Структурно-фазові характеристики та механічні властивості TWIP-сталі Fe-24Mn-11Al-1,4C

Анотація

TWIP-сталі відносяться до ряду сучасних інноваційних конструкційних матеріалів, які поєднують в собі високий рівень механічних характеристик та низьку густину, що наближає їх питому міцність до рівня титанових сплавів. Такі сталі зазвичай не містять дефіцитних компонентів та є придатними для широкого промислового виробництва. До найбільш високоміцних належать сплави, які містять від 20 до 30 % мас. марганцю, близько 10 % мас. алюмінію та 1% мас. вуглецю. Такий хімічний склад наближує їх до трифазної області, в якій одночасно можуть існувати аустеніт, ферит і к-карбіди. Завдяки цьому можливо змінювати механічні характеристики таких сплавів в широкому діапазоні лише термічною обробкою, хоча на практиці кращі результати показує комбінація деформаційної та термічної обробки.

В роботі представлено дослідження зміни структурно-фазових характеристик і механічних властивостей сплаву Fe-24Mn-11Al-1,4C електрошлакової виплавки у вихідному стані, після деформації та відпалу і після деформації з подальшим гартуванням та старінням. Також проведено фрактографічний аналіз місць руйнування досліджуваних зразків. Показано, що вихідний зразок, одержаний електрошлаковим переплавом має найвищу пластичність та найнижчу міцність, що пояснюється найбільшою легованістю аустеніту і корелює з найвищою мікротвердістю. Деформований та відпалений зразок характеризується явно вираженою дрібнозернистою структурою в якій по межах зерен відбувається виділення карбідів. Такий зразок проявляє міцність більше 1,1 ГПа та найнижчу пластичність 4,26 %. Деформований зразок після гартування і старіння має схожу структуру, проте карбідні виділення є значно дрібнішими, а легованість аустеніту є вищою за попередній. Такий зразок проявляє найвищу міцність більше 1,2 ГПа та пластичність 8,6 %.