Кинетика формирования бейнитной структуры в низкоуглеродистой комплекснолегированной стали при охлаждении

Abstract

RU: Цель. Среднеуглеродистые стали, легированные молибденом и хромом широко используются в машиностроении. Хромомолибденовые стали имеют высокие гарантированные механические свойства прочности, пластичности и вязкости и достаточно высокую прокаливаемость. Однако, систематические результаты по кинетике превращения аустенита в процессе большого интервала скоростей охлаждения отсутствуют. Отсутствуют данные и о дополнительном влиянии никеля и марганца на кинетику бейнитного превращения в таких сталях. В связи с этим, выполнена работа по изучению кинетики превращения аустенита в большом интервале скоростей охлаждения проката стали 23MnNiMoCr5-4, легированной молибденом, никелем и хромом, с целью изучения кинетики образования игольчатых структур (бейнита) в большом интервале скоростей охлаждения. Методика. Исследование проводилось на прокате диаметром 24 мм, произведенном согласно DIN 17115 на предприятии TRINECKE ZELEZARNY (Чехия). Кинетика превращения аустенита после отдельного нагрева в большом интервале скоростей охлаждения изучалась на дилатометрах АД-80 и МД-83 конструкции ИЧМ. Из проката в горячекатаном состоянии изготавливали дилатометрические образцы диаметром 3, 4 мм. Нагрев образцов в дилатометре осуществляли до 900 °С с последующей выдержкой в течение 5 мин. После этого образцы охлаждали по программе, в печах с различной тепловой инерцией, на воздухе, под вентилятором, и в масле. Результаты. Установлено, что повышенное содержание молибдена до 0,55% в среднеуглеродистой стали способствует образованию бейнитной структуры в большом интервале скоростей охлаждения, что позволяет использовать ее для изготовления деталей в машиностроительной, металлургической, транспортной и строительной областях с высоким комплексом механических и эксплуатационных свойств. Научная новизна. Исследована кинетика фазовых превращений в стали 23MnNiMoCr5-4, широко используемой в европейской промышленной практике и имеющей перспективу промышленного применения на машиностроительных предприятиях Украины. Практическая значимость. Данное исследование может быть востребованным для машиностроительных предприятий Украины, в частности при производстве горно-шахтного оборудования, с целью широкого применения комплекснолегированной стали 23MnNiMoCr5-4 вместо существующих аналогов.

UK: Мета. Середньовуглецеві сталі, леговані молібденом і хромом широко використовуються в машинобудуванні. Хромомолібденові сталі мають високі гарантовані механічні властивості міцності, пластичності і в'язкості і досить високу прогартованість. Однак, систематичні результати з кінетики перетворення аустеніту в процесі великого інтервалу швидкостей охолодження відсутні. Відсутні дані і про додатковий вплив нікелю і марганцю на кінетику бейнітного перетворення в таких сталях. У зв'язку з цим, виконана робота з вивчення кінетики перетворення аустеніту у великому інтервалі швидкостей охолодження прокату сталі 23MnNiMoCr5-4, легованої молібденом, нікелем і хромом, з метою вивчення кінетики утворення голчастих структур (бейніту) у великому інтервалі швидкостей охолодження. Методика. Дослідження проводилося на прокаті діаметром 24 мм, виробленим згідно DIN 17115 на підприємстві TRINECKE ZELEZARNY (Чехія). Кінетика перетворення аустеніту після окремого нагріву у великому інтервалі швидкостей охолодження вивчалася на дилатометрах АД-80 та МД-83 конструкції ІЧМ. З прокату в гарячекатаному стані виготовлялися дилатометричні зразки діаметром 3, 4 мм. Нагрівання зразків у дилатометрі здійснювали до 900 °С з подальшою витримкою протягом 5 хв. Після цього зразки охолоджували за програмою, в печах з різною тепловою інерцією, на повітрі, під вентилятором, і в маслі. Результати. Встановлено, що підвищений вміст молібдену до 0,55% в середньовуглецевій сталі сприяє утворенню бейнітної структури у великому інтервалі швидкостей охолодження, що дозволяє використовувати її для виготовлення деталей в машинобудівній, металургійній, транспортній та будівельній галузях з високим комплексом механічних та експлуатаційних властивостей. Наукова новизна. Досліджено кінетику фазових перетворень в сталі 23MnNiMoCr5-4, яка широко використовується в європейській промисловій практиці і має перспективу промислового застосування на машинобудівних підприємствах України. Практична значимість. Дане дослідження може бути затребуваним для машинобудівних підприємств України, зокрема при виробництві гірничо-шахтного устаткування, з метою широкого застосування комплекснолегованої сталі 23MnNiMoCr5-4 замість існуючих аналогів.

EN: Purpose. Medium-carbon steel, alloyed with molybdenum and chromium are widely used in engineering. Chromiummolybdenum steel guaranteed with high mechanical properties of strength, ductility and toughness and very high hardenability. However, the results of systematic transformation kinetics of austenite in the large range of cooling rates are not available. Also is not available information about an additional impact of nickel and manganese on the bainite transformation kinetics in such steels. That’s why, was done the work to study the kinetics of austenite transformation in a large range of cooling rates in rolled steel 23MnNiMoCr5-4, alloyed with molybdenum, nickel and chromium and to study the kinetics of acicular structures (bainite) formation in a large range of cooling rates. Methodology. The research was conducted on 24 mm diameter rod, produced according to DIN 17115 at the company TRINECKE ZELEZARNY (Czech Republic). Kinetics of austenite transformation after heating in a separate large range of cooling rates was studied with a dilatometer AD-80 and MD-83, designed by ISI. Were produced hot-rod samples with a diameters from 3 to 4 mm. Heating the samples in the dilatometer was performed to 900 °C, with the following staying during 5 min. Then samples were cooled under the program in furnaces with different thermal inertia, with air, under the fan, and with oil. Findings. Established that increased molybdenum content to 0.55% in medium-carbon steel promotes the bainitie structure formation in a large range of cooling rates that allows it to manufacture parts in machinery, metallurgy, transportation and construction industries with high complex mechanical and performance properties. Originality. Studied the kinetics of phase transformations in steel 23MnNiMoCr5-4, widely used in European industrial practice and which is having the prospect of industrial use in machine-building enterprises of Ukraine