Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур
Исследовано влияние высокого давления при предварительной деформации на образование аустенита при нагреве деформированной стали 30ХГСН2А в межкритическом интервале (МКИ) температур. Деформация в условиях высокого давления обеспечивает большую плотность мест зарождения аустенита – высокоугловых грани...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2005
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70112 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур / М.В. Дегтярев, Т.И. Чащухина, Л.М. Воронова // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 67-71. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859666608953229312 |
|---|---|
| author | Дегтярев, М.В. Чащухина, Т.И. Воронова, Л.М. |
| author_facet | Дегтярев, М.В. Чащухина, Т.И. Воронова, Л.М. |
| citation_txt | Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур / М.В. Дегтярев, Т.И. Чащухина, Л.М. Воронова // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 67-71. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Исследовано влияние высокого давления при предварительной деформации на образование аустенита при нагреве деформированной стали 30ХГСН2А в межкритическом интервале (МКИ) температур. Деформация в условиях высокого давления обеспечивает большую плотность мест зарождения аустенита – высокоугловых границ, приводя к повышению скорости и полноты превращения. Это вызывает кажущееся снижение температуры АС3. В условиях изотермического нагрева предварительная деформация под высоким давлением не влияет на температуру начала образования аустенита (АС1).
Effect of high pressure at preliminary deformation on austenite formation upon heating the deformed steel 30ХГСН2А in the intercritical temperature range (ITR) has been investigated. Deformation under high pressure ensures a high density of sites for austenite origination, i.e. the large-angle incoherent grain boundaries, thus increasing the rate and completeness of transformation. As a result, the temperature AC3 seems decreasing. During the isothermal heating the preliminary deformation under high pressure does not influence the temperature of initial austenite formation (AC1).
|
| first_indexed | 2025-11-30T12:02:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1
67
PACS: 81.30.Kf, 81.40.Vw
М.В. Дегтярев, Т.И. Чащухина, Л.М. Воронова
ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ
ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ СТАЛИ 30ХГСН2А НА ОБРАЗОВАНИЕ
АУСТЕНИТА В МЕЖКРИТИЧЕСКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР
Институт физики металлов УрО РАН
ул. С. Ковалевской, 18, г. Екатеринбург, 620219, Россия
E-mail: highpress@imp.uran.ru
Исследовано влияние высокого давления при предварительной деформации на обра-
зование аустенита при нагреве деформированной стали 30ХГСН2А в межкрити-
ческом интервале (МКИ) температур. Деформация в условиях высокого давления
обеспечивает большую плотность мест зарождения аустенита – высокоугловых
границ, приводя к повышению скорости и полноты превращения. Это вызывает
кажущееся снижение температуры АС3. В условиях изотермического нагрева
предварительная деформация под высоким давлением не влияет на температуру
начала образования аустенита (АС1).
Структурное состояние стали существенно влияет на процесс образова-
ния аустенита при нагреве [1,2]. Увеличение дефектности исходной струк-
туры повышает скорость и полноту α−γ-превращения в МКИ температур и
одновременно интенсифицирует рекристаллизацию непревращенного фер-
рита. Отжиг при температуре ниже температуры АС1 стали, имеющей после
деформации прокаткой и сдвигом под давлением одинаковую твердость и
средний размер элементов структуры, показал, что развитие рекристаллиза-
ции зависит от квазигидростатического давления при деформации [3].
Целью работы было исследование влияния высокого давления при дефор-
мации в наковальнях Бриджмена на образование аустенита в МКИ температур.
Сталь 30ХГСН2А после улучшения (закалки и отпуска при 650°С, 60 min)
деформировали сдвигом под давлением 10−11 GPa и перекрестной прокат-
кой. Расчетная степень деформации при сдвиге составила е = 3.5 и е = 6.5, а
при прокатке е = 3.5. Затем образцы нагревали в соляной ванне с выдержка-
ми от 1.5 до 240 min и охлаждали в воде. Объемную долю аустенита опреде-
ляли по количеству мартенсита в структуре после закалки. После деформа-
ции с е = 3.5 и е = 6.5 твердость и размер элементов структуры составили
соответственно 4.5 и 7 GPa; 0.15 и 0.05 µm. В результате сдвига под давле-
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1
68
нием с обеими степенями деформации структура стали образована микро-
кристаллитами с высокоугловой разориентировкой по границам. После про-
катки в структуре наблюдаются как микрокристаллиты, так и дислокацион-
ные ячейки с малоугловой разориентировкой.
