engineer, student
инженер, студент
PhD (Physics and Mathematics), researcher of Laboratory of Physics of Structural Transformations
кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории физики структурных превращений
Complex solid solution hardening of austenitic chrome-manganese steels by nitrogen and carbon is one of the most effective ways of production of high-nitrogen austenitic steels (HNS) without using special casting methods. To enhance the solubility of interstitials in the metal liquid state and suppress undesired secondary phases of Cr2N and Cr23C6, the carbide-forming elements (for instance, vanadium) are added to the HNS composition. By now, there are no experimental works on the age-hardening of ultrahigh-interstitial vanadium steels (more than 1 % wt.). In the present work, the authors used the X-ray structure analysis method, electron microscopy, and the uniaxial static tensile tests to study the effect of temperature (600 °С and 700 °С) and duration (0.5 h, 5 h) of age-hardening on the structure and mechanical properties of ultrahigh-interstitial vanadium-containing Cr–Mn steel (Fe–22Cr–26Mn–1.3V–0.7C–1.2N, N+C=1.9 % wt.). The experiments demonstrated that due to the complex decomposition (by intermittent and continuous mechanisms) of austenite saturated by interstitials, the aging at 600 °С and 700 °С is accompanied by a solid-solution hardening of the austenitic phase by carbonitrides Cr2(N, С) and (V,Cr)(N,С). The study identified that the increased temperature and prolongation of age-hardening stimulate the movement of intermittent decomposition front from the boundaries to the center of austenitic grains. (V,Cr)(N,С) particles formed by the continuous decomposition in the austenitic grains hinder the propagation of the reaction front, meanwhile, the large spherical (V,Cr)(N,C) and Cr2(N,C) particles, not dissolved after quenching, have little effect on its movement. At the chosen age-hardening modes, the yield strength of steel increases, and the fracture elongation decreases.
Комплексное твердорастворное упрочнение аустенитных хромомарганцевых сталей азотом и углеродом является одним из эффективных методов получения высокоазотистых аустенитных сталей (ВАС) без использования специальных методов литья. С целью повысить растворимость атомов внедрения в жидком металле и подавить образования нежелательных вторичных фаз Cr2N и Cr23C6 в ВАС добавляют карбидообразующие элементы (например, ванадий). К настоящему времени не проводилось комплексных экспериментальных работ, посвященных старению ванадиевых сталей, содержащих сверхвысокое количество атомов внедрения (более 1 масс. %). В работе с использованием методов рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии и одноосного статического растяжения изучено влияние температуры (600 и 700 °С) и продолжительности старения (0,5 и 5 ч) на фазовый состав и механические свойства ванадийсодержащей хромомарганцевой стали с высоким содержанием атомов азота и углерода (Fe-22Cr–26Mn–1,3V–0,7C–1,2N, N+C=1,9 масс. %). Экспериментально показано, что за счет реализации комплексного распада (по прерывистому и непрерывному механизмам) пересыщенного атомами внедрения аустенита старение при температурах 600 и 700 °С сопровождается дисперсионным твердением аустенитной фазы карбонитридами Cr2(N,С) и (V,Cr)(N,С). Установлено, что по мере увеличения температуры и продолжительности старения фронт прерывистого распада движется от границ в объем аустенитных зерен. Распространению фронта реакции препятствуют образовавшиеся в аустенитных зернах по непрерывному распаду частицы (V,Cr)(N,С), в то время как крупные сферические частицы (V,Cr)(N,С) и Cr2(N,C), не растворенные при закалке, слабо влияют на его движение. При выбранных режимах старения происходит увеличение значения условного предела текучести стали и уменьшение удлинения до разрушения.