| 2022 №02 (06) |
DOI of Article 10.37434/sem2022.02.07 |
2022 №02 (01) |
Сучасна електрометалургія, 2022, #2, 50-57 pages
Особливості формування мікроструктури та механічних властивостей модифікованої наночастинками сталі 20, отриманої способом електронно-променевої плавки
В.В. Пашинський, М.П. Гадзира, С.В.Ахонін, Я.Г. Тимошенко, В.О. Березос
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Реферат
Досліджено особливості формування мікроструктури та механічних властивостей сталі 20, модифікованої наночастинками комплексного модифікатора на основі SiC та відновленого вольфраміту. Встановлено, що взаємодія вольфраміту з терморозширеним графітом призводить до формування складних карбідів Fe3W3C, W(N, C), FeC та Fe2Si. Переплаву методом ЕПП піддавали композиції на основі порошкового заліза марки ПЖР-4М та синтезованих лігатур. Отримані зливки піддавали гарячій прокатці при температурах 600…1000 °С зі ступенем деформації до 90 %, після чого метал піддавали гартуванню у воді з температур 870…970 °С та відпуску при температурах 500…650 °С. Отримані значення межі плинності на рівні 800…1000 МПа при відносному подовженні 15… 20 %. Встановлено, що механізм дії модифікатора проявляється як у подрібненні зерна сталі, так і у реалізації дисперсійного зміцнення за рахунок блокування рухомих дислокацій дисперсними частктнами. Експериментально підтверджено, що збільшення вмісту дисперсних карбідів вольфраму в дослідних плавках призводить до більш явного та стабільного ефекту фізичної плинності у зміцненому стані, що можна вважати індикатором наявності нанорозмірної високоміцної модифікуючої фази. Бібліогр. 15, табл. 1, рис. 6.
Ключові слова:: електронно-променева плавка; модифікування; наночастинки; межа плинності; відносне подовження; прокатка; гартування; відпуск; дислокації; джерело Франка‒Ріда
Received 08.04.2022
Список літератури
1. Jiao, Z.B., Liu, C.T. (2017) Ultrahigh-strength steels strengthened by nanoparticles. Sci. Bulletin, 62(15), 1043–1044. https://doi.org/10.1016/j.scib.2017.07.0122. Jiao, Z.B., Luan, J.H., Miller, M.K. et al. (2017) Co-precipitation of nanoscale particle sin steels with ultra high strength for a new era. Materials Today, 20(3), 142–154. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2016.07.002
3. Wengang Zhai, Wei Zhou, Sharon Mui Ling Nai (2022) Grain refinement and strengthening of 316L stainless steel through addition of TiC nanoparticles and selective laser melting. Mater. Sci. and Engin. A, 832, 142460. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.142460
4. He Zhang, Wen-Xin Wang, Fang Changandoth (2021) Microstructure manipulation and strengthening mechanisms of 40Cr steel via trace TiC nanoparticles. Ibid., 822(3), 141693. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.141693
5. Hao Guo, Shufeng Yang, Yanling Zhang et al. (2019) Effect of surface-modified MgO nanoparticles on intragranular ferrite nucleated on inclusions in low-alloy steel. Materials & Design, 182, 108004. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108004
6. Bingxu Wang, Yu Zhang, Feng Qiu et al. (2022) Role of trace nanoparticles in manipulating the widmanstatten structure of low carbon steel. Materials Letters, 306, 130853. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2021.130853
7. Shiqi Zheng, Rosalía Rementeria, Wenbin Kanandoth (2021) Nanoparticle enabled high performance high modulus steels. Scripta Materialia, 201, 113954. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.113954
8. Hanlin Peng, Ian Baker, Ling Hu, Liejun Li (2022) Superior strength-ductility synergy in a novel tailored nanoparticles-strengthened medium-entropy alloy. Ibid., 207, 11427. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114278
9. Jiao, Z.B., Luan, J.H., Miller, M.K. et al. (2015) Effects of Mn partitioning on nanoscale precipitation and mechanical properties of ferritic steel strengthened by NiAl nanoparticles. Acta Materialia, 84, 283–291. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.10.065
10. Roohollah Jamaati, Mohammad Reza Toroghinejad, Hossein Edris (2013) Fabrication of nanoparticle strengthened IF steel via ARB process. Mater. Sci. and Engin. A, 583, 20–24. https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.06.068
11. Mikhaylov, O.V., Pavlygo, T.M., Serdyuk, G.G., Svystun, L.I. (2004) Technology of sintered structural materials with dispersed structure. Reologiya, Structura ta Vlastyvosti Poroshkovykh ta Composytsiynykh Materialiv. Сollect., LDTU, 100–108 [in Russian].
12. Yiyuan Wang, Shun Dong, Xiutao Li et al. (2021) Synthesis, properties, and multivarious applications of SiC nanoparticles: A review. Ceramics Intern. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.12.208
13. Gadzyra, N.F., Davidchuk, N.K., Tymoshenko, Ya.G. (2015) Preparation of highly dispersed powder ligature in the (SiC–C)–WO3 system and its using for hardening of alumina ceramics. Visnyk Ukrainskogo Materializnavchogo Tovarystva, 8, 76–83 [in Russian].
14. Gadzira, M., Gnesin, G., Mythaylyk, O. et al. (1998) Solid solution of carbon in β-SiC. Materials Letters, 35, 227–282.
15. Akhonin, S.V., Pikulin, A.N., Berezos, V.A. et al. (2019) Laboratory electron beam UE-208M installation. Sovrem. Elektrometal., 3, 15–22 [in
Реклама в цьому номері:
