ISSLEDOVANIE VLIYaNIYa DLITEL'NOSTI NAGREVA POD ZAKALKU I SKOROSTI OKhLAZhDENIYa NA STRUKTURU I TVERDOST' STALEY Fe-13%Cr, LEGIROVANNYKh AZOTOM

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследованы микроструктура, фазовый состав и твердость трех модельных азотсодержащих сталей 13Cr-(0,02—0,2)С-(0,09—0,14)N с разными содержаниями углерода и азота, в том числе микролегированных ванадием и ниобием, в состоянии после горячей пластической деформации прокаткой с последующей закалкой от разных температур. Проанализировано влияние скорости охлаждения при закалке (в воду, в масло, на воздухе) и влияние длительности выдержки при нагреве под закалку в интервале температур 900—1150 oC на структурно-фазовое состояние и твердость сталей. Результаты сопоставлены между собой (оценка влияния содержания С, N, V, Nb) и с литературными данными исследований сталей системы 13Cr-(0,14—0,5)С-(0—0,08)N после закалки по нескольким режимам. Выявлены особенности влияния содержания элементов карбидо- и нитридообразователей и вариаций режимов закалки на рост размера зерна при нагреве и образование остаточного аустенита, прирост и снижение твердости. Подтвержден ранее наблюдавшийся на сталях системы 13Cr-(0,14—0,5)С эффект влияния скорости охлаждения при закалке на положение максимума твердости на температурной шкале у двух изученных мартенситных сталей и показано, что ферритно-мартенситная сталь с содержанием ~40% феррита нечувствительна к скорости охлаждения. Предложены (по критериям размера зерна, твердости, отсутствия цепочек частиц избыточных фаз по границам зерен, отсутствию трещин при закалке) режимы закалки (температура, длительность выдержки, среда охлаждения) для трех азотсодержащих сталей (мартенситно-ферритная Cr-С-N-V и две мартенситные стали Cr-С-N-V/(V+Nb)).

About the authors

M. V Kostina

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН); ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ)

Email: mvk@imet.ac.ru
Москва; Москва

A. E Kudryashov

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН)

Москва

I. V Spitsina

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН)

Москва

R. S Fedortsov

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН)

Москва

V. S Kostina

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН)

