Loading...

Ученые объяснили аномалию фазового превращения в стали
Piqsels

Российские ученые установили причину аномалии мартенситного превращения, которая наблюдается в сталях некоторых структурных классов при закалочном охлаждении. Результаты исследования позволили предложить способ устранения этой аномалии. Результаты опубликованы в журнале Materials.

Известно, что оптимальные свойства сталей формируются в результате термической обработки, состоящей из закалки и отпуска. Режим термической обработки — ее температура и выдержка — существенно влияет на структурное состояние стали, а следовательно, на ее характеристики. В процессе закалки появляется структура мартенсита, а при отпуске наблюдается ее частичный распад. Одним из методов изучения фазовых превращений при термической обработке является построение температурной зависимости температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) материала. Максимумы значения ТКЛР позволяют выявить температурные интервалы фазовых переходов. Для сплава ЧС-139 этим методом была обнаружена аномалия мартенситного превращения: там, где на графике температурной зависимости ТКЛР должен быть один пик, соответствующий формированию структуры мартенсита, их оказалось два. Причины этой аномалии оставались неизвестны. Материаловеды из Российского университета дружбы народов исследовали этот эффект, объяснили его причину и предложили способ устранения аномалии мартенситного превращения.

Ведущий инженер-технолог Института инновационных инженерных технологий РУДН Ксения Базалеева вместе со своими коллегами высказала предположение о том, что наблюдаемая аномалия связана с «расщеплением» мартенситного превращения на два, а природа этого расщепления имеет диффузионный характер: в процессе термической обработки стали состав сплава не успевает гомогенизироваться.

Методом построения температурной зависимости ТКЛР материаловеды исследовали аномалию мартенситного превращения на трех сталях: ЭК-181, ЭП-823 и ЧС-139. Все эти стали относятся к одному ферритно-мартенситному структурному классу, но имеют разную концентрацию легирующих элементов. Ученые установили, что только в стали ЧС-139, которая имеет максимальную степень легирования, аномалия мартенситного превращения резко выражена.

Известно, что степень легирования стали влияет на скорость диффузионных процессов в ней: чем выше степень легирования, тем ниже скорость диффузии. Увеличение концентрации легирующих элементов приводит к торможению гомогенизации твердого раствора при высоких температурах. Температура мартенситного превращения зависит от состава твердого раствора. Неоднородность состава твердого раствора приводит к тому, что при закалочном охлаждении накладываются превращения разных по составу твердых растворов, каждое из них имеет свой температурный интервал.

«Увеличение времени выдержки и температуры нагрева позволило установить, что расщепление пика можно устранить путем гомогенизации твердого раствора», — прокомментировала Ксения Базалеева.


Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.