Вивчення структурно-фазового стану та механічних властивостей високопластичних надміцних сталей Fe-Mn-Al-C. Повідомлення 2
The article considers the thermodynamics of phase formation in equilibrium conditions in high-strength steels of the new generation Fe-20Mn-xAl-1C (x = 5–12 wt.%) and technological features of obtaining experimental samples of these steels. The analysis of their chemical composition, structure and f...
Saved in:
| Date: | 2023 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/86 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471934147788800 |
|---|---|
| author | Верзілов, О. П. Семенко, А. Ю. Ворон, М. М. Шемет, В. Ж. |
| author_facet | Верзілов, О. П. Семенко, А. Ю. Ворон, М. М. Шемет, В. Ж. |
| author_sort | Верзілов, О. П. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-01-05T20:39:13Z |
| description | The article considers the thermodynamics of phase formation in equilibrium conditions in high-strength steels of the new generation Fe-20Mn-xAl-1C (x = 5–12 wt.%) and technological features of obtaining experimental samples of these steels. The analysis of their chemical composition, structure and features of phase composition and the presence of non-metallic inclusions in them is carried out.
A preliminary estimate of the formation of crystalline phases in the Quaternary Fe-Mn-Al-C system was performed using calculation programs. According to the calculations the FCC phase (austenite) begins to stand out in the melt at a temperature of 1400 °C. Cementite, carbides and ferrite are released at lower temperatures. The molar fraction of these phases significantly depends on the concentration of manganese. Calculations of phase equilibria correlate well with the literature data. That is, for alloys containing more than 20 wt.% manganese at a concentration of aluminum 4–5 wt.% and carbon up to 1 wt.% is characterized by the reaction of primary crystallization of austenite (FCC): L → g.
During the research, samples of experimental alloys were obtained. Analyzing the mechanical properties of the samples, it can be seen that to obtain in the cast state alloys with a minimum level of mechanical and technological properties, it is necessary to prevent both high content of aluminum and carbon with a manganese content of about 20 wt.%. When increasing the manganese content to 24–25 wt.%, the greatest strength and ductility are provided at an aluminum and carbon content of about 10 wt.% and 1 wt.% in accordance.
The observed trends indicate a significant influence of elements, the content of which depends on the formation of к-carbides. However, in addition to their obvious presence, the size, morphology and distribution of all structural-phase components of alloys are also important factors influencing the mechanical properties of alloys. For this reason, a preliminary assessment of the structure of the experimental samples was performed. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:25Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-86 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:25Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-862024-01-05T20:39:13Z Study of structural-phase state and mechanical properties of high-plastic high-strength Fe-Mn-Al-C steels. Part 2 Вивчення структурно-фазового стану та механічних властивостей високопластичних надміцних сталей Fe-Mn-Al-C. Повідомлення 2 Верзілов, О. П. Семенко, А. Ю. Ворон, М. М. Шемет, В. Ж. Fe-Mn-Al-C structure phase composition chemical composition non-metallic inclusions Fe-Mn-Al-C структура фазовий склад хімічний склад неметалеві включення The article considers the thermodynamics of phase formation in equilibrium conditions in high-strength steels of the new generation Fe-20Mn-xAl-1C (x = 5–12 wt.%) and technological features of obtaining experimental samples of these steels. The analysis of their chemical composition, structure and features of phase composition and the presence of non-metallic inclusions in them is carried out. A preliminary estimate of the formation of crystalline phases in the Quaternary Fe-Mn-Al-C system was performed using calculation programs. According to the calculations the FCC phase (austenite) begins to stand out in the melt at a temperature of 1400 °C. Cementite, carbides and ferrite are released at lower temperatures. The molar fraction of these phases significantly depends on the concentration of manganese. Calculations of phase equilibria correlate well with the literature data. That is, for alloys containing more than 20 wt.% manganese at a concentration of aluminum 4–5 wt.% and carbon up to 1 wt.% is characterized by the reaction of primary crystallization of austenite (FCC): L → g. During the research, samples of experimental alloys were obtained. Analyzing the mechanical properties of the samples, it can be seen that to obtain in the cast state alloys with a minimum level of mechanical and technological properties, it is necessary to prevent both high content of aluminum and carbon with a manganese content of about 20 wt.%. When increasing the manganese content to 24–25 wt.%, the greatest strength and ductility are provided at an aluminum and carbon content of about 10 wt.% and 1 wt.% in accordance. The observed trends indicate a significant influence of elements, the content of which depends on the formation of к-carbides. However, in addition to their obvious presence, the size, morphology and distribution of all structural-phase components of alloys are also important factors influencing the mechanical properties of alloys. For this reason, a preliminary assessment of the structure of the experimental samples was performed. В статті розглянуто термодинаміку утворення фаз в умовах рівноваги в надміцних сталях нового покоління Fe-20Mn-xAl-1C (х = 5–12 %мас.) та технологічні особливості одержання експериментальних зразків цих сталей. Проведено аналіз їх хімічного складу, структури та особливостей фазового складу і наявності неметалевих включень в них. Здійснено попередню оцінку утворення кристалічних фаз у четвертинній системі Fe-Mn-Al-C за допомогою розрахункових програм. Відповідно до розрахунків ГЦК фаза (аустеніт) починає виділятися у розплаві при температурі 1400 °C. Цементит, карбіди і ферит виділяються при більш низьких температурах. Молярна доля цих фаз суттєво залежить від концентрації марганцю. Розрахунки фазових рівноваг добре корелюють з літературними даними. Тобто для сплавів, що містять більше 20 %мас. марганцю при концентрації алюмінію 4–5 %мас. і вуглецю до 1 %мас., характерна реакція первинної кристалізації аустеніту (ГЦК): L → g. В ході проведення досліджень було одержано зразки експериментальних сплавів.  Аналізуючи механічні властивості зразків, відмічено, що для одержання в литому стані сплавів з мінімальним рівнем механічних та технологічних властивостей, необхідно запобігати одночасно високому вмісту алюмінію та вуглецю при вмісті марганцю близько 20 %мас. При збільшенні вмісту марганцю до 24–25 %мас., найбільша міцність і пластичність забезпечуються при вмісті алюмінію та вуглецю на рівні близько 10 %мас. та 1 %мас. відповідно. Відмічені тенденції вказують на значний вплив елементів, від вмісту яких залежить формування к-карбідів. Тим не менш, крім їх очевидної наявності, важливими факторами впливу на механічні властивості сплавів є також розміри, морфологія та розподіл усіх структурно-фазових складових сплавів. З цієї причини було проведено попередню оцінку будови експериментальних зразків. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-06-09 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/86 10.15407/steelcast2021.04.060 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 29 No. 4 (2021): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 29 № 4 (2021): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/86/86 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | Fe-Mn-Al-C структура фазовий склад хімічний склад неметалеві включення Верзілов, О. П. Семенко, А. Ю. Ворон, М. М. Шемет, В. Ж. Вивчення структурно-фазового стану та механічних властивостей високопластичних надміцних сталей Fe-Mn-Al-C. Повідомлення 2 |
| title | Вивчення структурно-фазового стану та механічних властивостей високопластичних надміцних сталей Fe-Mn-Al-C. Повідомлення 2 |
| title_alt | Study of structural-phase state and mechanical properties of high-plastic high-strength Fe-Mn-Al-C steels. Part 2 |
| title_full | Вивчення структурно-фазового стану та механічних властивостей високопластичних надміцних сталей Fe-Mn-Al-C. Повідомлення 2 |
| title_fullStr | Вивчення структурно-фазового стану та механічних властивостей високопластичних надміцних сталей Fe-Mn-Al-C. Повідомлення 2 |
| title_full_unstemmed | Вивчення структурно-фазового стану та механічних властивостей високопластичних надміцних сталей Fe-Mn-Al-C. Повідомлення 2 |
| title_short | Вивчення структурно-фазового стану та механічних властивостей високопластичних надміцних сталей Fe-Mn-Al-C. Повідомлення 2 |
| title_sort | вивчення структурно-фазового стану та механічних властивостей високопластичних надміцних сталей fe-mn-al-c. повідомлення 2 |
| topic | Fe-Mn-Al-C структура фазовий склад хімічний склад неметалеві включення |
| topic_facet | Fe-Mn-Al-C structure phase composition chemical composition non-metallic inclusions Fe-Mn-Al-C структура фазовий склад хімічний склад неметалеві включення |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/86 |
| work_keys_str_mv | AT verzílovop studyofstructuralphasestateandmechanicalpropertiesofhighplastichighstrengthfemnalcsteelspart2 AT semenkoaû studyofstructuralphasestateandmechanicalpropertiesofhighplastichighstrengthfemnalcsteelspart2 AT voronmm studyofstructuralphasestateandmechanicalpropertiesofhighplastichighstrengthfemnalcsteelspart2 AT šemetvž studyofstructuralphasestateandmechanicalpropertiesofhighplastichighstrengthfemnalcsteelspart2 AT verzílovop vivčennâstrukturnofazovogostanutamehaníčnihvlastivostejvisokoplastičnihnadmícnihstalejfemnalcpovídomlennâ2 AT semenkoaû vivčennâstrukturnofazovogostanutamehaníčnihvlastivostejvisokoplastičnihnadmícnihstalejfemnalcpovídomlennâ2 AT voronmm vivčennâstrukturnofazovogostanutamehaníčnihvlastivostejvisokoplastičnihnadmícnihstalejfemnalcpovídomlennâ2 AT šemetvž vivčennâstrukturnofazovogostanutamehaníčnihvlastivostejvisokoplastičnihnadmícnihstalejfemnalcpovídomlennâ2 |