Москва

References

  1. Berns, H. Manufacture and application of high nitrogen steels / H. Berns // ISIJ Int. 1996. V.36 (7). P.909—904.
  2. Simmons, J.W. Overview : high-nitrogen alloying of stainless steels / J.W. Simmons // Mater. Sci. Eng. Ser. A. 1996. V.207. P.159—169.
  3. Foct, J. Future developments and applications of nitrogen-bearing steels and stainless steels / J. Foct // Sadhana. 2003. V.28. P.731—737. (Pt. 3, 4).
  4. Speidel, M.O. Nitrogen Containing Austenitic Stainless Steels / M.O. Speidel // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2006. Bd.37. №10. S.875—880.
  5. Lo, K.H. Recent developments in stainless steels / K.H. Lo, C.H. Shek, J.K.L. Lai // Mater. Sci. Eng. 2009. V.65 (4—6). P.39—104.
  6. Bernsetal, H. High interstitial stainless austenitic steels / H. Bernsetal // Eng. Mater. 2013. DOI : 10.1007/978-3-642-33701-7, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
  7. Костина, М.В. Легированные азотом хромистые коррозионно-стойкие стали нового поколения / М.В. Костина, О.А. Банных, В.М. Блинов, А.В. Дымов // Материаловедение. 2001. №2. С.35—44.
  8. Pehlke, R.D. Solubility of nitrogen in liquid iron alloys. 1. Thermodynamics / R.D. Pehlke, J.F. Elliott // Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers. 1960. V.218. P.1088—1101.
  9. Окамото, М. Диаграмма фазового состояния системы Fe-Cr-N / М. Окамото, Т. Наито // Тэцу то хаганэ.1963. Т.49. №13. C.1915—1921 (57—63).
  10. M.V. Kostina, L.G. Rigina, V.S. Kostina, A.E. Kudryashov, R.S. Fedortsov, «Estimated nitrogen solubility and phase composition in Fe–13% Cr steel after its additional alloying with (Mn, Mo, V, Nb)». Russian Metallurgy (Metally). 2023. №3. P.322—333.
  11. Valasamudram, V. Attainment of nitrogen solubility, characteristic study and its effects on martensitic stainless steel using conventional method of melting in as cast condition / V. Valasamudram, J. Anburaj // Intern. J. Eng. Technol. 2018. V.7 (2.24). P.588—591. DOI : https://doi.org/10.14419/ijet.v7i2.24.12698.
  12. Speidel, M.O. High manganese, high nitrogen austenitic stainless steels : their strength and toughness ; Proceedings high manganese high nitrogen austenitic steels / M.O. Speidel, P.J. Uggowitzer. — Cincinnati, Ohio, USA. 1987 ; Chicago, Illinois, USA, 1992.
  13. Rashev, Ts. High nitrogen austenitic steels and stainless steels (manufacturing, properties and application) / Ts. Rashev // Intern. Monograph «High Nitrogen Steels» / eds. B. Raj, K. Mudali. — India : Intern. Sci. HNS Committee, 2004.
  14. Харьков, О.А. Оценка коррозионной стойкости азотсодержащей стали в условиях абразивного воздействия / О.А. Харьков, С.Ю. Мушникова, О.Н. Парменова // Вопросы материаловедения. 2020. №2(102) С.156—163. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2020-102-2-156-163.
  15. Григоренко, Г.М. Свойства сталей типа Х13, легированных азотом / Г.М. Григоренко, Ю.М. Помарин, В.В. Лакомский, В.Ю. Орловский, И.И. Алексеенко // Современная электрометаллургия. 2010. №4. С.26—29.
  16. Костина, М.В. Фазовые превращения в азотсодержащих сталях на основе 13%Cr / М.В. Костина, Л.Г. Ригина, А.Э. Кудряшов, В.С. Костина, Р.С. Федорцов, Г.С. Севальнев, Б.Б. Бубненков, И.В. Спицина // Металлы. 2024. №2. С.52—63.
  17. Костина, М.В. Исследование влияния горячей прокатки и температуры нагрева под закалку на структуру и твердость сталей Fe-13%Cr, легированных азотом, ванадием, ниобием / М.В. Костина, А.Э. Кудряшов, И.В. Спицина, Р.С. Федорцов, В.С. Костина // Металлы. 2024. №3. С.21—31.
  18. Костина, М.В. Обзор исследований коррозионностойких сталей на основе Fe -~13%Cr : термическая обработка, коррозионная- и износостойкость / М.В. Костина, Л.Г. Ригина, В.С. Костина, А.Э. Кудряшов, Р.С. Федорцов // Изв. вузов. Чер. металлургия. 2023. №66(1). С.8—26. DOI : 10.17073/0368-0797-2023-1-8-26.
  19. Rosemann, P. Einfluss der Warmebehandlung auf Mikrostruktur und Korrosionsverhalten kohlenstoffhaltiger nichtrostender Stahle / P. Rosemann, C. Muller, N. Kauss, T. Halle // Conference Paper. 2014. Bd.17. September. Werkstofftechnischen Kolloquium (Chemnitz). https://www.researchgate.net/publication/281243566.
  20. Гринберг, Е.М. Влияние скорости охлаждения при закалке на структуру и твердость сталей типа Х13 с различным содержанием углерода / Е.М. Гринберг, С.С. Гончаров, Д.А. Мова, Е.Ю. Кондаурова, Е.А. Суровцева // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2009. №3. URL : https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-skorosti-ohlazhdeniya-pri-zakalke-nastrukturu-i-tverdost-staley-tipa-h13-s-razlichnymsoderzhaniem-ugleroda (дата обращения: 14.05.2022).
  21. Xiao, Li. Effect of austenitising heat treatment on microstructure and properties of a nitrogen bearing martensitic stainless steel / Xiao Li, Yinghui Wei // Publ. De Gruyter. Open Phys. 2019.V.1. P.601—606.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences