DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2020.04.04

Вплив вмісту марганцю на кількість залишкового аустеніту та механічні властивості ADI після різних режимів ізотермічного гартування

Kazbek Gogaev, Sergey Voloshchenko, Mukafat Geibat ogly- Askerov, Yuriy Podrezov, Mykola Minakov, Yuriy Lugovskiy

Анотація


Досліджено вплив вмісту марганцю на фазовий склад та механічні властивості ADI матеріалів після ізотермічного загартування в діапазоні температур 310 -380 оС . Результати рентгеноструктурних досліджень показали, що за цих умов гартування вміст мартенситної фази збільшується з підвищенням температури гартування.  Встановлено, ,що збільшення вмісту марганцю  сприяє збільшенню кількості залишкового аустеніту за однакових умов гартування. Це сприяє посиленню дії TRIP ефекту на процеси зміцнення.   Показано, що при однакових умовах гартування вищу границю плинності мають ADI з малим вмістом Mn, тоді, як твердість вища у зразків з великим вмістом. Різна чутливість цих характеристик зміцнення до вмісту Mn пояснюється посиленням дії TRIP ефекту на швидкість зміцнення на початковій ділянці кривої навантаження в матеріалах з високим вмістом марганцю.  Наслідком цього є підвищений рівень твердості в матеріалах з більш високим вмістом марганцю. Натомість, такі матеріали демонструють більш низькі механічні характеристики, які визначаються в момент руйнування. Деформація до руйнування та ударна в’язкість зменшуються практично вдвічі через окрихчуючу дією цього елементу. Вплив марганцю на границю втоми менш суттєвий, оскільки схильність до окрихчення компенсується фазовими перетвореннями в голові тріщини, яке сприяє виникненню стискаючих напружень біля вершини тріщини, і стримує її розповсюдження при втомі. Зважаючи на те, що марганець посилює дію TRIP ефекту але погіршує опір руйнуванню, в роботі пропонується використовувати чавун з підвищеним вмістом Mn  у виробах землеоброблювальної техніки, які працюють в умовах зношування  але не піддаються екстремальним навантаженням. 


Ключові слова


ADI матеріали; легування марганцем ізотермічна гарт; TRIP ефект; залишковий аустеніт; мартенсит; механічні властивості

Повний текст:

PDF

Посилання


Otsuka К., Ren X. Physical metallurgy of Ti–Ni–based shape memory alloys. Progress in Materials Science, 2005, Vol. 50, pp. 511-678, doi: 10.1016/j.pmatsci.2004.10.001.

Ramarolahy A., Castany Philippe, Prima F., Laheurte P., Péron Isabelle, et al. Microstructure and mechanical behavior of superelastic Ti-24Nb-0.5O and Ti-24Nb-0.5N biomedical alloys. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 2012, 9, pp. 83-90, doi: 10.1016/j.jmbbm.2012.01.017.

Blondé R., Jimenez-Melero E., Zhao L., Wright J. P., Brück E., Van der Zwaag S., van Dijk N. H. Mechanical stability of individual austenite grains in TRIP steel studied by synchrotron X-ray diffraction during tensile loading. Materials Science & Engineering, 2014, A618, рр. 280–287, doi: 10.1016/j.msea.2014.09.008.

DeMoor E., Gibbs P. J., Speer J. G., Matlock D. K. Strategies for third generation advanced high strength steel development. AIST Trans, 2010, 7, pp. 133–144.

Lee K. Y. Tensile properties of different chemical compositions for TRIP-assisted multiphase steel for automobile structures. Int. J. Automot. Technol., 2008, 9, pp. 87–93, doi: 10.1007/s12239-008-0011-z.

Gogaev K. O., Podrezov Yu. M., Voloshchenko S. M. Novie oblasty ispolzovanyia vysokoprochnykh chuhunov. Nauka pro materialy: dosiagnennia ta perspektyvy, Vol. 1. Redkol. Labanov ta in; NAN Ukrainy. K., Akademper., 2018. 652 p.

Adel Nofal. Advances in the Metallurgy and Applications of ADI. Journal of Metallurgical Engineering (ME), 2013, Vol. 2, Issue 1, рр. 1-18

Saal P., Meier L., Li X. H., Hofmann M., Hoelzel M., Wagner J. N. and Volk W. In Situ Study of the Influence of Nickel on the Phase Transformation Kinetics in Austempered Ductile Iron. Metall. Mater. Trans. A, 2016, Vol. 47, pp. 661-671, doi: 10.1007/ s11661-015-3261-1.

Li X. H., Saal P., Gan W. M., Hoelzel M., Volk W., Petry W. and Hofmann M. Strain-Induced Martensitic Transformation Kinetic in Austempered Ductile Iron (ADI). Metall. Mater. Trans. A, 2017, doi:10.1007/s11661-017-4420-3.

Raghavan V. and Antia D. The driving force for martensitic transformations in low alloy steels. Metallurgical and Materials Transactions A, 1996, Vol. 27, no. 4, pp. 1127–1132, doi: 10.1007/BF02649781.

Kowalski A., Biel-Gołaska M. Shaping the Structure and Properties of ADI with High Mn Content through Changes in Chemical Composition and Heat Treatment. Advanced Materials Research, 1997, Vol. 4-5, pp. 259-268, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.4-5.259.

Bublykov V. B., Yasynskiy A. A., Syroporshnev L. N., Kozak D. S., Bachynskiy Yu. D. Vlyianye soderzhanyia margantsa i skorosty ohlazhdenyia na krystallyzatsyu, strukturoobrazovanie y mekhanycheskie svoistva vysokoprochnoho chuhuna. Protsessi lytia, 2009, 6, pp. 28-34.

Luhovskiy Yu. F. Metodika ustalostnyh ispytanyi kompozitsyonykh materyalov pri izghibe poluchenyh elekronno-luchevym ispareniem. Problemy spets. Elektrometallurhiy, 1987, 4, pp. 61–65.

Podrezov Yu. M., Voloshchenko S. M., Gogaev K. O., Minakov M. V. Vpliv temperatury izotermichnoho gartuvania na deformatsiine zmitsnenia ADI. Metaloznavstvo ta obrobka metaliv, 2020, 1, pp. 15-22.

Gogaev K., Podrezov Y., Voloshchenko S., Askerov M., Minakov N., Lugovskoy Y. Analysis of strain hardening of ADI at isothermal hardening temperatures. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: New solutions in modern technology. – Kharkiv: NTU "KhPI", 2020, no. 1 (3), pp. 3–8, doi:10.20998/2413-4295.2020.03.01.

Mylman Yu. N., Halanov O. N., Chuhunova S. Y., Honcharova Y. V. Opredelenie mekhanicheskykh svoistv maloplastichnyh materyalov metodom indentirovaniya. Ceramics 50, Polish ceramic bulletin 12 . Krakov. Izd-vo polskoi akademyy nauk, 1996, pp. 95-102.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Otsuka К., Ren X. Physical metallurgy of Ti–Ni–based shape memory alloys. Progress in Materials Science. 2005. Vol. 50. P. 511-678. doi: 10.1016/j.pmatsci.2004.10.001.
  2. Ramarolahy A., Castany Philippe, Prima F., Laheurte P., Péron Isabelle, et al. Microstructure and mechanical behavior of superelastic Ti-24Nb-0.5O and Ti-24Nb-0.5N biomedical alloys. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. 2012. 9. P. 83-90. doi: 10.1016/j.jmbbm.2012.01.017.
  3. Blondé R., Jimenez-Melero E., Zhao L., Wright J. P., Brück E., Van der Zwaag S., van Dijk N. H. Mechanical stability of individual austenite grains in TRIP steel studied by synchrotron X-ray diffraction during tensile loading. Materials Science & Engineering. 2014. A618. P. 280–287. doi: 10.1016/j.msea.2014.09.008.
  4. DeMoor E., Gibbs P. J., Speer J. G., Matlock D. K. Strategies for third generation advanced high strength steel development. AIST Trans. 2010. 7. P. 133–144.
  5. Lee K. Y. Tensile properties of different chemical compositions for TRIP-assisted multiphase steel for automobile structures. Int. J. Automot. Technol. 2008. 9. P. 87–93. doi: 10.1007/s12239-008-0011-z.
  6. Гогаєв К. О., Подрезов Ю. М., Волощенко С. М. Новые области использования высокопрочных чугунов. Наука про матеріали: досягнення та перспективи. Т.1. Редкол.: Лабанов та ін; НАН України. К.: Академпер., 2018. 652c.
  7. Adel Nofal. Advances in the Metallurgy and Applications of ADI. Journal of Metallurgical Engineering (ME). 2013. Vol. 2. Issue 1. P. 1-18
  8. Saal P., Meier L., Li X. H., Hofmann M., Hoelzel M., Wagner J. N. and Volk W. In Situ Study of the Influence of Nickel on the Phase Transformation Kinetics in Austempered Ductile Iron. Metall. Mater. Trans. A. 2016. Vol. 47. P. 661-671. doi: 10.1007/ s11661-015-3261-1.
  9. Li X. H., Saal P., Gan W. M., Hoelzel M., Volk W., Petry W. and Hofmann M. Strain-Induced Martensitic Transformation Kinetic in Austempered Ductile Iron (ADI). Metall. Mater. Trans. A. 2017. doi:10.1007/s11661-017-4420-3.
  10. Raghavan V. and Antia D. The driving force for martensitic transformations in low alloy steels. Metallurgical and Materials Transactions A. 1996. Vol. 27. no. 4. P. 1127–1132. doi: 10.1007/BF02649781.
  11. Kowalski A., Biel-Gołaska M. Shaping the Structure and Properties of ADI with High Mn Content through Changes in Chemical Composition and Heat Treatment. Advanced Materials Research. 1997. Vol. 4-5. P. 259-268. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.4-5.259.
  12. Бубликов В. Б., Ясинский А. А., Сыропоршнев Л. Н., Козак Д. С., Бачинский Ю. Д. Влияние содержания марганца и скорости охлаждения на кристаллизацию, структурообразование и механические свойства высокопрочного чугуна. Процессы литья. 2009. № 6. С. 28-34.
  13. Луговской Ю. Ф. Методика усталостных испытаний композиционных материалов при изгибе полученных элекронно-лучевым испарением. Проблемы спец. Электрометаллургии. 1987. №4. С. 61–65.
  14. Подрезов Ю. М., Волощенко С. М., Гогаєв К. О., Мінаков М. В. Вплив температури ізотермічного гартування на деформаційне зміцнення ADI. Металознавство та обробка металів. 2020. № 1. С.15-22.
  15. Гогаев К. А., Подрезов Ю. Н., Волощенко С. М., Аскеров М. Г., Минаков Н. В., Луговской Ю. Ф. Анализ деформационного упрочнения ADI при температурах изотермической закалки. Вестник Национального технического университета «ХПИ». Серия: Новые решения в современных технологиях. – Харьков: НТУ «ХПИ». 2020. № 1 (3). С. 3-8.doi:10.20998/2413-4295.2020.03.01.
  16. Мильман Ю. Н., Галанов О. Н., Чугунова С. И., Гончарова И. В. Определение механических  свойств малопластичных материалов методом индентирования. Ceramics 50, Polish ceramic bulletin 12. Краков: изд-во польской академии наук. 1996. С.95-102