1, 1, 2,
1, 3
1Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск
2Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск
3Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Влияние интенсивной пластической деформации на структуру
и фазовый состав стали 16Х12В2ФТАР
Методами оптической металлографии, просвечивающей и растровой электронной микроскопии проведено исследование влияния интенсивной пластической деформации на структурно-фазовое состояние ферритно-мартенситной стали 16Х12В2ФТаР. Показано, что в процессе такой обработки получена однородная зеренно-субзеренная стабилизированная дисперсными частицами субмикрокристаллическая структура ферритной матрицы. Рассматриваются особенности полученной структуры.
Известно, что достижение высокого уровня жаропрочности сталей обеспечивается структурой матричной фазы, составом, распределением, морфологией карбидных, карбонитридных и интерметаллидных образований, состоянием границ зерен и т. д. Одним из способов решения поставленной задачи является, в частности, применение для обработки сталей различных методов интенсивной пластической деформации (ИПД). В связи с этим целью настоящей работы является разработка методов интенсивной пластической деформации для применения в технологических процессах получения и обработки стали.
Исследования проводили на примере 12%-ной хромистой ферритно-мартенситной стали 16Х12В2ФТаР. Сталь обрабатывали различными методами ИПД: всесторонним прессованием с понижением температуры и прокаткой.
Установлено, что в исходном состоянии исследуемая сталь является поликристаллическим агрегатом на основе α-железа, размер зерен которого изменяется в пределах от единиц до десятков микрометров. По границам и в объеме зерен располагаются частицы карбидной фазы на основе ванадия, железа и хрома.
В процессе ИПД стали 16Х12В2ФТаР формируется однородная зеренно-субзеренная структура ферритной матрицы, размеры элементов (субзерен) которой сравнимы с соответствующими для структуры после штатной термообработки и составляют от 0,25 до 1,5 мкм. Сталь после ИПД содержит большое количество частиц второй фазы (карбиды на основе ванадия, железа и хрома), которые располагаются как в объеме субзерен, так и на их границах.
Полученная структура по многим признакам (размер элементов зеренно-субзеренной структуры, фазовый состав) подобна соответствующей, получаемой после штатной термической обработки (нормализации с последующей закалкой и отпуском). В то же время рассматриваемая структура имеет ряд преимуществ по сравнению со структурой после штатной обработки. Это отсутствие высокотемпературного d-феррита, отсутствие наследованных аустенитных границ зерен, отсутствие областей ферритной матрицы, сохранившей морфологию грубодисперсного пластинчатого мартенсита (20–30% объема стали по штатной термообработке). Указанные отличия демонстрируют перспективу в создании оптимального структурно-фазового состояния с существенно улучшенными эксплуатационными характеристиками по сравнению со сталью после применяющейся сегодня штатной механико-термической обработкой.
