DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2020.03.01

Аналіз деформаційного зміцнення ADI при температурах ізотермічного загартування

Kazbek Gogaev, Yuriy Podrezov, Sergey Voloshchenko, Mukafat Geibat ogly Askerov, Nikolay Minakov, Yuri Lugоvskoy

Анотація


Досліджено вплив температури ізотермічного загартування на механічні властивості ADI матеріалів. Термообробка дослідних зразків складалась з нагріву вище температури перетворення феритної складової в аустеніті і ізотермічного загартування при температурах від 280 до 380°С. У зазначених діапазонах температур вивчалися пластичні характеристики і параметри міцності зразків в залежності від режимів термообробки. Особливу увагу спрямовано на параметри деформаційного зміцнення. Встановлено, що при температурах ізотермічного гартування в діапазоні 330-360°С при пластичної деформації з'являється TRIP ефект, поява якого супроводжується високою швидкістю зміцнення, за рахунок перетворення залишкового аустеніту в мартенсит. Пластичні характеристики змінюються зі збільшенням температури гарту. При 280°С міцність і твердість металу максимальна, а пластичні властивості мінімальні. Механічні властивості дослідженого бейнітного чавуну, загартованого при різних температурах задовольняють вимогам ASTM 897-90 крім зразків загартованих при 400 ° С. Твердість, межа плинності, межа міцності зменшуються з підвищенням температури гарту, пластичність і ударна в'язкість збільшується. При стисненні спостерігається дві ділянки зміцнення: в області малих деформацій швидкість зміни напруги тим вище, чим нижче температура гарту, в області великих деформацій, навпаки, швидкість зміцнення значно вище в матеріалах, загартованих при більш високих температурах. Ефект пояснюється зміною механізму зміцнення від дислокаційного - при малих деформаціях до TRIP ефекту при великих.Досліджено вплив температури ізотермічного загартування на механічні властивості ADI матеріалів. Термообробка дослідних зразків становила з нагріву вище температури перетворення феритної складової в аустеніті і ізотермічного загартування при температурах від 280 до 380оС. У зазначених діапазонах температур вивчалися пластичні характеристики і параметри міцності зразків в залежності від режимів термообробки. Особливу увагу спрямовано на параметри деформаційного зміцнення. Встановлено, що при температурах ізотермічного гартування в діапазоні 330-360оС при пластичної деформації з'являється TRIP ефект, поява якого супроводжується високою швидкістю зміцнення, за рахунок перетворення залишкового аустеніту в мартенсит. Пластичні характеристики змінюються зі збільшенням температури гарту. При 280оС міцність і твердість металу максимальна, а пластичні властивості мінімальні. Механічні властивості дослідженого бейнітного чавуну, загартованого при різних температурах задовольняють вимогам ASTM 897-90 крім зразків загартованих при 400 ° С. Твердість, межа плинності, межа міцності зменшуються з підвищенням температури гарту, пластичність і ударна в'язкість збільшується. При стисненні спостерігається дві ділянки зміцнення: в області малих деформацій швидкість зміни напруги тим вище, чим нижче температура гарту, в області великих деформацій, навпаки, швидкість зміцнення значно вище в матеріалах, загартованих при більш високих температурах. Ефект пояснюється зміною механізму зміцнення від дислокаційного - при малих деформаціях до TRIP ефекту при великих.

Ключові слова


ізотермічна гарт; ADI матеріали; TRIP ефект; залишковий аустеніт; мартенсит; пластична деформація; температура гарту; бейнітний чавун

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Vashhenko K. I., Sofroni L. Magnievy`j chugun. Kiev, Mashgiz, 1960, 485 p.

Voloshhenko M. V. Termicheskaya obrabotka vy`sokoprochnogo chuguna. K., Gostekhizdat USSR, 1961, 97 p.

Najdek V. L., Gavrilyuk V. P., Neizhko I. G. Bejnitny`j vy`sokoprochny`j chugun. K., 2008, 140 p.

Kim H., Lee J., Barlat F., Kim D., Lee M.-G. Experiment and modeling to investigate the effect of stress state. strain and temperature on martensitic phase transformation in TRIP-assisted steel. Acta Materialia, 2015, 97, pp. 435-444, doi: 10.1016/j.actamat.2015.06.023.

Li X. H., Saal P., Gan W. M., Hoelzel M., Volk W., Petry W., Homann M. Strain-Induced Martensitic Transformation Kinetic in Austempered Ductile Iron (ADI). Metallurgical and Materials Transactions A, 2018, 49, pp. 94-104, doi: 10.1007/s11661-017-4420-3.

Gogayev K. O., Podrezov Yu. M., Voloshhenko S. M. Novy`e oblasti ispol`zovaniya vy`sokoprochny`kh chugunov. Nauka pro materi`ali: dosyagnennya ta perspektivi. T.1, K., Akademper., 2018, 652 p.

Yang C., Northwood D. O., Liu Ch. Effect of prior martensite on mechanical properties of austempered ductile iron. International Journal of Computational Methods and Experimental Measurements, 2018, Vol. 6, no. 3, pp. 455-462, doi: 10.2495/CMEM-V6-N3-455-462.

Babazadeh M., Pourasiabi H. Wear Characteristics of ADIs; A Comprehensive Review on Mechanisms and Effective Parameters. J. Basic. Appl. Sci. Res., 2013, 3(2), pp. 646-656.

Voloshhenko S. M. Bejni`tnij visokomi`cznij chavun dlya g`runtoobrobnoyi tekhni`ki. Agroperspektiva, 2006, 7, pp. 50-51.

