при всех скоростях охлаждения ниже 0,020С/с. Критические точки исследованной стали равны: АсI –7550С, Ас3 – 8100С. Температура начала мартенситного превращения при скоростях охлаждения выше 6,50С/с равна 3300С, заканчивается мартенситное пре- вращение при 1800С. Повышенное содержание молибдена в исследованной стали, равное 0,55%, обусловило высокую устойчивость переохлажденного аустенита, что привело к значительному смещению вправо области распада на фер- рит и перлит, образованию высокой устойчивости аустенита в темпера- турном интервале 650–5300С. Это обусловлено по данным работ [8,3] тем, что молибден за счет понижения коэффициента диффузии углерода и са- модиффузии атомов железа значительно уменьшает скорость зарождения и роста перлитных колоний. Однако, Мо мало влияет на кинетику пре- вращения переохлажденного аустенита, протекающего по бездиффузион- ной кинетике с образованием мартенсита [8,с.781], так как мало влияет на энергию упругой деформации α – фазы. Это обусловило возможность по- лучения мартенсито–бейнитных структур в большом интервале скоростей охлаждения. Аналогичная кинетика распада аустенита на бейнит была выявлена и в ранее выполненной работе [2,с.314]. Показано, что в слож- нолегированных сталях с 0,39% С и 0,51% Мо перлитное превращение отделено от бейнитного в интервале температур 420–5400С Кроме этого показано, что бейнитное и мартенситное превращение протекают в узком интервале скоростей охлаждения. А возможность распада аустенита в широком интервале скоростей охлаждения с образованием 100% бейнита в сложнолегированной стали с 0,28% С, 0,49% Мо была показана в работе [2, с.315]. При этом, бейнитное превращение также реализуется в очень широком интервале скоростей охлаждения. Выводы. Бейнитно – мартенситное превращение реализуется в очень узком интервале скоростей охлаждения. Установлено, что в интервале скоростей охлаждения 10С – 0,200С/с переохлажденный аустенит ниже 5300С распадается на 100% с образованием только бейнита. Бейнитное превращение отделено от перлитного превращения температурным ин- тервалом высокой устойчивости. При смешанной схеме распада с умень- шением скорости охлаждения температура начала распада аустенита на бейнит понижается с 5300С до 4300С. Критические точки за счет Мо и Сг повышены по сравнению с углеродистой сталью и равны Ас1 – 7550С и 8100С. В процессе охлаждения ниже 5300С скорость распада аустенита на бейнит имеет затухающий эффект. Максимальная скорость распада ау- стенита на бейнит наблюдается в интервале температур 530–4500С. При этом, 95% бейнита образуется при охлаждении до температуры 3500С. Температура конца бейнитного превращения при смешанной кинетике 270 распада аустенита лежит при температуре выше температуры начала мар- тенситного превращения. Микроструктурными исследованиями установ- лено, что феррит имеет, в основном, полиэдрическую форму, перлит име- ет сорбитообразное строение, бейнит имеет строение близкое к зернисто- му с разной степенью дисперсности продуктов распада [7], а мартенсит имеет слабо выраженное игольчатое строение. Таким образом, повышен- ное содержание молибдена до 0,55% в среднеуглеродистой стали способ- ствует образованию бейнитной структуры в большом интервале скоро- стей охлаждения, что позволяет использовать ее для изготовления деталей в машиностроительной, металлургической, транспортной и строительной областях с высоким комплексом механических и эксплуатационных свойств 1. Попов А.А., Попова А.Е. Изотермические и термокинетические диаграм мы распада переохлажденного аустенита. – М – С: Машгиз, 1961. – 430с. 2. Попова Л.Е. , Попов А.А. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета– раствора в сплавах титана. Справочник термиста. – М.: Металлургия, 1991. – 503с. 3. Меськин. В.С. Основы легирования стали. – М: Металлургия, 1964. – 684с. 4. Браун М.Е. Металловедение и термическая обработка. – М: Машгиз, 1963. – С.167. 5. Металлография железа. Том 1 Основы металлографии (с атласом микрофото- графий). Под редакцией Ф.Н.Тавадзе. – М.: Металлургия, 1972. – С.78. 6. Гуляев А.П. Металловедение. – М: Металлургия, 1977. – С. 270 7. Гуляев А. П. Термическая обработка стали. – М: Машгиз, 1960. – С. 82. 8. Гудремон. Э. Специальные стали. Том 2. – М: Металлургия, 1966. – С.779–781. Статья рекомендована к печати: Заместитель ответственного редактора раздела «Металловедение и материаловедение» докт.техн.наук, проф. В.В.Парусов М.Ф.Євсюков, І.А.Кривошеєва Кінетика бейнітного перетворення в середньовуглецевій сталі, легованої молібденом. Метою роботи є вивчення кінетики перетворення аустеніту у великому інтер- валі швидкостей охолодження сталі 32ХМА–3. Встановлено, що легування моліб- деном середньовуглецевої сталі різко підвищує стійкість аустеніту при його дифу- зійному розпаді, зсовуючи область розпаду на перлит і ферит у бік малих швидко- стей охолоджування. Показано, що область розпаду аустеніту на бейніт відокрем- лена від області розпаду на перлит. Бейнітне перетворення реалізується у велико- му інтервалі швидкостей охолодження в інтервалі температур 5300 – 3350С з утво- ренням, в основному, продуктів розпаду зернистої будови.

Кинетика бейнитного превращения в среднеуглеродистой стали, легированной молибденом

Institution

Ähnliche Einträge