Влияние старения на фазовый состав и механические свойства ванадийсодержащей высокоазотистой стали

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.