Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Дилатометрическое исследование бейнитного превращения в перспективных машиностроительных сталях

М. В. Майсурадзе, А. А. Куклина, М. А. Рыжков, Е. В. Антаков, В. В. Назарова

Аннотация


Проведено дилатометрическое исследование бейнитного превращения, происходящего в процессе изотермической выдержки при 300 – 400 °C, на примере экспериментальных машиностроительных сталей 20ХГС2НМА, 20ХГ2СМА, 20ХГ2С2НМА и 20ХГ2С2Н2МА. Проведены металлографические исследования, испытания на ударный изгиб и растяжение сталей после изотермической закалки при разных температурах выдержки. Предложена методика расчета количества остаточного аустенита в сталях после изотермической закалки, основанная на анализе экспериментальных дилатограмм. Установлено количественное соотношение структурных составляющих, формирующихся в сталях при изотермической закалке (первичный и вторичный мартенсит, бейнит, остаточный аустенит). При помощи обобщенного кинетического уравнения проанализирован процесс образования изотермического бейнита в исследуемых сталях и на основании этого определены температурные интервалы формирования бейнита разной морфологии.

Ключевые слова


легированная сталь; бейнит; кинетика превращения; дилатометрия; изотермическая закалка; мартенсит; остаточный аустенит; механические свойства

Полный текст:

PDF

Литература


Bhadeshia H. K. D. H. Bainite in Steels. Theory and Practice. Third Edition. USA: CRC Press, 2015. 616 p.

Fielding L. C. D. The bainite controversy // Mater. Sci. Technol. 2013. V. 29, Is. 4. P. 383 – 399. DOI: 10.1179/ 1743284712Y.0000000157

Bramfitt B. L., Speer J. G. A perspective on the morphology of bainite // Metall. Trans. A. 1990. V. 21. P. 817 – 829. DOI: 10.1007/BF02656565

Müller M., Britz D., Ulrich L. et al. Classification of bainitic structures using textural parameters and machine learning techniques // Metals. 2020. V. 10, Is. 5. Art. 630. DOI: 10.3390/met10050630

Azuma M., Fujita N., Takahashi M. et al. Modelling upper and lower bainite trasformation in steels // ISIJ Int. 2005. V. 45. P. 221 – 228. DOI: 10.2355/isijinternational.45.221

Maisuradze M. V., Yudin Yu. V., Kuklina A. A. A Novel approach for analytical description of the isothermal bainite transformation in alloyed steels // Mater. Perform. Charact. 2019. V. 8, Is. 2. P. 80 – 95. DOI: 10.1520/MPC20170168

Kaletin A. Y., Kaletina J. V., Ryzhkov M. A. Carbide-free-bainite in low carbon construction steels // Lett. Mater. 2020. V. 10, Is. 3. P. 249 – 253. DOI: 10.22226/2410-3535-2020- 3-249-253

Rampelberg C., Allain S. Y. P., Geandier G. et al. Carbide-free bainite transformations above and below martensite start temperature investigated by in-situ high-energy x-ray diffraction // JOM. 2021. V. 73. P. 3181 – 3194. DOI: 10.1007/s11837-021-04903-8

Rana R., Cordova-Tapia E., Jimenez J. A. et al. Design of carbide free bainitic steels for hot rolling practices // Philos. Mag. Lett. 2024. V. 104, Is. 1. Art. 2322552. DOI: 10.1080/09500839.2024.2322552

Pashangeh S., Banadkouki S. S. G., Besharati F. et al. Color light metallography versus electron microscopy for detecting and estimating various phases in a high-strength multiphase steel // Metals. 2021. V. 11, Is. 6. Art. 855. DOI: 10.3390/ met11060855

Yurchenko A. N., Simonov Yu. N., Efimova O. V. Determination of the complex structure of structural steel by the method of color etching // Met. Sci. Heat Treat. 2020. V. 61. P. 622 – 627. DOI: 10.1007/s11041-020-00470-y

Tsutsui K., Terasaki H., Uto K. et al. A methodology of steel microstructure recognition using SEM images by machine learning based on textural analysis // Mater. Today Commun. 2020. V. 25. Art. 101514. DOI: 10.1016/j.mtcomm. 2020.101514

Grajcar A., Zalecki W., Skrzypczyk P. et al. Dilatometric study of phase transformations in advanced high-strength bainitic steel // J. Therm. Anal. Calorim. 2014. V. 118. P. 739 – 748. DOI: 10.1007/s10973-014-4054-2

Maisuradze M. V., Ryzhkov M. A. A Dilatometric study of austenite transformation in aircraft steel during quenching-partitioning and austempering // Trans. Indian Inst. Met. 2023. V. 76, Is. 10. P. 2883 – 2891. DOI: 10.1007/ s12666-023-02985-3

Soliman M., Asadi M., Palkowski H. Role of dilatometer in designing new bainitic steels // Adv. Mat. Res. 2010. V. 89 – 91. P. 35 – 40. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ AMR.89-91.35

El-Fallah G. M. A. M. Dilatometric study of high silicon bainitic steels: Solid-state transformations // Results in Materials. 2023. V. 19. Art. 100430. DOI: 10.1016/j.rinma. 2023.100430

Kop T. A., Sietsma J., Van Der Zwaag S. Dilatometric analysis of phase transformations in hypo-eutectoid steels // J. Mater. Sci. 2001. V. 36. P. 519 – 526. DOI: 10.1023/ A:1004805402404

Юрьев С. Ф. О роли термического расширения фаз при мартенситном превращении стали // ЖТФ. 1950. Т. 20, № 5. С. 546 – 570.

Bhadeshia H. K. D. H., Honeycombe R. Steels: Microstructure and Properties. Oxford: Elsevier Ltd., 2017. 488 p.

Maisuradze M. V., Kuklina A. A., Lebedev D. I. et al. Thermokinetic diagrams of transformations in supercooled austenite in alloyed steels // Steel Transl. 2023. V. 53, Is. 6. P. 562 – 570. DOI: 10.3103/S0967091223060098

Maisuradze M. V., Kuklina A. A., Lebedev D. I., Nazarova V. V. Analysis of the kinetics of isothermal bainitic transformation in alloy steels // Met. Sci. Heat Treat. 2023. V. 65, Is. 7 – 8. P. 474 – 484. DOI: 10.1007/s11041-023-00958-3

Koistinen D. P., Marburger R. E. A general equation prescribing the extent of the austenite-martensite transformation in pure iron-carbon alloys and plain carbon steels // Acta Metallurgica. 1959. V. 7. P. 59 – 60. DOI: 10.1016/ 0001-6160(59)90170-1

Clarke A. J., Speer J. G., Miller M. K. et al. Carbon partitioning to austenite from martensite or bainite during the quench and partition (Q&P) process: A critical assessment // Acta Mater. 2008. V. 56, Is. 1. P. 16 – 22. DOI: 10.1016/ j.actamat.2007.08.051

Cahn R. W., Haasen P. Physical Metallurgy. V. 2. Amsterdam: Elsevier Science, 1996. 940 p.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.1.13-22

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025