Прогнозування розчинення карбідів цементитного типу в заевтектоїдних сталях
DOI:
https://doi.org/10.15407/mom2025.01.014Ключові слова:
сталь, хімічний склад, температура, дифузія, зерно, аустеніт, розчиненняАнотація
В статті на основі даних літератури розглянуто процес розчинення карбідів при перетворенні перліту в аустеніт у вуглецевій евтектоїдній сталі. Показано, що в інтервалі температур 760-880 оС розчинність карбідів у 50-1000 разів менша ніж у заевтектоїдних сталях, що пов'язано, зі збільшенням відстані дифузії вуглецю задля досягнення рівноважного стану.
На сьогоднішній день відсутня інформація про математичні моделі, що описують кінетику розчинення карбідів заевтектоїдних сталей в залежності від швидкості дифузії вуглецю та розмірів зерна аустеніту.
Метою роботи є вивчення закономірності розчинення карбідів заевтектоїдних сталей в аустеніті при нагріванні та розробка математичної моделі кінетики їх розчинення.
Встановлена кількісна залежність розміру зерна аустеніту заевтектоїдних сталей від вмісту вуглецю, хрому, кремнію та температури нагріву та показано, що найбільш значний вплив близько 45% надає температура. Вплив хрому становить 25%, вуглецю – 17%, а кремнію – 13%.
Розроблена модель впливу вуглецю, хрому та температури на коефіцієнт дифузії вуглецю в аустеніті в інтервалі температур від 1000 до 1200 оС, при вмісті в сталі від 0,92 до 1,83 % вуглецю та від 1,06 до 2,66 % хрому, що з ймовірністю 95%, коефіцієнтом кореляції 0,998 та середньою помилкою апроксимації 0,21 % описує процес дифузії.
В результаті проведених досліджень встановлено, що розчинення карбідів в аустеніті заевтектоїдних сталей при нагріванні визначається швидкістю дифузії вуглецю, розмірами зерна аустеніту, часом та температурою процесу.
Розроблено математичну модель кінетики розчинення карбідів в аустеніті заевтектоїдних сталей при нагріванні з урахуванням впливу хімічного складу та температури сталі на дифузійну рухливість вуглецю та розмір зерна аустеніту. Порівняння розрахункових та експериментальних значень часу розчинення карбідів цементитного типу в аустеніті показує, що між ними існує тісний кореляційний зв'язок, з ймовірністю 95%, коефіцієнтом кореляції 0,974 та похибкою 4,5%.
Матеріали статті можуть бути використані науковцями для подальших досліджень та практиками у виборі матеріалів для виготовлення інструментів.
Посилання
Sadovskiy, V. D. (1983). Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka stali: Osnovy termicheskoy obrabotki [Metal science and heat treatment of steel]. In L. L. Bernshtein & A. G. Rakhstadt (Eds.), Spravochnoye izdaniye v 3-kh tomakh (Vol. 2, p. 368). Metallurgiya. [In Russian].
Lakhtin, Yu. M. (1983). Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka metallov [Metal science and heat treatment of metals]. Metallurgiya. [In Russian].
Kurdyumov, G. V., Utevskiy, L. M., & Entin, R. I. (1983). Prevrashcheniye austenita pri okhlazhdenii (martensitnoye, perlitnoye, promezhutochnoye) i otpusk zakalennoy stali [Austenite transformations during cooling (martensitic, pearlitic, intermediate) and tempering of hardened steel]. In L. L. Bernshtein & A. G. Rakhstadt (Eds.), Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka stali: Osnovy termicheskoy obrabotki (Vol. 2, p. 368). Metallurgiya. [In Russian].
Van Vleck, L. (1975). Teoreticheskoye i prikladnoye materialovedeniye [Theoretical and applied materials science]. Atomizdat. [In Russian].
Geller, Yu. A. (1983). Instrumental'nyye stali [Tool steels]. Metallurgiya. [In Russian].
Larikov, L. N., & Isaychev, V. I. (1987). Struktura i svoystva metallov i splavov. Diffuziya v metallakh i splavakh [Structure and properties of metals and alloys. Diffusion in metals and alloys]. Naukova Dumka. [In Russian].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Ye. G. Aftandiliants
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
