Analiza strukturalna produktów przemiany bainitycznej w zakresie podwójnego rozpadu austenitu

• Autorzy: Woźniak T. Z.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania wykonano na stali wysokowęglowej o zawartości 1,1 % (wag). Mikrostruktury badano metodą mikroskopii świetlnej i elektronowej Zakres podwójnego rozpadu austenitu wyznaczono przy pomocy badań dylatometrycznych. Ocenę stopnia przemiany umożliwiły badania ilościowe przy pomocy mikrokomputerowego analizatora mikrostruktur z wykorzystaniem metody siecznych przypadkowych. Na tej podstawie opracowano krzywe kinetyczne rozpadu austenitu przechłodzonego oraz krzywe CTP,. Stwierdzono, że począwszy od temperatury ok. 220 °C krzywe CTPi wykazują systematyczne skracanie okresu inkubacji. Przyspieszanie rozpadu jest tym większe, im niższa jest temperatura przemiany. W zakresie przyspieszonego początku przemiany zachodzi podwójny rozpad austenitu metastabilnego. W pierwszym etapie przemiany dominują grubsze płytki bainitu dolnego, dla których miejscami zarodkowania są tzw. midriby. W drugim etapie przemiany dominuje typowy bainit dolny, który zarodkuje na granicach ziaren. Potwierdzają to zarówno analizy kinetyczne, obserwacje mikrostrukturalne oraz badania rozkładów parametrów geometrycznych płytek. Zmiany zachodzące w geometrii płytek określono na podstawie rozkładów długości do ich grubości, dla udziałów ilościowych powyżej 50%. Do wyznaczenia rozkładów parametrów geometrycznych zastosowano analizator obrazu. Wraz ze wzrostem temperatury przemiany zachodzi rozdrobnienie struktury spowodowane zmniejszaniem udziału ilościowego grubszego bainitu dolnego z midribem. Powoduje to przesunięcie rozkładów w kierunku większych wartości L/d. Stwierdzono występowanie efektu wzajemnej stymulacji zarodkowania płytek o morfologii motylkowej (butterfly). Efekty autokatalizy wywołują tworzenie charakterystycznych elementów strukturalnych typu zygzakowego lub w kształcie choinki. Wewnątrz płytek bainitu zaobserwowano efekty świadczące o występowaniu midribu.

EN

The research was made on 1.1 C wt. % high carbon steel. Micro-structures were tested by using light and electron microscopy. The range of double decomposition was determined by dylatometric tests. The assessment of the transformation rate was possible, owing to the quantitative analyses with the use of microcomputer analyser of microstructures and the method of randomized secant method. Considering the obtained results, kinetic curves of the overcooled austenite decomposition and TTT diagrams were developed. It was stated that, starting from app. 220 °C, the TTT diagrams revealed the reduction in incubation time. The higher the acceleration of the austenite decomposition the lower the transition of the temperature. Within the range of the accelerated start of the reaction, a double decomposition of the meta-stable austenite takes place. At the first stage of the transformation, thicker platelets of lower bainite are dominant, for which midribs are the nucleation sites, but in the next stage a "classic" lower bainite prevails, nucleating within the scope of grain boundaries. It has been proven by both kinetic microstructure observations and the analyses of the geometric parameters plate distribution. Changes observed in plate geometries were determined, basing on their length distributions with reference to their widths (thicknesses), for volume fractions above 50%. A image analyzer set was used to determine the distribution of geometrical parameters. Along with the growth of the reaction temperature, a structure refinement takes place, being a result of decreasing a volume fraction of a thicker lower bainite with a midrib. It induces the displace of the distributions toward higher values of L/d. The effect of mutual stimulation in the nucleation of the butterfly-shaped plates was observed. The influence of autocatalysis results in forming characteristic zig-zag or conifer structural elements. The effects proving the existence of midrib were observed within the boundaries of the bainite plates.

Słowa kluczowe

PL

analiza strukturalna; badania dylatometryczne; rozpad austenitu

EN

austenite decomposition; dylatometric tests; microstructure analysis

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 2
• Strony: 53--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys.

Twórcy

autor

Woźniak T. Z.

• Woźniak, T. Z.- Zakład Inżynierii Materiałowej, Instytut Techniki, Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy,

Bibliografia

• [1] Sun J., Lu H., Kang M.: The Naturę of Lower Bainite Midrib, Metallurgical and Materials Transactions A, v. 23A, 1992, s. 2483-2490
• [2] Oka M, Okamoto H.: Swing Back in Kinetics Near Ms in Hypereutectoid Steels, Metallurgical and Materials Transactions A, v. 19A, 1988, s. 447-452
• [3] Okamoto H., Oka M.: Lower Bainite with Midrib in Hypereutectoid Steels, Metallurgical and Materials Transactions A, v. 17A, 1986, s. 1113-1120
• [4] Woźniak T. Z., Jeleńkowski J.: Morfologia bainitu dolnego w zakresie przyspieszonej przemiany bainitycznej, Konferencja „Dobór i Eksploatacja Materiałów Inżynierskich", Politechnika Gdańska, Jurata, 22-25 września 1997, s. 207-215
• [5] Woźniak T. Z.: Kinetyka i morfologia produktu przemiany bainitycznej w obszarze zbliżonym do Ms, Archiwum Nauki o Materiałach, PAN-Katowice, 2002, t. 23, s. 351-374
• [6] Umemoto M., Hyodo T., Maeda T., Tamura L: Electron Microscopy Studies of Butterfly Martensite, Acta Metali., v. 32, 1984, s. 1191-1203
• [7] Spanos G., Fang H. S., Aaronson H. L: A Mechanism for the Formation of Lower Bainite, Metallurgical and Materials Transactions A, v. 21 A, 1990, s. 1381-1390
• [8] Hehemann R.F.: Phase Transformations, Metals Park, OH, ASM, 1970
• [9] Christian J. W.: Theory of Transformations in Metals and Alloys, Part I, Pergamon Press, Oxford, 1975
• [10] Jones S. J., Bhadeshia H. K. D. H.: Kinetics of the Simultaneous Decomposition of Austenite into Several Transformation Products, Acta Materialia, v. 45, 1997, s. 2911-2920
• [11] Woźniak T. Z.: Modele Kinetyczne Przemian Fazowych, Zeszyty Naukowe, Nr 241, Mechanika 53, Akademia Techniczno Rolnicza Bydgoszcz, 2002, s. 291-299
• [12] Woźniak T. Z.: Zastosowanie Języków Programowania do Analizy Kinetyki Przemiany Bainitycznej, Politechnika Lubelska, Systemy Informatyczne w Inżynierii Produkcji, 2003, s. 95-105
• [13] Woźniak T. Z.: Modelowanie Kinetyki Równoczesnego Rozpadu Austenitu na Dwa Produkty, Zeszyty Naukowe, ATR, Bydgoszcz, Nr 243, 2004, s. 315-329
• [14] Woźniak T. Z.: Modelling Kinetics of the Austenite Simultaneous Decomposition into Two Bainitic Products in the Rangę of Swing Back, Materiale Science and Engineering A, v. 408 (1-2), 2005, s. 309-316
• [15] Woźniak T. Z.: Analiza Ilościowa Mikrostruktur Bainitu Przy Pomocy Programów Graficznych, Politechnika Lubelska, Systemy Informatyczne w Inżynierii Produkcji, 2003, s. 138-148
• [16] Woźniak T. Z., Jeleńkowski J.: Kinetyka i morfologia produktu przemiany bainitycznej w obszarze zbliżonym do Ms, Zesz. Nauk., ATR, Bydgoszcz, Mech. 38, Nr. 193, 1995, s. 103-110
• [17] Woźniak T. Z.: Zmiany Szybkości Przemiany Bainitycznej w Stali Wysokowęglowej w Zakresie Zbliżonym do Ms, II Ogólnopolska Konferencja Naukowa, Politechnika Krakowska, Kraków, 16—18 września, Tom III, 1999, s. 171-177
• [18] Shui C. K, Rynolds Jr W. T., Shiflet G. J., Aaronson H. I.: A Comparison of Etchants for Microstructures in Fe-C-Mo Alloys, Metallography, v. 21, 1988, s. 91-102
• [19] Wojnar L., Majorek M.: Komputerowa Analiza Obrazu, Fotobit Design, Kraków, 1994
• [20] Radcliffe S.V., Rollason E. C.: The Kinetics of the Formation of Bainite in High-Purity Iron-Carbon Alloys, JISI, v. 191, 1959, s. 56-65
• [21] Brown P. W., Mack D. J: Electrical Resistivity and Microstructural Changes Accompanying the Isothermal Decomposition of Austenite in Eutektoid Steel, Met. Trans., v. 4, 1973, s. 2639-2643
• [22] Schaber O.: Some Observations on Isothermal Austenite Transformation Near the Ms Temperaturę, Trans.AIME, v. 203, 1955, s. 559-560
• [23] Gong H., Gu N. J.: The Compound Formation of Butterfly Martensite, Metallography, v. 21, 1988, s. 1-10
• [24] Davenport E. S., Bain E. C.: Transformation of Austenite at Subcritical Temperatures. Trans. AIME .v. 90, 1930, s. 117-154
• [25] Kennon N. F.: Schematic Transformaton Diagram for Steel, Metallurgical and Materials Transactions A, v. 9A, 1978, s. 57-66
• [26] Kędzierski Z: Przemiany fazowe w układach skondensowanych, AGH. Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, Kraków, 2003
• [27] Bhadeshia H. K. D. H.: The Lower Bainite Transformation and the Significance of Carbide Precipitation, Acta Metallurgica vol. 28, 1980, s. 1103-1114
• [28] Christian J. W.. Edmonds D. V.: Phase Transformations in Ferrous Alloys, Warrendale, PA, TMS-AIME, ed. A. R. Marder and J. I. Goldstein, 1984, s. 293-327
• [29] Bhadeshia H. K. D. H., Christian J. W.: Bainite in Steels, Metallurgical and Materials Transactions A, v. 21A, 1990, s. 767-797
• [30] Ali A., Bhadeshia H. K. D. H.: Growth Ratę Data on Bainite in Alloy Steels. Mater. Sci. Technol., v. 5 1989, s. 398^102
• [31] Zhang X. M., Gautier E., Simon A.: Martensite Morphology and Habit Pianę Transitions During Tensile Tests for Fe-Ni-C Alloys, Acta Metali., v. 37, 1989, s. 477-185