ВПЛИВ УМОВ ДЕГРАДАЦІЇ АУСТЕНІТУ НА ВЛАСТИВОСТІ СТАЛІ 20
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2026-1-4Ключові слова:
низьковуглецева сталь, ізотермічне перетворення, аустеніт, ферит, перліт, дисперсність.Анотація
Мета роботи. Досліджено характер зміни властивостей термічно зміцненого бунтового прокату зі сталі 20 залежно від механізму деградації аустеніту.
Методи дослідження. Матеріалом для дослідження обраний дріт діаметром 3 мм з низьковуглецевої сталі, з 0,22 % С, 0,46 % Mn, 0,088 % Si, 0,1 % Cr, 0,03 % S, 0,012 % P. Різний структурний стан сталі отримували після певної обробки. Зразки довжиною 0,3 м піддавали аустенітизації при температурі 920 °С протягом 8 хв, ізотермічно витримували 10 хв, при температурах 650 – 200 °С та піддавали відпуску при температурі ізотермічного перетворення тривалістю 60 хв. Мікроструктуру досліджували з використанням світлової і електронної мікроскопії на просвіт. Розміри структурного елемента визначали за методиками кількісної металографії. Механічні властивості визначали за аналізом кривих розтягу за кімнатної температури та швидкості деформації 10-3 с-1.
Отримані результати. Зміна структури і властивостей в більший мірі визначаються механізмом перетворення аустеніту за ізотермічних умов. За дифузійного перетворення аустеніту, диспергування фазових складових супроводжується зростанням пересичення твердого розчину на вуглець. Для області проміжного перетворення додається ще зміна фазового складу сталі. Наступний відпуск визначає кінетику та ступінь завершення процесів структуроутворення термічно зміцненого бунтового прокату. За низьких температур відпуску сталі зі структурою бейніту, зміцнення обумовлено розвитком процесів старіння. За підвищення температури відпуску прискорюється розвиток процесів пом’якшення.
Наукова новизна. Збільшення пластичності сталі з бейнітною структурою обумовлене зниженням дисперсності частинок цементиту, щільності дислокацій, розвитком полігонізації та початкових стадій рекристалізації. Пом’якшення сталі з ферито-перлітною структурою визначається зменшенням фазового наклепу при перетворенні аустеніту.
Практична цінність. За аналізом механізму структурних перетворень визначено, що при виготовленні термічно зміцненого прокату, очікуване пом’якшення після змотки в бунт можливо компенсувати відповідним зниженням температури кінця прискореного охолодження.
Посилання
Liu, M., Wang, J., Zhang, Q., Hu, H., & Xu, G. (2021). Optimized properties of a quenching and parti-tioning steel by quenching at fine martensite start tem-perature. Metals and Materials International, 27, 2473–2480. https://doi.org/10.1007/s12540-020-00726-5.
Deineko, L. M., Borysenko, A. Yu., Taranenko, A. A., Zaitseva, T. O., & Romanova, N. S. (2021). Features of the ferrite-bainite structure low-alloy low-carbon steel after heat hardening and subsequent tempering. Metal Science and Heat Treatment of Metals, 2(93), 33–47. https://doi.org/10.30838/J.PMHTM.2413.270421.33.739
Liu, J.-H., Binot, N., Delagnes, D., & Jahazi, M. (2021). Influence of the cooling rate below Ms on the martensitic transformation in a low alloy medium-carbon steel. Journal of Materials Research and Technology, 12, 234–242. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.02.075
Morawiec, M., Skowronek, A., Król, M., & Grajcar, A. (2020). Dilatometric analysis of the austenite decomposition in undeformed and deformed low-carbon structural steel. Materials, 13(23), 5443. https://doi.org/10.3390/ma13235443
Bharadwaj, R., Sarkar, A., & Rakshe, B. (2022). Effect of cooling rate on phase transformation kinetics and microstructure of Nb–Ti microalloyed low carbon HSLA steel. Metallography, Microstructure, and Analysis, 11, 661-672. https://doi.org/10.1007/s13632-022-00864-9
Beketov, O. V., Laukhin, D. V., Osypchuk, M. M., Pomazan, A. R., & Radko, O. V. (2025). Study of the influence of accelerated cooling on the kinetics of de-struction of low-carbon low-alloy steels. Ukrainian Jour-nal of Civil Engineering and Architecture, (1)025, 17–24. https://doi.org/10.30838/UJCEA.2312.270225.17.1124
Mondal, J., Das, K., & Das, S. (2021). Isothermal transformation kinetics, microstructure and mechanical properties of a carbide free bainitic steel. Materials Char-acterization, 177, 111166. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2021.111166
Zhang, J., Gu, S., Wang, J., Wei, F., Li, Z., Zeng, Z., Shen, B., & Li, C. (2024). Effect of isothermal transfor-mation temperature on the microstructure, precipitation behavior, and mechanical properties of anti-seismic re-bar. High Temperature Materials and Processes, 43(1), 20240028. https://doi.org/10.1515/htmp-2024-0028
Li, J., Yang, Z., Ma, H., Chen, C., & Zhang, F. (2023). A medium-C martensite steel with 2.6 GPa tensile strength and large ductility. Scripta Materialia, 228, Arti-cle 115327. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2023.115327
Singh, P. P., Ghosh, S., & Mula, S. (2022). Strengthening behaviour and failure analysis of hot-rolled Nb+V microalloyed steel processed at various coiling temperatures. Materials Science and Engineering: A, 859, 144210. https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.144210
Vakulenko, I., Plitchenko, S., Gubarev, S., & Khlebnikov, A. (2024). Structural changes during thermal strengthening of the railway wheel. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineer-ing, 2, 6-12. https://doi.org/10.15588/1607-6885-2024-2-11
Gu, C., Scott, C., Fazeli, F., Gaudet, M. J., Su, J., Wang, X., Bassim, N., & Zurob, H. (2023). Evolution of the microstructure and mechanical properties of a V-containing microalloyed steel during coiling. Materials Science and Engineering: A, 880, 145332. https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.145332
Dai, M., Hu, Y., Hao, Y., Qiu, P., & Xiao, H. (2025). Analysis of temperature and stress fields in the process of hot-rolled strip coiling. Metals, 15(2), 111. https://doi.org/10.3390/met15020111
Dai, M., Liang, S., Qiu, P., & Xiao, H. (2024). Ef-ficient finite element simulation of cold rolled strip coiling process considering additional contact deformation be-tween layers. ISIJ International, 64, 1037-1046. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2023-405
Wang, C., Wu, H., & Zhang, Y. (2024). Structural transformation behavior of oxide scale during coiling of 0.9wt% Cr-containing high-strength steel. Journal of Ma-terials Research and Technology, 30, 840–853. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.03.094
Sukhomlin, G. (2013). Special boundaries in fer-rite of low-carbon steels. Metallophysics and Advanced Technologies, 35(9), 1237-1249 [in Russian]. Retrieved from http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/104215/11-Sukhomlin.pdf?sequence=1
Vakulenko, I.O., Vakulenko, L.I., Bolotova, D.M., Kurt, B., Asgarov, H., & Colova, O. (2022). Influ-ence structure on the plasticity of carbon steel of the rail-way wheel rim in operation. Scientific Journal of Silesian University of Technology, Series Transport, 115, 183-192. http://dx.doi.org/10.20858/sjsutst.2022.115.13
Tsuchida, N., Inoue, T., & Nakado, H. (2013). Effect of ferrite grain size on the estimated true stress –strain relationship up to the plastic deformation limit in low carbon ferrite – cementite steels. Journal of Materials Research, 28(18), 2171–2179. https://doi.org/10.1557/jmr.2013.221
Vakulenko, I., Plitchenko, S., Bolotova, D., & Asgarov, Kh. (2023). Influence hot plastic deformation on the structure and properties of carbon steel of the rail-way wheel. Scientific Journal of Silesian University of Technology, Series Transport, 121, 257–266. https://doi.org/10.20858/sjsutst.2023.121.16
Zhao, S., Min, N., & Li, W. (2022). Formation of Widmanstätten ferrite and grain boundary ferrite in a hypereutectoid pearlitic steel. Metals, 12(3), 493. https://doi.org/10.3390/met12030493
Liu, G., Li, Y., Liao, T., Wang, S., Lv, B., Guo, H., Huang, Y., Yong, Q., & Mao, X. (2023). Revealing the precipitation kinetics and strengthening mechanisms of a 450 MPa grade Nb-bearing HSLA steel. Materials Science and Engineering: A, 884, Article 145506. https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.145506
Vakulenko, I. A., Plitchenko, S., & Yılmaz, A. F. (2025). Influence degree and scheme of hot reduction on properties of the carbon steel. Manufacturing Technolo-gies and Applications, 6(1), 150–156. https://doi.org/10.52795/mateca.1634663.
Wang, J., Hong, H., Huang, A., Yang, X., Qian, R., & Shang, C. (2022). New insight into the relationship between grain boundaries and hardness in bainitic/martensitic steels from the crystallographic per-spective. Materials Letters, 308, 131105. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2021.131105
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
-
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
