Визначення здатності до дисперсійного твердіння нової штампової сталі з регульованим аустенітним перетворенням
The chemical composition of the stamping steel for high operating temperatures (above 700 °C) with controlled austenitic transformation during operation (CATO) was adjusted to implement its hardening by the dispersion hardening (aging) mechanism. The base steel was chosen as 3Х3Н8М7Ф, in wh...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-3-1 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Репозитарії
Metal Science and Treatment of Metals| _version_ | 1856543773257891840 |
|---|---|
| author | Grabovskiy, V.Ya. Lysytsia, O.V. |
| author_facet | Grabovskiy, V.Ya. Lysytsia, O.V. |
| author_sort | Grabovskiy, V.Ya. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-10-23T09:11:45Z |
| description | The chemical composition of the stamping steel for high operating temperatures (above 700 °C) with controlled austenitic transformation during operation (CATO) was adjusted to implement its hardening by the dispersion hardening (aging) mechanism. The base steel was chosen as 3Х3Н8М7Ф, in which quenching and subsequent aging did not lead to such hardening. It was taken into account that in order to implement dispersion hardening, CATO steels should have a predominantly austenitic (rather than martensitic) structure in the hardened state, which was not provided for the base steel. As a result of changes in the content of Mn, Ni and C in the base steel, it was determined that the required conditions are met by CATO steel of grade 4Х3Н3Г6М7Ф (95 % austenite after quenching with a predominantly ferrite base in the annealed state). The experiments have established the ability of this steel to harden with ageing. Strength growth was determined by high-temperature tensile tests immediately after aging (without intermediate cooling of samples to room temperature), which is a feature of testing steels with CATO. The highest strength growth (compared to the quenched state) is provided by heat treatment in the following mode: quenching 1150 °C, 2 hours, oil and subsequent aging 725 °C, 2 hours (at a test temperature of 750 °C, s0,2 increases to 674 MPa, sВ to 697 MPa). This hardening is due to the release of dispersed particles of the Laves phase of Fe2Mo and carbide of type VC during aging. In the aged state, the steel retains its austenitic structure at high temperatures, and when cooled below 200 °C, it undergoes a γ → α transformation according to martensitic kinetics and acquires a hardness of 49 HRC. The achieved high-temperature (700...900 °C) strength characteristics of 4Х3Н3Г6М7Ф steel are twice as high as those of the high-temperature die steel 5Х3В3МФС (DI23) and are not inferior to the heat-resistant alloy ХН35ВТЮ (EI787). This makes it possible to effectively use it instead of commercially available heat-resistant martensitic die steels at operating temperatures above 700 °C. |
| first_indexed | 2025-09-24T17:41:13Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.localhost:article-273 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:46Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.localhost:article-2732023-10-23T09:11:45Z Determination of the dispersion hardening ability of a new die steel with controlled austenitic transformation Визначення здатності до дисперсійного твердіння нової штампової сталі з регульованим аустенітним перетворенням Grabovskiy, V.Ya. Lysytsia, O.V. штампова сталь з РАПЕ легування гартування аустенітна структура дисперсійне твердіння високотемпературна міцність die steels CATO alloying, quenching austenitic structure dispersion hardening high-temperature strength The chemical composition of the stamping steel for high operating temperatures (above 700 °C) with controlled austenitic transformation during operation (CATO) was adjusted to implement its hardening by the dispersion hardening (aging) mechanism. The base steel was chosen as 3Х3Н8М7Ф, in which quenching and subsequent aging did not lead to such hardening. It was taken into account that in order to implement dispersion hardening, CATO steels should have a predominantly austenitic (rather than martensitic) structure in the hardened state, which was not provided for the base steel. As a result of changes in the content of Mn, Ni and C in the base steel, it was determined that the required conditions are met by CATO steel of grade 4Х3Н3Г6М7Ф (95 % austenite after quenching with a predominantly ferrite base in the annealed state). The experiments have established the ability of this steel to harden with ageing. Strength growth was determined by high-temperature tensile tests immediately after aging (without intermediate cooling of samples to room temperature), which is a feature of testing steels with CATO. The highest strength growth (compared to the quenched state) is provided by heat treatment in the following mode: quenching 1150 °C, 2 hours, oil and subsequent aging 725 °C, 2 hours (at a test temperature of 750 °C, s0,2 increases to 674 MPa, sВ to 697 MPa). This hardening is due to the release of dispersed particles of the Laves phase of Fe2Mo and carbide of type VC during aging. In the