81
изотермической выдержки изменяется не только фазовый состав, но и стабильность аустенита, что
следует учитывать при анализе изменения механических свойств Fе-Мn сталей. Важную роль в
стабилизации аустенита по отношению к образованию ε-фазы играют многократные γ ↔ ε переходы.
Явление стабилизации аустенита при обратном мартенситном переходе впервые обнаружено
Я.М. Головчинером и Ю.Д. Тяпкиным в сплаве железа с 27 % Ni [153]. Ими было установлено, что
многократные γ ↔ α′ переходы приводят к понижению мартенситной точки и уменьшению объема
образующегося при охлаждении мартенсита. Высказано также предположение, что подобное явление
должно иметь место и для других сталей, в которых возможно обратное мартенситное превращение. Оно
было подтверждено И.Н. Богачевым и Л.С. Ершовой, впервые обнаружившими, что γ ↔ ε превращения
приводят к стабилизации аустенита по отношению к образованию ε–фазы [154].
Исследования, выполненные в работах [9, 155-159] еще в начале 60-х г., были одними из первых по
изучению влияния многократных γ ↔ ε переходов на структурные изменения, происходящие в Fe-Mn
сталях, что ранее не было известно. Исследовались стали, содержащие 0,04-0,06 % С, 19-20,8 % Мn, а в
ряде случаев их дополнительно легировали различными элементами [155], табл. 3.14. Термоциклирование
проводилось с нагревом в интервале температур от 300 до 800
о
С. Использовались рентгеноструктурный,
дилатометрический, дюрометрический и металлографический методы исследований, а также
определялись механические свойства.
Таблица 3.14
Химический состав исследованных сталей, %
Сталь С Mn Сг Ni W Mo Si S P
06Г20 0,06 20,5 - - - - 0,094 0,013 0,015
06Г20Х2 0,06 20,1 2,2 - - - 0,094 0,013 0,022
04Г20Х6 0,04 19,8 5,8 - - - 0,094 0,013 0,022
04Г20Х10 0,04 20,3 9,8 - - - 0,094 0,012 0,011
06Г20Н2 0,06 20,8 - 1,96 - - 0,013 0,014 0,022
06Г19В 0,06 19,1 - - 0,95 - 0,20 0,017 0,042
05Г19В4 0,05 19,0 - - 4,1 - 0,19 0,014 0,040
04Г19М 0,04 19,1 - - - 1,15 0,21 0,011 0,036
04Г19М2 0,04 19,0 - - - 2,5 0,20 0,014 0,032
В стали 06Г20 при балле зерна 6, 7 γ → ε превращение начинается при 100
о
С, заканчивается при
–70 ÷ –80
о
С, а обратное - протекает в интервале температур 180–230
о
С. На рис. 3.22 приведены
кинетические кривые образования ε-фазы при охлаждении до отрицательных температур в зависимости
от числа фазовых переходов. Кривая 1 соответствует γ → ε превращению после нагрева до 950°
о
С и
охлаждения до –180°
о
С. Кривые 2 и 3 характеризуют образование ε-фазы после 5 и 10 циклов нагрева до
400
о
С и охлаждения до –180°
о
С. Увеличение числа фазовых переходов снижает начало γ → ε
превращения и мало влияет на температуру его завершения. Интервал γ → ε превращения сужается, а
интервал обратного ε →γ, - практически не меняя своей величины, повышается на 10-20°
о
С. Следует
отметить, что повторяющиеся фазовые переходы приводят к стабилизации аустенита при нагреве до
любой из исследованных температур (300, 400, 600, 800
о
С). Однако интенсивность этого процесса
сильно зависит от температуры нагрева образцов при повторяющихся γ ↔ ε переходах.
На рис. 3.23 показано изменение дилатометрического эффекта, связанного с образованием ε-фазы в
зависимости от числа фазовых переходов при нагреве до различных температур с последующим
охлаждением до комнатной. При нагреве на 300°
о
С дилатометрический эффект изменяется неоднозначно.
При числе циклов до 4 он несколько возрастает, а при их увеличении убывает. Возрастание
дилатометрического эффекта можно объяснить увеличением количества ε-фазы [154]. Повышение
температуры повторных нагревов до 400, 600, 800°
о
С приводит к уменьшению дилатометрического
эффекта при увеличении числа циклов. Это может быть объяснено большей степенью стабилизации
аустенита по отношению к образованию ε-фазы. Наиболее сильно влияют фазовые переходы при нагреве
на 400°
о
С. При других температурах нагрева изменение дилатометрического эффекта менее сильно. В
связи с этим до полной стабилизации аустенита в зависимости от температуры, до которой производится
нагрев, требуется различное число циклов (рис. 3.24).