Voloshhenko S. M., Gogaev K. O., Radchenko O. K., Askerov M. G., Varchenko V. T. Dosli`dzhennya vlastivostej visokomi`cznogo chavunu dlya lemeshi`v v zalezhnosti` vi`d khi`mi`chnogo skladu ta rezhimi`v termoobrobki. Zb.nauk.pracz` «Vi`snik Donbas`koyi derzhavnoyi mashinobudi`vnoyi akademi`yi», Kramatorsk, 2008, 1(11), pp. 56-61.

Voloshhenko S. M., Gogayev K. O., Radchenko O. K., Shejko O. I`., Askerov M. G. Sposi`b vigotovlennya modifi`katora. Patent Ukrayini № 88530. Byul. № 20-2009.

Voloshhenko S. M., Nepomnyashhij V. V., Askerov M. G., Mosina T. V., Bega N. D. Vliyanie termicheskoj obrabotki na fazovy`j sostav i svojstva vy`sokoprochnogo chuguna. Stal`, 2013, 8, pp. 64-69.

Gogaev K. O., Podrezov Y. M., Voloschenko S. M., Tkachenko I. V., Kovalenko M. V. The influence of temperature and loading conditions on wear parameters of bainitic cast iron. Problems of friction and wear, 2017, 3(76), pp. 42-51.

Antonecz` S. S., Voloshhenko S. M., Gogayev K. O., Miropol`skij O. M., Rezinka G. M., Semchuk G. I`. Robochij organ kul`tivatora. Patent Ukrayini № 99964. Byul. № 12. 05.06.15.

Gogayev K. O., Voloshhenko S. M. Bejni`tnij chavun dlya shvidkoznoshuvanikh zmi`nnikh detalej si`l`gosptekhni`ki. Vi`snik Naczi`onal`noyi akademi`yi nauk Ukrayini, 2015, 9, pp. 64-68.

Nofal A. Advances in the Metallurgy and Applications of ADI. Journal of Metallurgical Engineering (ME), 2012, Vol. 2, Issue 1, pp. 1-18.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Ващенко К. И., Софрони Л. Магниевый чугун. Киев: Машгиз., 1960. 485 с.
  2. Волощенко М. В. Термическая обработка высокопрочного чугуна. К.: Гостехиздат УССР, 1961. 97 с.
  3. Найдек В. Л., Гаврилюк В. П., Неижко И. Г. Бейнитный высокопрочный чугун. К., 2008. 140 с.
  4. Kim H., Lee J., Barlat F., Kim D., Lee M.-G. Experiment and modeling to investigate the effect of stress state. strain and temperature on martensitic phase transformation in TRIP-assisted steel. Acta Materialia. 2015. 97. P. 435-444. doi: 10.1016/j.actamat.2015.06.023.
  5. Li X. H., Saal P., Gan W. M., Hoelzel M., Volk W., Petry W., Homann M. Strain-Induced Martensitic Transformation Kinetic in Austempered Ductile Iron (ADI). Metallurgical and Materials Transactions A. 2018. 49. P. 94-104. doi: 10.1007/s11661-017-4420-3.
  6. Гогаєв К. О., Подрезов Ю. М., Волощенко С. М. Новые области использования высокопрочных чугунов. Наука про матеріали: досягнення та перспективи. Т.1. К.: Академпер., 2018. 652 c.
  7. Yang C., Northwood D. O., Liu Ch. Effect of prior martensite on mechanical  properties of austempered ductile iron. International Journal of Computational Methods and Experimental Measurements. 2018. Vol. 6. No. 3. P. 455-462. doi: 10.2495/CMEM-V6-N3-455-462.
  8. Babazadeh M., Pourasiabi H. Wear Characteristics of ADIs; A Comprehensive Review on Mechanisms and Effective Parameters. J. Basic. Appl. Sci. Res. 2013. 3(2). P. 646-656.
  9. Волощенко С. М. Бейнітний високоміцний чавун для ґрунтообробної техніки. Агроперспектива. 2006. № 7. С. 50-51.
  10. Волощенко С. М., Гогаев К. О., Радченко О. К., Аскеров М. Г., Варченко В. Т. Дослідження властивостей високоміцного чавуну для лемешів в залежності від хімічного складу та режимів термообробки. Зб.наук.праць «Вісник Донбаської державної машинобудівної академії». Краматорськ. 2008. № 1(11). С. 56-61.
  11. Волощенко С. М., Гогаєв К. О., Радченко О. К., Шейко О. І., Аскеров М. Г. Спосіб виготовлення модифікатора. Патент України № 88530. Бюл. № 20-2009.
  12. Волощенко С. М., Непомнящий В. В., Аскеров М. Г., Мосина Т. В., Бега Н. Д. Влияние термической обработки на фазовый состав и свойства высокопрочного чугуна.  Сталь. 2013. № 8. С. 64-69.
  13. Гогаев К. А., Подрезов Ю. Н., Волощенко С. М., Гринкевич К. Є., Ткаченко И. В., Коваленко М. В. Влияние температуры и условий нагружения на характеристики износа бейнитного чугуна. Проблеми тертя та зношування. 2017. №3(76). С. 42-51.
  14. Антонець С. С., Волощенко С. М., Гогаєв К. О., Миропольский О. М., Резинка Г. М., Семчук Г. І. Робочий орган культиватора. Патент України № 99964.  Бюл. № 12 05.06.15.
  15. Гогаєв К. О., Волощенко С. М. Бейнітний чавун для швидкозношуваних змінних деталей сільгосптехніки. Вісник Національної академії наук України. 2015. № 9. С. 64-68.
  16. Nofal A. Advances in the Metallurgy and Applications of ADI. Journal of Metallurgical Engineering (ME). 2012. Vol. 2. Issue 1. Р. 1-18.