aged state, the steel retains its austenitic structure at high temperatures, and when cooled below 200 °C, it undergoes a γ → α transformation according to martensitic kinetics and acquires a hardness of 49 HRC. The achieved high-temperature (700...900 °C) strength characteristics of 4Х3Н3Г6М7Ф steel are twice as high as those of the high-temperature die steel 5Х3В3МФС (DI23) and are not inferior to the heat-resistant alloy ХН35ВТЮ (EI787). This makes it possible to effectively use it instead of commercially available heat-resistant martensitic die steels at operating temperatures above 700 °C. Виконано корегування хімічного складу штампової сталі для високих температур експлуатації (вище 700 °С) з регульованим аустенітним перетворенням при експлуатації (РАПЕ) для реалізації її зміцнення за механізмом дисперсійного твердіння (старіння). За базову обрана сталь 3Х3Н8М7Ф, в якій гартування та наступне старіння не призводило до такого зміцнення. Враховано, що для реалізації дисперсійного твердіння сталі з РАПЕ слід в загартованому стані забезпечити переважно аустенітну (а не мартенситну) структуру, що не забезпечувалося для базової сталі. В результаті зміни в цій сталі вмісту Mn, Ni та C визначено, що потрібним умовам задовольняє сталь 4Х3Н3Г6М7Ф (95 % аустеніту після гартування при переважно феритній основі у відпаленому стані). Встановлена здатність вказаної сталі зміцнюватись при старінні. Зростання міцності визначали за високотемпературними випробуваннями на розтяг після старіння (без проміжного охолодження зразків до кімнатної температури), що є особливістю випробувань сталей з РАПЕ. Найбільше зміцнення (порівняно з загартованим станом) забезпечує термічна обробка за режимом: гартування 1150 °С, 2 години, масло та наступне старіння 725 °С, 2 години (при температурі випробувань 750 °С s0,2 зростає до 674 МПа, sВ до 697 МПа). Таке зміцнення відбувається за рахунок виділення при старінні дисперсних частинок фази Лавеса типу Fe2Mo та карбіду типу VС. В зістареному стані сталь зберігає аустенітну структуру при високих температурах, а при охолодженні нижче 200 °С відбувається γ → α перетворення за мартенситною кінетикою і набуває твердості 49 HRC. За досягнутими характеристиками високотемпературної (700…900 °С) міцності сталь 4Х3Н3Г6М7Ф вдвічі перевищує високотеплостійку штампову сталь 5Х3В3МФС (ДИ23) і не поступається жароміцному сплаву ХН35ВТЮ (ЭИ787). Це забезпечує можливість ефективного використання її замість серійних теплостійких штампових сталей мартенситного класу при температурах експлуатації вище 700 °С. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2023-09-30 Article Article application/pdf https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-3-1 10.15407/mom2023.03.003 Scientific Technical Journal; Vol. 29 No. 3 (2023): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 3-11 Науково-технічний журнал; Том 29 № 3 (2023): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 3-11 2664-2441 2073-9583 10.15407/mom2023.03 uk https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-3-1/2023-3-1 Copyright (c) 2023 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | штампова сталь з РАПЕ легування гартування аустенітна структура дисперсійне твердіння високотемпературна міцність Grabovskiy, V.Ya. Lysytsia, O.V. Визначення здатності до дисперсійного твердіння нової штампової сталі з регульованим аустенітним перетворенням |
| title | Визначення здатності до дисперсійного твердіння нової штампової сталі з регульованим аустенітним перетворенням |
| title_alt | Determination of the dispersion hardening ability of a new die steel with controlled austenitic transformation |
| title_full | Визначення здатності до дисперсійного твердіння нової штампової сталі з регульованим аустенітним перетворенням |
| title_fullStr | Визначення здатності до дисперсійного твердіння нової штампової сталі з регульованим аустенітним перетворенням |
| title_full_unstemmed | Визначення здатності до дисперсійного твердіння нової штампової сталі з регульованим аустенітним перетворенням |
| title_short | Визначення здатності до дисперсійного твердіння нової штампової сталі з регульованим аустенітним перетворенням |
| title_sort | визначення здатності до дисперсійного твердіння нової штампової сталі з регульованим аустенітним перетворенням |
| topic | штампова сталь з РАПЕ легування гартування аустенітна структура дисперсійне твердіння високотемпературна міцність |
| topic_facet | штампова сталь з РАПЕ легування гартування аустенітна структура дисперсійне твердіння високотемпературна міцність die steels CATO alloying quenching austenitic structure dispersion hardening high-temperature strength |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-3-1 |
| work_keys_str_mv | AT grabovskiyvya determinationofthedispersionhardeningabilityofanewdiesteelwithcontrolledaustenitictransformation AT lysytsiaov determinationofthedispersionhardeningabilityofanewdiesteelwithcontrolledaustenitictransformation AT grabovskiyvya viznačennâzdatnostídodispersíjnogotverdínnânovoíštampovoístalízregulʹovanimaustenítnimperetvorennâm AT lysytsiaov viznačennâzdatnostídodispersíjnogotverdínnânovoíštampovoístalízregulʹovanimaustenítnimperetvorennâm |