Структурно-фазові характеристики та механічні властивості TWIP-сталі Fe-24Mn-11Al-1,4C
TWIP steels belong to a number of modern innovative structural materials that combine a high level of mechanical characteristics and low density, which brings their specific strength closer to the level of titanium alloys. Such steels usually do not contain deficient components and they are suitable...
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/2023-4-5 |
| 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_ | 1856543778697904128 |
|---|---|
| author | Voron, M.M. Semenko, A.Yu. Tymoshenko, A.M. Shemet, V.Zh. |
| author_facet | Voron, M.M. Semenko, A.Yu. Tymoshenko, A.M. Shemet, V.Zh. |
| author_sort | Voron, M.M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-03-15T09:49:19Z |
| description | TWIP steels belong to a number of modern innovative structural materials that combine a high level of mechanical characteristics and low density, which brings their specific strength closer to the level of titanium alloys. Such steels usually do not contain deficient components and they are suitable for wide commercial industrial production. The most high-strength alloys include around 20-30 % Mn (wt.), around 10 % (wt.) Al and 1% (wt.) C. Such chemical composition brings them closer to the three-phase region, in which austenite, ferrite and k-carbides can simultaneously exist. According to this, it is possible to change mechanical characteristics of such alloys in a wide range only by heat treatment. Although in practice the best results are shown by a combination of deformation and heat treatment.
The Manuscript presents a study of changes in the structural and phase characteristics and mechanical properties of the Fe-24Mn-11Al-1,4C alloy, prepared by electroslag melting, in its initial state, after deformation and annealing, and after deformation with subsequent hardening and aging. A fractographic analysis of the studied samples destruction places was also carried out. It is shown that the original sample obtained by electroslag remelting has the highest plasticity and the lowest strength, which is explained by combination of largest alloying of austenite and as-cast microstructure. The deformed and annealed sample is characterized by a pronounced fine-grained structure in which carbides are separated along the grain boundaries. Such a sample exhibits a strength greater than 1.1 GPa and the lowest ductility of 4.26 %. The deformed sample after quenching and aging has a similar structure, but the carbide inclusions are much finer, and the alloying rate of austenite is higher than the previous one. Such a sample shows the highest strength of more than 1.2 GPa and plasticity of 8.6 %. |
| first_indexed | 2025-09-24T17:41:14Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.localhost:article-288 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:50Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.localhost:article-2882024-03-15T09:49:19Z Structural-phase characteristics and mechanical properties of TWIP steel Fe-24Mn-11Al-1,4C Структурно-фазові характеристики та механічні властивості TWIP-сталі Fe-24Mn-11Al-1,4C Voron, M.M. Semenko, A.Yu. Tymoshenko, A.M. Shemet, V.Zh. TWIP-сталі лиття деформаційна та термічна обробка структурно-фазові характеристики фрактографія механічні властивості TWIP-steels casting deformation and heat treatment structural and phase characteristics fractography mechanical properties TWIP steels belong to a number of modern innovative structural materials that combine a high level of mechanical characteristics and low density, which brings their specific strength closer to the level of titanium alloys. Such steels usually do not contain deficient components and they are suitable for wide commercial industrial production. The most high-strength alloys include around 20-30 % Mn (wt.), around 10 % (wt.) Al and 1% (wt.) C. Such chemical composition brings them closer to the three-phase region, in which austenite, ferrite and k-carbides can simultaneously exist. According to this, it is possible to change mechanical characteristics of such alloys in a wide range only by heat treatment. Although in practice the best results are shown by a combination of deformation and heat treatment. The Manuscript presents a study of changes in the structural and phase characteristics and mechanical properties of the Fe-24Mn-11Al-1,4C alloy, prepared by electroslag melting, in its initial state, after deformation and annealing, and after deformation with subsequent hardening and aging. A fractographic analysis of the studied samples destruction places was also carried out. It is shown that the original sample obtained by electroslag remelting has the highest plasticity and the lowest strength, which is explained by combination of largest alloying of austenite and as-cast microstructure. The deformed and annealed sample is characterized by a pronounced fine-grained structure