Kinetyka izotermicznych przemian fazowych poniżej temperatury Ms w ultra wysokowytrzymałych stalach konstrukcyjnych

• Autorzy: Garbarz B. , Zalecki W.

Warianty tytułu

EN

Kinetics of isothermal phase transformation below Ms temperature in ultra high-strength structural steels

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł zawiera wyniki badań kinetyki izotermicznych przemian fazowych w zakresie temperatury bezpośrednio poniżej Ms w dwóch ultra wysokowytrzymałych stalach nanostrukturalnych. Zabieg wytrzymania izotermicznego poniżej Ms jest jednym z etapów obróbki cieplnej, prowadzącej do uzyskania struktury wielofazowej o korzystnym stosunku wytrzymałości do plastyczności. Na podstawie wyników badań dylatometrycznych stwierdzono, że zapoczątkowanie przemiany izotermicznej w obydwu badanych stalach w zakresie temperaturowym poniżej Ms ulega przesunięciu do istotnie krótszych czasów w stosunku do początku izotermicznej przemiany bainitycznej powyżej Ms. W jednej z badanych stali stwierdzono skrócenie czasu do zapoczątkowania przemiany bainitycznej w temperaturze tuż powyżej Ms (tzw. „swing-back phenomenon”). Po ochłodzeniu próbek badanych stali poniżej Ms powstają płytki (lub pakiety listew) martenzytu atermicznego, którego ułamek wzrasta w wyniku obniżania temperatury ochładzania poniżej Ms. Wytrzymywanie izotermiczne poniżej Ms powoduje przemianę części pozostałego austenitu w bainit i prawdopodobnie w martenzyt izotermiczny. Jednoznaczne rozróżnienie morfologiczne bainitu i martenzytu izotermicznego oraz identyfikacja mechanizmu przemian fazowych zachodzących w trakcie wytrzymywania izotermicznego poniżej MS, wymaga dalszych badań z zastosowaniem zaawansowanych metod dylatometrycznych i mikrostrukturalnych.

EN

Results of investigation of the kinetics of isothermal phase transformation in the temperature range directly below Ms in two grades of ultra high-strength nanostructured steels are reported in the paper. An operation of isothermal holding below Ms is one of the stages of heat treatment allowing to obtain a multiphase microstructure leading to an attractive proportion of high strength and good ductility. Basing on results of dilatometric investigation it was found that in the both steels the start of isothermal transformation below Ms was shifted to shorter times as compared with the beginning of isothermal bainitic transformation above Ms. In one of the investigated steels just above Ms temperature shortening of the time to start the bainitic transformation was detected („swing-back phenomenon”). In the specimens of the investigated steels cooled below Ms, plates (or packets of laths) of athermal martensite formed and the amount of the athermal martensite increased as the undercooling temperature decreased. Isothermal holding below Ms induces transformation of a part of remaining austenite into bainite and probably into isothermal martensite. Distinguishing unambiguously between morphologies of bainite and isothermal martensite and identification of mechanism of phase transformation during isothermal holding below Ms need further investigations to be carried out, using advanced dilatometric and microstructural methods.

Słowa kluczowe

PL

stal wysokowytrzymała; nanobainit; przemiany fazowe; analiza dylatometryczna

EN

high-strength steel; nanobainite; phase transformation; dilatometric analysis

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 69, nr 1
• Strony: 2--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Garbarz B.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

autor

Zalecki W.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

Bibliografia

• [1] W. Steven, A.G. Haynes, The Temperature of Formation of Martensite and Bainite in Low-alloy Steels, Journal of the Iron and Steel Institute (1956) 349–359.
• [2] A. Navarro-Lopez, J. Sietsma, M.J. Santofimia, Effect of Prior Athermal Martensite on the Isothermal Transformation Kinetics Below MS in a Low-C High-Si Steel, Metall. Mater. Trans. A 47 A (2016) 1028–1039.
• [3] H. Okamoto, M. Oka, Isothermal Martensite Transformation in a 1.80 Wt Pct C Steel, Metall. Mater. Trans. A 16A (1985) 2257–2262.
• [4] M. Oka, H. Okamoto, Swing Back in Kinetics near MS in Hypereutectoid Steels, Metall. Mater. Trans. A 19A (1988) 447–452.
• [5] M.J. Van Boheman Santofimia, J. Sietsma, Experimental evidence for bainite formation below MS in Fe-0.66C, Scripta Mater. 58 (2008) 488–491
• [6] P. Kolmskog, A. Borgenstam, M. Hillert, P. Hedström, S.S. Babu, H. Terasaki, Y.I. Komizo, Direct Observation that Bainite can Grow Below MS, Metall. Mater. Trans. A 43 A (2012) 4984–4988.
• [7] E.P. Da Silva, D. De Knijf, W. Xu, C. Föjer, Y. Houbaert, J. Sietsma, R. Petrov, Isothermal transformations in advanced high strength steels below martensite start temperature, Mater. Sci. Technol. (2014), DOI: 10.1179/1743284714Y.0000000719.
• [8] D. Kim, S.J. Lee, B.C. De Cooman, Microstructure of Low C Steel Isothermally Transformed in the MS to Mf Temperature Range, Metall. Mater. Trans. A 43 A (2012) 4967–4983.
• [9] B. Garbarz, Wieloetapowa zintegrowana obróbka cieplna wysokowytrzymałych stali konstrukcyjnych o mikrostrukturze wielofazowej, STAL Metale & Nowe Technologie (3–4) (2017).
• [10] B. Garbarz, W. Burian, Microstructure and Properties of Nanoduplex Bainite-Austenite Steel for Ultra-High-Strength Plates, Steel Research Int. 85 (2014) 1620–1628.
• [11] B. Garbarz, Perspektywy rozwoju technologii wytwarzania i zastosowań wyrobów z ultrawytrzymałych stali nanobainitycznych, Prace Instytutu Metalurgii Żelaza 67 (2) (2015) 65–79.
• [12] B. Garbarz, B. Niżnik-Harańczyk, Modification of microstructure to increase impact toughness of nanostructured bainite– austenite steel, Materials Science and Technology 31 (7) (2015) 773–780.
• [13] Instytut Metalurgii Żelaza im. St.Staszica, Walcarka do walcowania na gorąco wraz z urządzeniami do obróbki cieplnoplastycznej (moduł B-LPS), www.imz.pl, (dostęp 27.02.2017).
• [14] Stahl-Eisen-Prüfblatt. 1681, Guidelines for preparation, execution and evaluation of dilatometric transformation test on iron alloys, STAHL-EISEN-Prüfblätter (SEP) des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute, 2nd edition (1998).
• [15] Standard Practice for Quantitative Measurement and Reporting of Hypoeutectoid Carbon and Low-Alloy Steel Phase Transformations, ASTM. Committee A01 on Steel, Stainless Steel and Related Alloys, Published March 2004.
• [16] Procedura 2-BT, Badania dylatometryczne przemian fazowych materiałów metalicznych, Instytut Metalurgii Żelaza (2005).
• [17] B. Garbarz, B. Niżnik, W. Zalecki, Opracowanie podstaw technologii obróbki cieplnej ultrawytrzymałej stali konstrukcyjnej w celu wytworzenia trójfazowej struktury nanokompozytowej o zwiększonej odporności na pękanie w stosunku do poziomu osiąganego obecnie, Sprawozdanie IMŻ nr S0-0835 (2013) nieopublikowane.
• [18] W. Gong, T. Tomota, S. Harjo, H.Y. Su, K. Aizawa, Effect of prior Martensie on bainite transformation in nanobainitic steel, Acta Materialia 85 (2015) 243–249.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)