автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Особенности кинетики распада переохлажденного аустенита и формирования гетерогенных структур в хромоникельмолибденовых сталях

На правах рукописи

КАНСАФАРОВА Татьяна Анасовна

ОСОБЕННОСТИ КИНЕТИКИ РАСПАДА ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА И ФОРМИРОВАНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ СТРУКТУР В ХРОМОНИКЕЛЬМОЛИБДЕНОВЫХ СТАЛЯХ

05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 1998

Работа выполнена на кафедре "Термообработка и физика металлов" Уральского государственного технического университета.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Гервасьев М.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Попов В.В.; кандидат технических наук, доцент Михайлов С.Б.

Ведущее предприятие: Государственный научный центр РФ

Защита диссертации состоится " 21 " декабря 1998 г. в 15 ч 00 мин в ауд. Мт-421 на заседании диссертационного совета К 063.14.02 в Уральском государственном техническом университете

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим высылать по адресу: 620002, Екатеринбург, К-2, ул.Мира, 19, УГТУ, ученому секретарю университета. Тел. (3432)754-574, факс: (3432) 745-335.

Автореферат разослан " 20 " ноября 1998 г.

Уральский институт металлов'

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Ю.Н.Логинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для целенаправленного создания сталей с ребуемыми свойствами необходимо овладеть умением формирования заданной труктуры путем подбора химического состава, а также последующей ермической обработки. С помощью модельных представлений, в которых бобщен практический опыт, можно указать основные перспективные управления повышения качества материалов путем подбора режима ермической обработки с целью создания необходимой структуры. Исследование структурообразования в хромоникельмолибденовых сталях при фоизвольном охлаждении особенно актуально в связи с их промышленным использованием для крупных поковок, в сечении которых возможно |бразование смешанных структур.

Для крупных поковок и отливок сечением до 1200 мм разработка ехнологии термообработки может быть осуществлена только на основе гасчетных методов определения распределения структурных составляющих по :ечению изделия и получаемых служебных свойств. Основным достоинством >асчетного метода является количественная оценка закономерностей влияния щмического состава и режима термической обработки на кинетику фазовых тревращений и свойства сталей в различном структурном состоянии, что тозволяет осуществить научно обоснованный выбор стали для срупногабаритных деталей.

К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал и ;деланы существенные научные обобщения по описанию распада тереохлажденного аустенита и закономерностям структурообразования при термической обработке конструкционных сталей. В основном это феноменологические подходы, основанные либо на эмпирических уравнениях.

либо на теории зарождения и роста центров кристаллизации. Практически нет единого количественного описания фазового превращения, позволяющего прогнозировать протекание распада переохлажденного аустенита при различных температурах.

В то же время очевидно, что для более полной реализации возможностей легирования и термической обработки необходимо детальное изучение особенностей распада переохлажденного аустенита с целью разработки аналитического описания фазового превращения для создания структур, обладающих высоким комплеком механических свойств.

Целью работы является изучение кинетики распада переохлажденного аустенита хромоникельмолибденовых сталей для оптимизации процессов термической обработки крупных поковок, благодаря чему можно обеспечить повышение уровня конструктивной прочности. В связи с этим в работе были поставлены следующие задачи:

- выявить кинетические особенности фазовых превращений при распаде переохлажденного аустенита в конструкционных сталях в изотермических условиях и при непрерывном охлаждении;

- изучить количественное влияние размера аустенитного зерна и легирования среднеуглеродистых сталей типа 38ХНМ хромом и никелем нг кинетику перлитного и бейиитного превращений;

- провести анализ существующих расчетных методов количественного описания процесса распада переохлажденного аустенита и разработан аналитическое выражение для кинетики фазовых превращений I среднеуглеродистых хромоникельмолибденовых сталях, позволяюще< расчетным путем оценить ее изменение в зависимости от температуры \ химического состава стали;

- изучить кинетику бейнитного превращения в интервале темиерату| образования нижнего бейнита и начала мартенситного превращения ка]

наиболее предпочтительных для формирования требуемых свойств и структуры фомоиикельмолибденовых сталей;

- исследовать возможность повышения конструктивной прочности фомоиикельмолибденовых сталей путем дополнительного легирования фемнием и формирования гетерогенных мартенситно-бейнитных структур;

- сформулировать практические рекомендации по использованию голученных результатов для оптимизации составов и режимов термической обработки хромоникельмолибденовых сталей.

Научная новизна. Предложено аппроксимирующее выражение температурной зависимости кинетики распада переохлажденного аустенита по диффузионной ступени для среднеуглеродистых хромоникельмолибденовых линей при изменении содержания хрома от 0.5 до 3% и никеля от 0.7 до 4 %.

Установлено, что скорость распада переохлажденного аустенита изменяется немонотонно во времени как для перлитного, так и для бейнитного превращений, что может быть связано с неодновременным протеканием превращений по микрообъёмам.

Показано, что показатель степени п уравнения Аврами изменяется во зремени при изотермической выдержке и не может служить однозначной характеристикой процесса распада переохлажденного аустенита как по терлитной, так и по бейнитной ступеням.

Показано, что хромоникельмолибденовые стали с гетерогенной «артенсито-бейнитной структурой после высокого отпуска при Т=500 "С обладают аномально высокой пластичностью ( в 2-3 раза выше ) по сравнению с мартенситной и бейнитной структурами при сохранении того же уровня

[фОЧНОСТИ.

Практическая ценность. Результаты работы могут быть использованы для эптимизации химического состава и режимов термической обработки конструкционных хромоникельмолибденовых сталей, а также сталей,

дополнительно легированных кремнием. Результаты экспериментов были использованы для оптимизации химического состава стали 38ХНЭМФС, прошедшей промышленное опробование и принятой к внедрению на Урапмашзаводе.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены на региональной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии в машиностроении", Тюмень, 1997; на 14-й Уральской школе металловедов-термистов, Ижевск-Екатеринбург, 1998.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 61 рисунок. Библиографический список включает 103 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулирована цель исследования, научная новизна и практическая значимость работы.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В первой главе дан обзор литературы, касающейся вопросов распада переохлажденного аустенита конструкционных сталей по перлитной и бейнитной ступеням в изотермических условиях и при непрерывном охлаждении. Глава заканчивается постановкой задач исследования по теме диссертационной работы.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалом исследования служили среднеуглеродистые фомоникельмолибденовые стали, а также стали, дополнительно легированные фемнием. Химический состав сталей приведен в таблице.

Химический состав исследуемых сталей

Сталь С № Мо Сг Мп Р Б V

Э8ХНЗМ 0,36 3,12 0,23 1,01 0,31 0,36 0,011 0,014 о,п

38ХНЗМС 0,38 3,10 0,21 0,94 0,25 0,85 0,011 0,013 0,12

Э8ХНЗМС1.5 0,39 3,12 0,22 0,91 0,28 1,54 0,009 0,013 0,13

38ХНЗМС2 0,40 3,11 0,24 0,90 0,31 2,00 0,012 0,014 0,12

38ХНМ 0,39 0,74 0,26 1,10 0,65 0.26 0,012 0,014 --

38Х2НМ 0,36 0,90 0,26 2,11 0,77 0,26 0,017 0,019 --

38X3 НМ 0,38 0,78 0,25 2,81 0,73 0,28 0,011 0,009 --

38Х2Н2М 0,40 1,73 0,25 2,10 0,75 0,27 0,018 0,018 --

Основными методами исследования являлись: дилатометрия, магнитометрия, металлография, растровая электронная микроскопия, эентгеноструктурный анализ, механические испытания на растяжение и ударный изгиб.

Для исследования кинетики распада переохлажденного аустенита в азотермических условиях и при непрерывном охлаждении использовали электронно-механический программируемый дилатометр, позволяющий зоспроизводить практически любой цикл нагрева со скоростью от 0.5 до 1000 град/мин и охлаждения от 0,5 до 500 град/мин. Микроструктурные исследования проводили на оптических микроскопах ММР-4, ЫеорИо1-2 и Эпиквант при увеличениях от 300 до 1000 крат, а также на растровом

электронном микроскопе "ЮХА-733 8ирегргаЬ" при увеличении 2000... 6000 крат. Рентгеноструктурный анализ проводили на дифрактометре "ДРОН-З.О" в Со-Ка излучении. Механические испытания осуществлены на разрывных машинах Р-5 и Р-20, копре МК-30 при комнатной температуре на стандартных пятикратных образцах и образцах с и-образным надрезом.

3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КИНЕТИКИ ПЕРЛИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ Б СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ ХРОМОНИКЕЛЬМОЛИБДЕНОВЫХ СТАЛЯХ

При закалке массивных деталей по сечению формируются, как правило, смешанные (гетерогенные) мартенситно-бейнитные, мартенситно-ферритно-перлитные, бейнитно-ферритно-перлитные и мартенситно-бейнитно-перлитные структуры. Следует избегать формирования ферритно-перлитных структур по сечению заготовок, т.к. это приводит к существенному снижению прочностных и пластических свойств. Распределение структуры перлита по сечению крупных заготовок можно прогнозировать расчетным путем, зная кинетику перлитного превращения, причем желательно иметь аналитическое описание кинетики распада переохлажденного аустенита с учетом влияния легирующих элементов.

Проведен сравнительный анализ применимости различных способов аналитического описания кинетики распада переохлажденного аустенита в области перлитного превращения среднеуглеродистых

хромоникельмолибденовых сталей. Были выбраны наиболее распространенные модели феноменологического описания кинетики распада переохлажденного аустенита по перлитной ступени.

Рассмотрены возможности расчета скорости зарождения перлитных частиц и линейной скорости роста перлитной колонии и описания на этой основе кинетики превращения. Прогнозирование протекания перлитного распада как

процесса зарождения и роста с термодинамических позиций позволяет учитывать влияние легирования и переохлаждения на физические параметры изотермического перлитного превращения в данной группе сталей — межпластинчатое расстояние, коэффициент диффузии углерода в аустените. градиент концентрации углерода между образующимися фазами. Экспериментальные значения межпластинчатого расстояния перлита сложнолегированных сталей, полученные с помощью РЭМ, указывают на неаддитивный характер совместного влияния легирующих элементов на данный параметр. Коэффициент диффузии углерода в аустените для конкретной стали при определенной температуре оценивали в диапазоне ± АОс с учетом влияния легирующих элементов. Основу расчетов концентраций углерода в аустените, находящемся в равновесии с ферритом и цементитом перлита, составляет условие, согласно которому химические потенциалы компонентов во всех фазах, находящихся в равновесии, равны друг другу. Для скорости зарождения использовалось выражение, полученное в классической теории спонтанной кристаллизации металлов при стационарном зародышеобразовании.

Анализ данного подхода показал, что он позволяет осуществить только качественное описание кинетики перлитного распада переохлажденного аустенита сложнолегированных сталей. Подобное моделирование фазового превращения затруднено вследствие недостатка точных экспериментальных данных, необходимых для калибровки данной модели при переходе к другой группе сталей.

Феноменологическая модель описания кинетики перлитного распада переохлажденного аустенита уравнениями с параметрами совпадения в виде полиномов позволяет осуществить точное описание превращения, имея малое количество экспериментальных данных. Но такой подход не отражает единой физической картины процесса и имеет локальную область применимости -

только для стали конкретного состава, не позволяя прогнозировать изменение кинетики превращения при легировании.

На основании анализа уравнений классической теории зарождения и роста предложена аппроксимирующая формула, где подэкспоненциальный коэффициент уравнения Аврами

р=1-ехр(-А-г") (1)

имеет следующую зависимость от температуры изотермической выдержки Т и величины переохлаждения относительно температуры Ас| ДТ:

А = АТ2 • ехр

Т-(АТ) Т)

(2)

Найдены численные параметры предложенного уравнения (2) и значения коэффициента п для всех исследованных сталей, концентрационные зависимости от содержания Сг и N1. Показано, что изменение показателя степени а уравнения Аврами коррелирует с уровнем легирования, который определяет кинетику процессов образования перлита.

На основании полученных зависимостей коэффициентов уравнения Аврами (1) А(АТ,Т) и п для заранее выбранного состава стали можно построить изотермическую диаграмму. Рассчитанные таким образом изотермические диаграммы распада переохлажденного аустенита хромоникельмолибденовых сталей адекватно описывают экспериментальные данные, позволяя предсказать изменение устойчивости переохлажденного аустенита в области диффузионного распада при различном легировании Сг и N1.

При изучении кинетики изотермического распада переохлажденного аустенита дилатометрическим методом был обнаружен немонотонный, порционный характер изменения объемной скорости превращения (рис. 1,а). Характер изменения скорости перлитного превращения хромоникельмолибденовых сталей от времени изотермической выдержки

свидетельствует о неодновременности протекания распада по микрообъемам. Порционный характер распада переохлажденного аустенита наблюдается не только для доэвтектоидных сталей, в которых подобное изменение скорости превращения можно было бы связать с последовательным выделением избыточного феррита и перлита, но и для эвтектоидных сталей.

Для численного моделирования наблюдаемого эффекта в работе был проведен вычислительный эксперимент. Скорость распада была представлена как сумма двух элементарных процессов, каждый из которых описывался собственными параметрами уравнения Аврами. При определенном соотношении данных параметров характер изменения расчетной суммарной скорости превращения очень близок к экспериментально наблюдаемой скорости распада.

Выявлено, что изменение показателя степени уравнения Аврами имеет нелинейный характер зависимости от времени и связан со случайным, статистически неопределяемым наложением процессов превращения, протекающих в различных микрообъемах в данный момент времени. Поскольку экспериментально определяемое значение показателя степени уравнения Аврами является суммарным для процессов распада, протекающих по различным микрообъемам, то оно не может однозначно характеризовать кинетику распада переохлажденного аустенита. Тем не менее, для феноменологического описания кинетики фазовых превращений в сталях конкретного химического состава допустимо использовать усредненное по температурному и временному интервалам значение п, полученное экспериментально.

Для устранения влияния химической неоднородности образцы были подвергнуты трехкратному гомогенизирующему отжигу при Т=1170°С. Дилатометрическое исследование кинетики распада переохлажденного аустенита проводили многократно (до 6-8 раз) на одном и том же образце по

следующему режиму: аустенитизация при Т=900°С в течение 15 мин, изотермическая выдержка при Т=670°С до завершения перлитного распада. По мере увеличения кратности обработки наблюдается разделение кривой

Рис. 1. Зависимость объемной скорости перлитного превращения стали 38Х2НМ от времени изотермической выдержки при многократной перекристаллизации.

а) однократная перекристаллизация;

б) трехкратная перекристаллизация

объемной скорости распада от времени на все более ярко выраженные максимумы ( рис. 1,6). Поскольку процессы выделения избыточного феррита и перлита различны, имеют каждый свою кинетику, поэтому кривые объемных скоростей феррита и перлита могут накладываться или разделяться в зависимости от величины аустенитного зерна и различия в уровне микролегирования каждого отдельного зерна или, скорее, групп зерен. Наличие перегибов на кривых изменения скорости распада переохлажденного аустенита в области перлитного распада во времени свидетельствует о сложном характере данного процесса (рис. 1). По-видимому, это может быть вызвано различными причинами:

1) неоднородность распределения зародышей выделяющейся фазы по микрообъемам ( зернам ). Хотя предварительная гомогенизация и последующее термоциклирование уменьшают подобную неоднородность, но полностью ее снять они не могут;

2) неоднородность распределения мест зарождения в пределах одного зерна (микрообъема);

3) автокаталитичность эвтектоидного распада. На определенной стадии реакции, когда уже существует небольшая площадь поверхности перлит/аустенит, зарождение новых частиц протекает на ранее образовавшейся межфазной границе, т.е. не выполняется предположение о случайном зарождении,сделанное при выводе уравнения Аврами.

Все эти факторы влияют на протекание распада переохлажденного аустенита на стадии зарождения. Еще одной причиной, влияющей на характер изменения скорости распада переохлажденного аустенита, но уже на стадии роста и коагуляции частиц перлита, является

4) механическое столкновение перлитных колоний, что приводит к замедлению процесса. Это особенно заметно при больших долях превращения.

Таким образом, изменение скорости распада переохлажденного аустенита можно трактовать как последовательное протекание процесса фазового превращения в различных микрообъемах.

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КИНЕТИКИ БЕЙНИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ В КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЯХ В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

В процессе закалки в масло крупных деталей из среднелегированных конструкционных сталей в центральных точках сечения (на глубине 150...250 мм) наблюдается достаточно сильное замедление скорости охлаждения в конце процесса, что приводит к распаду переохлажденного аустенита в условиях, близких к изотермическому превращению. При этом уровень температур лежит в пределах (Мн+50°С)...(Мн-50°С). Для широко применяемых среднеуглеродистых конструкционных сталей данный температурный интервал составляет порядка 350...220°С, в котором происходит достаточно долгое пребывание центральных точек сечения массивной детали в области температур начала мартенситного превращения. При этом зачастую в промышленных поковках наблюдается большая величина разнозернистости, что должно влиять на кинетику распада аустенита по бейнитной ступени.

Исследована кинетика изотермического бейнитного превращения в интервале температур 220...450°С в хромоникельмолибденовьгх сталях, дополнительно легированных кремнием с различным исходным аустенитным зерном. Обнаружено, что кинетика бейнитного превращения не изменяет характера протекания при температурах ниже точки начала мартенситного превращения Мн. Так, в сталях типа 38ХНЭМФС в области температур 250-

320°С в процессе изотермической выдержки развивается бейпитное превращение, причем характер этого превращения и его кинетика не зависят от того, выше или ниже мартенситной точки оно происходит. В процессе охлаждения до температур ниже Мн мартенситное превращение протекает по атермическому механизму, на которое накладывается изотермическое бейнитное превращение, удовлетворительно описываемое уравнением Аврами.

В результате проведенных дилатометрических и магнитометрических исследований было обнаружено, что кинетика бейнитного превращения существенно зависит от размера аустенитного зерна. С уменьшением размера аустенитного зерна возрастает время образования 1% бейнита для всех исследованных сталей. При этом уменьшение размера аустенитного зерна стали 38ХШМФС с 55 мкм до 12 мкм увеличивает устойчивость переохлажденного аустенита в области температур бейнитного превращения в среднем в 3,5-4,5 раза. Этот эффект может быть обусловлен тем, что структура с мелким аустенитным зерном имеет большую удельную поверхность границ зерен и меньший относительный объем, в котором может происходить образование пластин бейнита, что приводит к увеличению инкубационного периода.

Как показал анализ зависимости скорости бейнитного превращения, протекающего в изотермических условиях, которая также имеет немонотонный характер изменения во времени выдержки, в процессе распада переохлажденного аустенита по мере протекания диффузии углерода активизируются все менее энергетически выгодные места зарождения. Локально неоднородное протекание распада переохлажденного аустенита экспериментально легко наблюдать, когда низка скорость превращения, т.е. когда мала движущая сила. В области минимальной устойчивости переохлажденного аустенита превращение протекает с максимальной скоростью и происходит слияние отдельных разновременных порций распада.

5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИ РЕАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ МАССИВНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Результаты, полученные при исследовании распада переохлажденного аустенита в изотермических условиях в области перлитного и бейнитного превращений, были положены в основу расчетных методик определения количества структурных составляющих при непрерывном охлаждении с постоянными или переменными скоростями охлаждения. Пересчет изотермических диаграмм в термокинетические может быть осуществлен на основе правила аддитивности Шейла, согласно которому показатель степени п уравнения Аврами должен быть постоянным во всем температурном и временном интервале распада переохлажденного аустенита. Именно для такого условия были рассчитаны значения зависящего от температуры подэкспоненциального коэффициента А уравнения Аврами (1). На основании полученных изотермических диаграмм исследованных сталей для постоянных скоростей охлаждения были построены расчетные термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита.

При экспериментальном построении термокинетических диаграмм был обнаружен немонотонный характер изменения объемной скорости превращения от температуры в области перлитного распада. По-видимому, это связано, как и в случае изотермического диффузионного превращения, с неоднородностью протекания процесса по микрообъемам и с последовательным включением механизмов превращения по мере понижения температуры, то есть по мере преодоления энергетических барьеров для поочередной активизации данных механизмов.

Поскольку окончательной термической обработкой крупных заготовок из сонструкционных сталей является обязательный высокий отпуск, то был изучен сомплекс механических свойств после отпуска с исходными мартенситной, Зейнитной и мартенситно-бейнитной структурами в хромониксльмолибденовых ¡талях, дополнительно легированных кремнием. В результате исследования механических свойств было обнаружено, что легирование кремнием до 1.5 % ювышает предел прочности мартенситной структуры с 1500 до 1750 МПа и Зейнитной структуры с 1300 до 1500 МПа при сохранении удовлетворительного /ровня ударной вязкости и пластичности (КСи=0.23Дж/м2 и 8=15 % ). Данные {фактографических исследований достаточно хорошо коррелируют с вменением дисперсности микроструктуры при легировании кремнием и ¡начениями ударной вязкости. Проведенные исследования показали герспективность увеличения содержания кремния в стали типа 38ХШМФА до ).8...1.5 %, что обеспечивает повышение прочностных характеристик без лшжения пластичности и ударной вязкости при формировании структур как лартенсита, так и бейнита.

Анализ результатов показывает, что максимальной прочностью обладает паль 38Х2НЗМА с мартенситно-бейнитной структурой, полученной при температуре 250°С и отпущенной при Т=500 °С. Формирование бейнитной структуры вызывает снижение предела прочности и условного предела текучести, по при этом значения указанных характеристик практически одинаковы с аналогичными характеристиками при исходной мартенситной лруктуре. Наибольшие показатели пластичности характерны для сталей с входной мартенсито-бейнитной структурой (рис. 2). Анализ полученных результатов позволяет предположить, что высокий комплекс прочности, тластичности, ударной вязкости в сталях со смешанными структурами тостигается за счет формирования оптимально фрагментированной микроструктуры. Как известно, это единственная характеристика, которая

одновременно приводит к повышению показателей прочности, пластичности и сопротивлению хрупким разрушениям. Проведенные рентгенографические исследования показали отсутствие остаточного аустенита в мартенситно-бейнитной структуре после отпуска, проведенного при температурах выше 400450 °С.

