ISSLEDOVANIE VLIYaNIYa GORYaChEY PROKATKI I TEMPERATURY NAGREVA POD ZAKALKU NA STRUKTURU I TVERDOST' STALEY Fe-13%Cr, LEGIROVANNYKh AZOTOM, VANADIEM, NIOBIEM

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Исследованы микроструктура и фазовый состав, твердость трех модельных азотсодержащих сталей с 13%Cr, 0,02—0,2%С, 0,10—0,12%N, микролегированных ванадием и ниобием. Стали находились в разных вариантах структурного состояния: после горячей пластической деформа ции (ковка и прокатка) и после закалки горячедеформированного металла от температур 800—1150 °C. Результаты сопоставлены с литературными данными измерений твердости российских и зарубежных сталей системы Fe-13%Cr-С(0,14—0,5%) после закалки от температур в указан ном диапазоне, известными диаграммами Fe-13%Cr-C(0,1 и 0,2%). Сделана оценка размера зерна при нагревах под закалку во взаимосвязи с фактором растворения частиц избыточных фаз при нагревах. В том числе при анализе использованы данные, ранее полученные авторами методом дифференциальной сканирующей калориметрии, о процессах, протекающих в этих сталях при нагреве. Показана роль азота в изученных сталях для расширения высокотемпературной обла сти существования аустенита. Выявлено влияние легирования ванадием и дополнительного (к ванадию) легирования ниобием на интенсивность упрочнения сталей с 13%Cr и сдерживание роста зерна.

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)

Email: email@example.com
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. Зубченко, А.С. Марочник сталей и сплавов / А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский [и др.] ; 2-е изд. — М. : Машиностроение, 2003. 784 с.
  2. Bösing, I. Influence of heat treatment on the microstructure and corrosion resistance of martensitic stainless steel / I. Bösing, L. Cramer, M. Steinbacher, H.W. Zoch, J. Thöming, M. Baune // AIP 2019. V.9. P.1—9. Art.065317. DOI : 10.1063/1.5094615.
  3. Scheuer, C.J. Effects of heat treatment conditions on microstructure and mechanical properties of AISI 420 steel / C.J. Scheuer, R.A. Fraga, R.P. Cardoso, S.F. Brunatto // 21 CBECIMAT — Congresso Brasileiro de Engenharia e Cie^ncia dos Materiais (09 a 13 de Novembro de 2014). — Cuiabaá , MT, Brasil, P.5857— 5867.
  4. 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 Physics. 2019. V.17. P.601— 606. DOI : 10.1515/phys-2019-0061.
  5. Garcia de Andreás, C. Effects of carbide-forming elements on the response to thermal treatment of the X45Cr13 martensitic stainless steel / C. Garcia de Andreá s, L.F. Aá lvarez, V. López // J. Mater. Sci. 1998. V.33. P.4095—4100. DOI : 10.1023/ A:1004424329556.
  6. Ma Hou-Yu. Effect of heat treatment on microstructural evolution of 13Cr martensitic stainless steel / Ma Hou-Yu, He Yin-Sheng, Lee Kwon-Yeong, Shin Keesam // Key Eng. Mater. Submitted. 2016. V.727. P.29—35. DOI :10.4028/www.scientific.net/KEM.727.
  7. Bonagani, S.K. Influence of tempering treatment on microstructure and pitting corrosion of 13 wt.% Cr martensitic stainless steel / S.K. Bonagani, V. Bathula, V. Kain // Corros. Sci. 2018. V.131. P.340—354. DOI : 10.1016/j.corsci.2017.12.012.
  8. Stein, G. High nitrogen alloyed steels on the move fields of applications / G. Stein, V. Diehl // Intern. Conf. «High Nitrogen steels, HNS — 2004» (Ostend, Belgium, September 19—22, 2004). — Ostend, 2004. P.46—52.
  9. Shin-Ichi Teraoka. Development of NSSC® 420J1M — a highly corrosion-resistant martensitic stainless steel for cutlery / Shin-Ichi Teraoka, Masahiro Fukuda, Masaaki Kobayash, A.O. Takemoto // Ni ppon Steel Techn. Rep. 2010. №99. September. https:// www.ni pponsteel.com/en/tech/report/nsc/pdf/ n9907.pdf.
  10. Кудрявцев, А.С. Легирование азотом 12%-й Сr-стали мартенситно-ферритного класса / А.С. Кудрявцев, Д.А. Артемьева, М.С. Михайлов // ФММ. 2016. Т.118. №8. С.829—835.
  11. Костина, М.В. Обзор исследований коррозионностойких сталей на основе Fe ~13 % Cr : термическая обработка, коррозионнаяи 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.
  12. Костина, М.В. Фазовые превращения в азотосодержащих сталях на основе 13%Cr / М.В. Костина, Л.Г. Ригина, А.Э. Кудряшов, В.С. Костина, Р.С. Федорцов, Г.А. Севальнёв, Б.Б. Бубнёнков, И.В. Спицина // Металлы. 2024. №2. С.52—63.
  13. Xiao Li. Constitutive equation and hot processing map of a nitrogen-bearing martensitic stainless steel / Xiao Li, Lifeng Hou, Yinghui Wei, Zhengyan Wei // Metals. 2020. №10. Art.1502. DOI : 10.3390/ met10111502.
  14. Ивашко, В.В. Исследование влияния режимов нагрева на структуру и свойства нержавеющей стали 20Х13 / В.В. Ивашко // Вестн. БарГУ. Сер. : Технические науки. 2015. №3. С.45—48.
  15. ASM Metals Hand book, 1973.
  16. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3c/Phase_diagram_of_Fe-Cr-0.2%25C.svg/1024px-Phase_diagram_of_Fe-Cr-0.2%25C.svg.png.
  17. Uggowitzer, P.J. Nickel-free high nitrogen austenitic stainless steels produced by metal injection moulding / P.J. Uggowitzer, W.-F. Bähre, H. Wohlfromm, M.O.
  18. Speidel // Mater. Sci. Forum. — Switzerland. 1999. V.318—320. P.663—672. DOI : 10.4028/www.scientific.net/MSF.318-320.663.
  19. Krishna, S.C. Heat treatment and thermo-mechanical treatment to modify carbide banding in AISI 440C steel : A case study / S. Chenna Krishna, K. Thomas
  20. Tharian, K.V.A. Chakravarthi, A.K. Jha, B. Pant // Metallogr. Microstruct. Anal. 2016. №5. P.108—115. DOI : 10.1007/s13632-016-0266-0.
  21. Biao Deng. Effects of austenitizing temperature on tensile and impact properties of a martensitic stainless steel containing metastable retained austenite / Biao Deng, Dapeng Yang, Guodong Wang, Ziyong Hou, Hongliang Yi // Mater. 2021. №14. Art.1000. https://doi.org/10.3390/ma1404100.
  22. Goecmen, A. Preci pitation behaviour and stability martensitic 9% and 12% chromium of nitrides in high nitrogen steels / A. Goecmen, R. Steins, Ch. Solenthaler, P.J. Uggowitzer, M. Speidel // ISIJ Intern. 1996. V.36. №7. P.768—776.
  23. Shu-Biao Yin. Influence of deformation on transformation of low carbon and high Nb-containing steel during continuous cooling / Shu-Biao Yin, XinJun Sun, Qing-You Liu, Zhi-Bo Zhang // J. Iron Steel Res. Intern. 2010. V.17. P.43—47. https://doi.org/10.1016/S1006-706X(10)60057-X.
  24. Курдюмов, Г.В. Превращения в железе и стали / Г.В. Курдюмов, Л.М. Утевский, Р.И. Энтин. — М. : Наука, 1977.
  25. 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/vliyanieskorosti-ohlazhdeniya-pri-zakalke-na-strukturu-itverdost-staley-tipa-h13-s-razlichnym-soderzhaniemugleroda (дата обращения: 14.05.2022).
  26. Костина, М.В. Развитие принципов легирования Cr-N сталей и создание коррозионно-стойких сталей нового поколения со структурой азотистого мартенсита и аустенита для высоконагруженных изделий современной техники : дис. … д-ра техн. наук : дата утв. : 7.08.2003 / Костина Мария Владимировна. ИМЕТ РАН. — М. 2003. 231 с.
  27. Костина, М.В. Новый немагнитный Fe-Cr-N высокопрочный коррозионнои износостойкий сплав : в 2 ч. Ч.1. Влияние хрома и азота на структуру и фазовый состав Fe-Cr-N сплавов / М.В. Костина, О.А. Банных, В.М. Блинов // Электрометаллургия. 2005. №12. C.26—32.
  28. Zener, C. Private communication to C.S. Smith / C. Zener // Trans. Met. Soc. AIME. 1949. V.175. №15.
  29. Gocmen, A. Princi ples of alloy design in high nitrogen 12% chromium steels / A. Gocmen, P. Ernst, P. Holmes // Mater. Sci. Forum. 1999. V.318—320. P.215—226. DOI : 10.4028/www.scientific.net/ MSF.318-320.215.
  30. https://www.rodacciai.com/UPLOAD/datasheets/420B_X30Cr13-Nr.1.4028-ENG.pdf (дата обращения 30.09.2023).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences