Розроблення та впровадження нової методики моделювання фазово-структурних перетворень у процесі охолодження легованих сталей

Abstract

UK: Постановка проблеми. Сучасні дослідження з моделювання фазових перетворень у низьколегованих сталях певною мірою дозволяють розв’язати задачу кількісного визначення фазових перетворень для заданого хімічного складу сталі та різних швидкостей охолодження. Однак можливості доступних універсальних програмних продуктів для аналізу складнолегованих сталей виявляються обграницьеними. Основний їх недолік у тому, що користувач не може інтегрувати власні підпрограми розрахунку за діаграмами фазових перетворень. Мета роботи – моделювання фазово-структурних перетворень під час охолодження складнолегованих сталей з урахуванням утворення всіх структурних складових, зокрема, залишкового аустеніту. Для досліджень використано сталі 25Х2М1Ф і 38ХН3МФА та існуючі аналітичні моделі, які були адаптовані для проведення відповідних розрахунків. Результати. Розроблено нову методику моделювання фазово-структурних перетворень у процесі охолодження легованих сталей. Для досліджуваних сталей побудовано структурні діаграми залежно від швидкості безперервного охолодження. За розробленою методикою вперше враховано кількість залишкового аустеніту. У відповідності до розробленої методики побудовано термокінетичні діаграми перетворення аустеніту досліджуваних сталей. Згідно з отриманими результатами, розпад аустеніту сталі 38ХН3МФА починається за більш низьких температур порівняно зі сталлю 25Х2М1Ф. Сталь 25Х2М1Ф під час безперервного охолодження зі швидкістю 1,0 °C/с (умови наближені до повітряного охолодження), складається з 18 % фериту, 1 % перліту, 80 % бейніту та 1 % залишкового аустеніту. Сталь 38ХН3МФА, охолоджена зі швидкістю 1,0 °C/с, складається з 2 % фериту, 47,5 % бейніту, 50 % мартенситу та 0,5 % залишкового аустеніту. Показано, що для умов природного повітряного охолодження розрахункові дані добре корелюють із практичними результатами.

EN: Formulation of the problem. Modern research on the phase transformations modeling in low-alloy steels allow solving the problem of phase transformations quantitative determination for a given chemical composition of steel and different cooling rates. However, the possibilities of available universal software products for the complex alloy steels analysis are limited. The impossibility for users to integrate their own subroutines according to the phase transformation diagrams is their main disadvantage. Purpose of research. Modeling phase-structural transformations during cooling of complex-alloy steels taking into account the formation of all structural components, in particular residual austenite. To research, steels 25Cr2Mo1V and 38CrNi3MoV and existing analytical models were used, which were adapted to carry out the relevant calculations. Results. A new method for modeling phase-structural transformations during cooling of alloy steels is developed. Structural diagrams depending on the rate of continuous cooling are constructed for the investigated steels. For the first time, the amount of residual austenite is taken into account according to the developed method. Under developed method thermokinetic diagrams of investigated steels austenite transformation are constructed. According to the diagrams, the decay of austenite steel 38CrNi3MoV begins at lower temperatures compared to steel 25Cr2Mo1V. Steel 25Cr2Mo1V, with continuous cooling at a rate of 1.0 °C/s (conditions close to natural air cooling), consists of 18 % ferrite, 1 % pearlite, 80 % bainite and 1 % residual austenite. Steel 38CrNi3MoV cooled at a rate of 1,0 °C/s consists of 2 % ferrite, 47,5 % bainite, 50 % martensite and 0,5 % residual austenite. It is shown that the calculated data correlate well with practical results at the conditions of natural air cooling.