Объемная доля аустенита возрастает с увеличением выдержки при 750ºС
(рис. 1), достигая максимума после отжига в течение 60 min (90 и 85% соот-
ветственно после сдвига с е = 3.5 и прокатки). В ходе дальнейшей выдержки
доля аустенита уменьшается, но и после 240 min она на 10−20% выше рав-
новесного значения. В образцах, деформированных сдвигом под давлением
с е = 3.5, после всех выдержек доля образовавшегося аустенита на 5−20%
больше, чем в образцах, деформированных прокаткой с той же степенью.
После выдержки 10 min и более твердость стали коррелирует с объемной
долей мартенсита в структуре (рис. 2).
Рис. 1. Влияние исходного состояния стали 30ХГСН2А на кинетику образования
аустенита при 750°С: • − без деформации; ♦ − прокатка с e = 3.5; ◊ − сдвиг с е = 3.5;
∆ − сдвиг с е = 6.5
Рис. 2. Твердость после закалки из МКИ стали 30ХГСН2А с различным исходным
состоянием: • − без деформации; ♦ − прокатка с e = 3.5; ◊ − сдвиг с е = 3.5; ∆ −
сдвиг с е = 6.5
Увеличение степени деформации до е = 6.5 в условиях высоких давлений
существенно ускоряет α−γ-превращение, и максимум достигается после вы-
держки 3 min. Объемная доля аустенита при этом составляет 95−100% [2].
То есть такая деформация приводит к кажущемуся снижению температуры
АС3 от 770 (определенной дилатометрически в недеформированной стали) до
750°С. Образовавшийся аустенит оказывается метастабильным, поскольку
при увеличении выдержки его объемная доля уменьшается.
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1
69
Высокое давление при деформации вызывает ускорение образования и
увеличение доли метастабильного аустенита, но не влияет на время выдерж-
ки, приводящей к образованию его максимального количества.
Увеличение степени деформации в исследованных пределах приводит к
снижению точки АС3.
Доля аустенита в первые минуты выдержки должна быть пропорциональ-
на количеству образовавшихся зародышей, т.е. мест зарождения. После де-
формации сдвигом и прокаткой с е = 3.5 твердость стали, отражающая плот-
ность деформационных дефектов, была одинаковой. При этом в структуре
после прокатки при равных размерах доля микрокристаллитов, а следова-
тельно, и высокоугловых границ меньше, чем после сдвига. Значит, большая
полнота превращения в стали, деформированной сдвигом под давлением, не
может быть объяснена, как в [1], большей общей плотностью дефектов. После
сдвига с е = 6.5 микрокристаллиты в 3 раза мельче, чем после сдвига с е = 3.5,
и аустенита образовалось больше. Следовательно, полнота превращения со-
ответствует плотности высокоугловых границ в исходной структуре.
Степень деформации и давление не оказывают существенного влияния на
растворение карбидной фазы при изотермической выдержке в МКИ. Обога-
щение аустенита углеродом, проходящее с увеличением выдержки, приво-
дит к более высокой твердости закаленной стали при равной объемной доле
мартенсита (рис. 2) и появлению остаточного аустенита после выдержки
30 min и более.
В ряде работ, например [1], обнаружено, что предварительная холодная
деформация приводит к снижению температуры АС1.
Температура начала образования аустенита в стали 30ХГСН2А, опреде-
ленная дилатометрическим методом, составила 715°С. Образцы нагревали
при 720; 710 и 700°С с выдержками от 1.5 до 240 min и последующей закал-
кой в воде. Сравнивали развитие превращения при изотермическом нагреве
стали 30ХГСН2А после следующих обработок: 1 – улучшения без деформа-
ции; 2 – улучшения и перекрестной прокатки с е = 3.5; 3 – закалки на мар-
тенсит, гидроэкструзии с противодавлением с е = 0.6 и отпуска при 200°С,
60 min; 4 – улучшения и сдвига под давлением с е = 6.5. Дефектность струк-
туры оценивали по твердости стали, которая после исходных обработок со-
ставляла соответственно 2.7; 4.5; 5.4 и 7 GPa.
