Вивчення структурно-фазового стану та механічних властивостей високопластичних надміцних сталей Fe-Mn-Al-C. Повідомлення 2

Анотація

В статті розглянуто термодинаміку утворення фаз в умовах рівноваги в надміцних сталях нового покоління Fe-20Mn-xAl-1C (х = 5–12 %мас.) та технологічні особливості одержання експериментальних зразків цих сталей. Проведено аналіз їх хімічного складу, структури та особливостей фазового складу і наявності неметалевих включень в них.

Здійснено попередню оцінку утворення кристалічних фаз у четвертинній системі Fe-Mn-Al-C за допомогою розрахункових програм. Відповідно до розрахунків ГЦК фаза (аустеніт) починає виділятися у розплаві при температурі 1400 °C. Цементит, карбіди і ферит виділяються при більш низьких температурах. Молярна доля цих фаз суттєво залежить від концентрації марганцю. Розрахунки фазових рівноваг добре корелюють з літературними даними. Тобто для сплавів, що містять більше 20 %мас. марганцю при концентрації алюмінію 4–5 %мас. і вуглецю до 1 %мас., характерна реакція первинної кристалізації аустеніту (ГЦК): L → g.

В ході проведення досліджень було одержано зразки експериментальних сплавів.  Аналізуючи механічні властивості зразків, відмічено, що для одержання в литому стані сплавів з мінімальним рівнем механічних та технологічних властивостей, необхідно запобігати одночасно високому вмісту алюмінію та вуглецю при вмісті марганцю близько 20 %мас. При збільшенні вмісту марганцю до 24–25 %мас., найбільша міцність і пластичність забезпечуються при вмісті алюмінію та вуглецю на рівні близько 10 %мас. та 1 %мас. відповідно.

Відмічені тенденції вказують на значний вплив елементів, від вмісту яких залежить формування к-карбідів. Тим не менш, крім їх очевидної наявності, важливими факторами впливу на механічні властивості сплавів є також розміри, морфологія та розподіл усіх структурно-фазових складових сплавів. З цієї причини було проведено попередню оцінку будови експериментальних зразків.