□ - бейнит, В - мартенсиг+бейнит, В - мартенсит

Рис. 2. Влияние исходной структуры на комплекс механических свойств стали

38ХНЭМФА

Таким образом, наличие гетерогенных мартенситно-бейнитных структур в сечении должно благоприятно сказаться на комплексе конструктивных свойств массивных деталей при условии достижения бейнитной прокаливаемости стали на глубину не менее 1/3 половины толщины изделия.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что объемная скорость распада переохлажденного аустенита порционно изменяется во времени как перлитного, так и бейнитного превращений, что отражает неодновременное протекание процесса фазового превращения но микрообьёмам. Показано, что мгновенный показатель

степени п уравнения Аврами имеет немонотонный характер развития во времени и не может служить однозначной характеристикой процесса распада переохлажденного аустенита. Усредненный по температурному и временному интервалам коэффициент п может быть использован для расчетного построения изотермических диаграмм с технически допустимой точностью.

2. Проведен сравнительный анализ подходов к описанию распада переохлажденного аустенита с феноменологической позиции, на основании чего предложено аппроксимирующее выражение для температурной зависимости кинетики перлитного распада, что позволяет количественно оценить устойчивость переохлажденного аустенита среднеуглеродистых хромоникельмолибденовых сталей при изменении содержания хрома от 0.5 до 3% и никеля от 0.7 до 4 %.

3. Исследован распад переохлажденного аустенита в хромоникельмолибденовых сталях, дополнительно легированных кремнием при температуре изотермической выдержки ниже точки начала мартенситного превращения. Выявлено, что в данных условиях в исследованных сталях протекает бейнитное превращение по кинетике, аналогичной для температур превращения выше мартенситной точки.

4. На примере среднеуглеродистых хромоникельмолибденовых сталей типа 38ХНЗМФС установлено, что уменьшение среднего размера аустенитного зерна увеличивает устойчивость переохлажденного аустенита в области температур бейнитного превращения. Увеличение величины инкубационного периода свидетельствует о статистически равномерном образовали зародышей бейнита по всему объему аустенитного зерна, т.е. о том, что границы зерен не участвуют в зарождении.

5. Показано, что в хромоникельмолибденовых сталях с гетерогенной мартенситно-бейнитной структурой после отпуска при Т=500 °С наблюдается

повышение пластичности и вязкости разрушения (iy=43 % и KCU=0.42 МДж/м2) по сравненшо со структурой и отпущенного мартенсита ( v|/=23 %, KCU=0.23 МДж/м2 ), и отпущенного бейнита (i|/=10 % и КСЦ=0.23 МДж/м2 ). Изменение пластических характеристик связано с формированием оптимальной структуры в результате неполного бейнитного превращения и выбором рациональных параметров проведенной термической обработки.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Беликов C.B., Кансафарова Т.А., Юдин Ю.В. Влияние размера аустенитного зерна на кинетику бейнитного превращения в сталях типа 35ХЮМФС / Региональная научно-техническая конференция "Новые материалы и технологии в машиностроении". Тюмень, 1997. С. 31.

2. Кансафарова Т.А., Беликов C.B., Юдин Ю.В. Измельчение аустенитного зерна сталей типа 35ХГОМФС. Там же^ С. 32.

3. Юдин Ю.В., Кансафарова Т.А., Гервасьев М.А. Исследование кинетики изотермического перлитного превращения в Cr-Ni-Mo сталях. XIV Уральская Школа металловедов-термистов: Тезисы докладов. Ижевск-Екатеринбург, 1998. С. 80.

4. Кансафарова Т.А., Беликов C.B., Юдин Ю.В. Влияние параметров термообработки на размер аустенитного зерна сталей типа 35ХНЭМФС. Там же. С. 82

5. Юдин Ю.В., Беликов C.B., Кансафарова Т.А. Бейнитное превращение в кремнистых Cr-Ni-Mo сталях области мартенситной точки. Там же, С.83.

Подписано в печать 18.11.98 Формат 60x84 1/16

Бумага типографская Офсетная печать Усл. п. л. 1,16

Уч.-изд. л. 0,91 Тираж 100 Заказ 276 Бесплатно

Издательство УГТУ 620002, Екатеринбург, Мира, 19 Ризография НИЧ УГТУ. 620002, Екатеринбург, Мира, 19