Аустенит образуется при изотермической выдержке как выше, так и ниже
температуры АС1, определенной дилатометрически, независимо от исходной
обработки. Образованию аустенита в изотермических условиях всегда
предшествует инкубационный период. С увеличением степени деформации
инкубационный период уменьшается, а при снижении температуры сущест-
венно увеличивается (таблица).
При 710−720°С в деформированной стали, содержащей большую плот-
ность дефектов, аустенит образуется быстрее и в большем количестве (осо-
бенно после обработки 4), чем в недеформированной. Снижение температуры
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1
70
Таблица
Изменение объемной доли аустенита (%) в стали 30ХГСН2А
в процессе изотермической выдержки вблизи температуры АС1
Продолжительность выдержки, minТемпература
изотермической
выдержки, °С
Обработка
1.5 10 60 240
1 0 0 20 20
2 0 10 30 −720
3 0 5 25 25
1 − 0 < 1 5
2 − < 1 7 10
3 − < 1 7 10710
4 − 5 10 10
1 − 0 < 1 < 1
2 − 0 < 1 < 1
3 − 0 < 1 < 1700
4 − < 1 < 1 < 1
нивелирует этот эффект. При 700°С во время инкубационного периода,
превышающего 10 min, деформированная (обработки 2 и 3) сталь рекри-
сталлизуется, и к началу образования аустенита дефектность структуры
понижается до близкого уровня. Обработка 4 обусловливает после такого
нагрева рекристаллизованную структуру с ферритным зерном размером
0.5 µm. В стали с такой субмикрозернистой структурой инкубационный пе-
риод образования аустенита заметно короче (таблица). Однако, независимо
от исходной обработки, объемная доля аустенита, образовавшегося при
700°С, составляет около 1%. При температуре ниже 700°С образование ау-
стенита не обнаружено.
Таким образом, приложение высокого квазигидростатического давления
при деформации увеличивает полноту α−γ-превращения при нагреве в МКИ,
тем самым приводя к снижению точки АС3. В условиях изотермического на-
грева предварительная деформация под высоким давлением не влияет на
температуру начала образования аустенита АС1.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 04-03-96132
и гранта поддержки ведущих научных школ НШ-778.2003.
1. С.С. Дьяченко, Образование аустенита в железоуглеродистых сплавах, Метал-
лургия, Москва (1982).
2. Т.И. Чащухина, М.В. Дегтярев, Л.М. Воронова, Л.С. Давыдова, В.П. Пилюгин,
ФММ 87, № 1, 64 (1999).
3. Т.И. Чащухина, М.В. Дегтярев, Л.М. Воронова, Л.С. Давыдова, В.П. Пилюгин,
ФММ 91, № 5, 75 (2001).
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1
71
M.V. Degtyarov, T.I. Chashchukhina, L.M. Voronova
EFFECT OF HIGH PRESSURE AT PRELIMINARY COLD
DEFORMATION OF STEEL 30ХГСН2А ON AUSTENITE FORMATION
IN INTERCRITICAL TEMPERATURE RANGE
Effect of high pressure at preliminary deformation on austenite formation upon heating
the deformed steel 30ХГСН2А in the intercritical temperature range (ITR) has been in-
vestigated. Deformation under high pressure ensures a high density of sites for austenite
origination, i.e. the large-angle incoherent grain boundaries, thus increasing the rate and
completeness of transformation. As a result, the temperature AC3 seems decreasing. Dur-
ing the isothermal heating the preliminary deformation under high pressure does not in-
fluence the temperature of initial austenite formation (AC1).