in which carbides are separated along the grain boundaries. Such a sample exhibits a strength greater than 1.1 GPa and the lowest ductility of 4.26 %. The deformed sample after quenching and aging has a similar structure, but the carbide inclusions are much finer, and the alloying rate of austenite is higher than the previous one. Such a sample shows the highest strength of more than 1.2 GPa and plasticity of 8.6 %. TWIP-сталі відносяться до ряду сучасних інноваційних конструкційних матеріалів, які поєднують в собі високий рівень механічних характеристик та низьку густину, що наближає їх питому міцність до рівня титанових сплавів. Такі сталі зазвичай не містять дефіцитних компонентів та є придатними для широкого промислового виробництва. До найбільш високоміцних належать сплави, які містять від 20 до 30 % мас. марганцю, близько 10 % мас. алюмінію та 1% мас. вуглецю. Такий хімічний склад наближує їх до трифазної області, в якій одночасно можуть існувати аустеніт, ферит і к-карбіди. Завдяки цьому можливо змінювати механічні характеристики таких сплавів в широкому діапазоні лише термічною обробкою, хоча на практиці кращі результати показує комбінація деформаційної та термічної обробки. В роботі представлено дослідження зміни структурно-фазових характеристик і механічних властивостей сплаву Fe-24Mn-11Al-1,4C електрошлакової виплавки у вихідному стані, після деформації та відпалу і після деформації з подальшим гартуванням та старінням. Також проведено фрактографічний аналіз місць руйнування досліджуваних зразків. Показано, що вихідний зразок, одержаний електрошлаковим переплавом має найвищу пластичність та найнижчу міцність, що пояснюється найбільшою легованістю аустеніту і корелює з найвищою мікротвердістю. Деформований та відпалений зразок характеризується явно вираженою дрібнозернистою структурою в якій по межах зерен відбувається виділення карбідів. Такий зразок проявляє міцність більше 1,1 ГПа та найнижчу пластичність 4,26 %. Деформований зразок після гартування і старіння має схожу структуру, проте карбідні виділення є значно дрібнішими, а легованість аустеніту є вищою за попередній. Такий зразок проявляє найвищу міцність більше 1,2 ГПа та пластичність 8,6 %. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2023-12-11 Article Article application/pdf https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-5 10.15407/mom2023.04.050 Scientific Technical Journal; Vol. 29 No. 4 (2023): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 50-57 Науково-технічний журнал; Том 29 № 4 (2023): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 50-57 2664-2441 2073-9583 10.15407/mom2023.04 uk https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-5/2023-4-5 Copyright (c) 2023 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | TWIP-сталі лиття деформаційна та термічна обробка структурно-фазові характеристики фрактографія механічні властивості Voron, M.M. Semenko, A.Yu. Tymoshenko, A.M. Shemet, V.Zh. Структурно-фазові характеристики та механічні властивості TWIP-сталі Fe-24Mn-11Al-1,4C |
| title | Структурно-фазові характеристики та механічні властивості TWIP-сталі Fe-24Mn-11Al-1,4C |
| title_alt | Structural-phase characteristics and mechanical properties of TWIP steel Fe-24Mn-11Al-1,4C |
| title_full | Структурно-фазові характеристики та механічні властивості TWIP-сталі Fe-24Mn-11Al-1,4C |
| title_fullStr | Структурно-фазові характеристики та механічні властивості TWIP-сталі Fe-24Mn-11Al-1,4C |
| title_full_unstemmed | Структурно-фазові характеристики та механічні властивості TWIP-сталі Fe-24Mn-11Al-1,4C |
| title_short | Структурно-фазові характеристики та механічні властивості TWIP-сталі Fe-24Mn-11Al-1,4C |
| title_sort | структурно-фазові характеристики та механічні властивості twip-сталі fe-24mn-11al-1,4c |
| topic | TWIP-сталі лиття деформаційна та термічна обробка структурно-фазові характеристики фрактографія механічні властивості |
| topic_facet | TWIP-сталі лиття деформаційна та термічна обробка структурно-фазові характеристики фрактографія механічні властивості TWIP-steels casting deformation and heat treatment structural and phase characteristics fractography mechanical properties |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-5 |
| work_keys_str_mv | AT voronmm structuralphasecharacteristicsandmechanicalpropertiesoftwipsteelfe24mn11al14c AT semenkoayu structuralphasecharacteristicsandmechanicalpropertiesoftwipsteelfe24mn11al14c AT tymoshenkoam structuralphasecharacteristicsandmechanicalpropertiesoftwipsteelfe24mn11al14c AT shemetvzh structuralphasecharacteristicsandmechanicalpropertiesoftwipsteelfe24mn11al14c AT voronmm strukturnofazovíharakteristikitamehaníčnívlastivostítwipstalífe24mn11al14c AT semenkoayu strukturnofazovíharakteristikitamehaníčnívlastivostítwipstalífe24mn11al14c AT tymoshenkoam strukturnofazovíharakteristikitamehaníčnívlastivostítwipstalífe24mn11al14c AT shemetvzh strukturnofazovíharakteristikitamehaníčnívlastivostítwipstalífe24mn11al14c |