Fig. 1. Influence of the initial state of steel 30ХГСН2А on kinetics of austenite formation
at 750°C: • − no deformation; ♦ − rolling with e = 3.5; ◊ − shear with е = 3.5; ∆ − shear
with е = 6.5
Fig. 2. Hardness of the ITR quenched steel 30ХГСН2А of different initial state: • − no
deformation; ♦ − rolling with e = 3.5; ◊ − shear with е = 3.5; ∆ − shear with е = 6.5
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70112 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T12:02:10Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дегтярев, М.В. Чащухина, Т.И. Воронова, Л.М. 2014-10-28T19:38:13Z 2014-10-28T19:38:13Z 2005 Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур / М.В. Дегтярев, Т.И. Чащухина, Л.М. Воронова // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 67-71. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.30.Kf, 81.40.Vw https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70112 Исследовано влияние высокого давления при предварительной деформации на образование аустенита при нагреве деформированной стали 30ХГСН2А в межкритическом интервале (МКИ) температур. Деформация в условиях высокого давления обеспечивает большую плотность мест зарождения аустенита – высокоугловых границ, приводя к повышению скорости и полноты превращения. Это вызывает кажущееся снижение температуры АС3. В условиях изотермического нагрева предварительная деформация под высоким давлением не влияет на температуру начала образования аустенита (АС1). Effect of high pressure at preliminary deformation on austenite formation upon heating the deformed steel 30ХГСН2А in the intercritical temperature range (ITR) has been investigated. Deformation under high pressure ensures a high density of sites for austenite origination, i.e. the large-angle incoherent grain boundaries, thus increasing the rate and completeness of transformation. As a result, the temperature AC3 seems decreasing. During the isothermal heating the preliminary deformation under high pressure does not influence the temperature of initial austenite formation (AC1). Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 04-03-96132 и гранта поддержки ведущих научных школ НШ-778.2003. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур Вплив високого тиску при попередній холодній деформації сталі 30ХГСН2А на утворення аустеніту в міжкритичному інтервалі температур Effect of high pressure at preliminary cold deformation of steel 30ХГСН2А on austenite formation in intercritical temperature range Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур Дегтярев, М.В. Чащухина, Т.И. Воронова, Л.М. |
| title | Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур |
| title_alt | Вплив високого тиску при попередній холодній деформації сталі 30ХГСН2А на утворення аустеніту в міжкритичному інтервалі температур Effect of high pressure at preliminary cold deformation of steel 30ХГСН2А on austenite formation in intercritical temperature range |
| title_full | Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур |
| title_fullStr | Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур |
| title_full_unstemmed | Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур |
| title_short | Влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30ХГСН2А на образование аустенита в межкритическом интервале температур |
| title_sort | влияние высокого давления при предварительной холодной деформации стали 30хгсн2а на образование аустенита в межкритическом интервале температур |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70112 |
| work_keys_str_mv | AT degtârevmv vliânievysokogodavleniâpripredvaritelʹnoiholodnoideformaciistali30hgsn2anaobrazovanieaustenitavmežkritičeskomintervaletemperatur AT čaŝuhinati vliânievysokogodavleniâpripredvaritelʹnoiholodnoideformaciistali30hgsn2anaobrazovanieaustenitavmežkritičeskomintervaletemperatur AT voronovalm vliânievysokogodavleniâpripredvaritelʹnoiholodnoideformaciistali30hgsn2anaobrazovanieaustenitavmežkritičeskomintervaletemperatur AT degtârevmv vplivvisokogotiskupripoperedníiholodníideformacíístalí30hgsn2anautvorennâaustenítuvmížkritičnomuíntervalítemperatur AT čaŝuhinati vplivvisokogotiskupripoperedníiholodníideformacíístalí30hgsn2anautvorennâaustenítuvmížkritičnomuíntervalítemperatur AT voronovalm vplivvisokogotiskupripoperedníiholodníideformacíístalí30hgsn2anautvorennâaustenítuvmížkritičnomuíntervalítemperatur AT degtârevmv effectofhighpressureatpreliminarycolddeformationofsteel30hgsn2aonausteniteformationinintercriticaltemperaturerange AT čaŝuhinati effectofhighpressureatpreliminarycolddeformationofsteel30hgsn2aonausteniteformationinintercriticaltemperaturerange AT voronovalm effectofhighpressureatpreliminarycolddeformationofsteel30hgsn2aonausteniteformationinintercriticaltemperaturerange |