Kształtowanie mikrostruktury niskowęglowej stali typu TRIP podczas wyżarzania w zakresie temperatur krytycznych

• Autorzy: Kokosza A.

Warianty tytułu

EN

Formation of low carbon TRIP steel microstructure during annealing in critical temperature range

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad tworzeniem się austenitu w mikrostrukturze stali 13MnSi6-5 (tab. 1) podczas wyżarzania w zakresie temperatur krytycznych. Określono również wpływ temperatury takiego wyżarzania na udział austenitu szczątkowego, jaki pozostaje w mikrostrukturze badanej stali po zahartowaniu. Na podstawie wyników badań dylatometrycznych (rys. 2) stwierdzono, że przemiana perlit → austenit w badanej stali przebiega nie w stałej temperaturze określanej jako Ac1, lecz w pewnym, możliwym do określenia jej zakresie, którego granice wyznaczają wartości Ac1s i Ac1f (tab. 2). Badania metalograficzne potwierdziły, że mikrostruktura stali 13MnSi6-5 po wyżarzaniu w tym zakresie temperatury składa się z ferrytu struktury wyjściowej oraz perlitu i austenitu (rys. 3). Metodą rentgenowskiej ilościowej analizy fazowej wykazano, że najwięcej austenitu szczątkowego pozostało w tych próbkach z badanej stali, które przed zahartowaniem były wyżarzane w najniższej temperaturze z zakresu Ac1s÷Ac1f. Podwyższenie temperatury wyżarzania do zakresu dwufazowego α + γ było przyczyną zmniejszania się udziału austenitu szczątkowego w próbkach badanej stali aż do ok.2,3% obj. Mogło to oznaczać, że podczas wyżarzania w temperaturze 740 lub 750°C najprawdopodobniej miało miejsce silne wzbogacanie w węgiel tworzącego się austenitu. Podczas oziębiania austenit taki cechował się zwiększoną stabilnością i niską temperaturą Ms, dzięki czemu po zahartowaniu w mikrostrukturze stali 13MnSi6-5 było możliwe zachowanie nawet ok. 8,5% obj. austenitu szczątkowego. Określone na podstawie wykonanych badań zależności (rys. 4, 5) potwierdziły, że największe zmiany w mikrostrukturze badanej stali miały miejsce podczas jej wyżarzania w najniższej temperaturze z zakresu Ac1s÷Ac1f. Stwierdzono, że podczas wyżarzania w tym zakresie temperatury austenit tworzy się również z ferrytu. Mogło to być przyczyną zmniejszenia zawartości węgla w tworzącym się austenicie i spadku udziału austenitu szczątkowego w mikrostrukturze stali 13MnSi6-5 po jej zahartowaniu od temperatury wyższej od 750°C. Na podstawie uzyskanych wyników zasugerowano możliwość modyfikacji technologii obróbki cieplnej stali o podobnym składzie chemicznym.

EN

The paper presents the results of research on the austenite formation in the microstructure of 13MnSi6-5 steel (Tab. 1) during annealing in the critical temperature range. The effect of annealing temperature on the volume fraction of the retained austenite remaining in the microstructure of the investigated steel after water quenching was also determined. Based on the results of dilatometric analysis (Fig. 2) it was shown that the austenite → pearlite transformation in the investigated steel does not occur at a constant temperature, which is referred to as Ac1, but in a certain, possible to determine, range which is bounded by Ac1s and Ac1f values (Tab. 2). The metallographic investigation confirmed that the microstructure of the 13MnSi6-5 steel, after annealing in such a temperature range consists of untransformed ferrite, pearlite and austenite (Fig. 3). Quantitative X-ray phase analysis demonstrated that most of the retained austenite remained in the investigated steel samples which were annealed at the lowest temperature in the Ac1s÷Ac1f range before quenching. Surprisingly, it was found that an annealing temperature increasing into the two-phase (α + γ) range, resulted in a reduction of the volume fraction of retained austenite to about 2.3% vol. This could mean that during annealing at 740 or 750°C, there most likely was significant enrichment in carbon of the formed austenite. Such austenite had an increased stability and low Ms temperature and therefore after water quenching, it was possible to maintain about 8.5% vol. retained austenite. The relationships, determined on the basis of the conducted studies (Fig. 4, 5), confirmed that the biggest changes in the microstructure of the 13MnSi6- 5 steel occurred during annealing at the lowest temperature in the Acs1÷Ac1f range. It was also found that during annealing in such a temperature range, the austenite is formed of ferrite simultaneously. This could be the reason for the decrease the carbon content in the formed austenite and consequently the decrease in the volume fraction of retained austenite in the microstructure of the investigated steel after quenching from temperatures higher than 750°C. Based on the obtained results, the possibility of modifying heat treatment technology for TRIP steels with a similar chemical composition was suggested.

Słowa kluczowe

PL

stale TRIP; austenit szczątkowy; temperatury krytyczne; obróbka cieplna

EN

TRIP steels; retained austenite; critical temperatures; heat treatment

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 1
• Strony: 19--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kokosza A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

Bibliografia

• [1] Sugimoto K., Kikuchi R., Hashimoto S.: Development of high strength low alloy TRIP-aided steels with annealed martensite matrix. Steel Research 73 (6-7) (2002) 253÷258.
• [2] Doege E., Kulp S., Sunderkötter C.: Properties and application of TRIP-steel in sheet metal forming. Steel Research 73 (6-7) (2002) 303÷308.
• [3] Ehrnhardt B., Gerber T.: Property releated design of advanced cold rolled steels with induced plasticity. Steel Grips 4 (2004) 247÷255.
• [4] Pichler A., Traint S., Hebesberger T., Stiaszny P., Werner E. A.: Processing of thin sheet multiphase steel grades. Steel Research International 78 (3) (2007) 216÷223.
• [5] Galán J., Samek L., Verleysen P., Verbeken K., Houbaert Y.: Advanced high strength steels for automotive industry. Revista de Metalurgia 48 (2) (2012) 118÷131.
• [6] Senkara J.: Współczesne stale karoseryjne dla przemysłu motoryzacyjnego i wytyczne technologiczne ich zgrzewania. Przegląd Spawalnictwa 11 (2009) 3÷6.
• [7] De Cooman B. C. (ed.): International Conference on TRIP-Aided High Strength Ferrous Alloys. Proc. of International Conference on TRIP-Aided High Strength Ferrous Alloys, Aachen, Mainz (2002).
• [8] Srivastava A. K., Jha G., Gope N., Singh S. B.: Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of cold rolled C-Mn-Si TRIP-aided steel. Materials Characterization 57 (2006) 127÷135.
• [9] Lis A. K., Gajda B.: Analiza mikrostrukturalna stali TRIP typu CMnAlSi po obróbce cieplnej. Inżynieria Materiałowa 5 (2005) 127÷135.
• [10] Jiao S. J., Penning J., Leysen F., Houbaert Y., Aernoudt E.: Theory of modelling the isothermal austenite grain growth in a Si-Mn TRIP steel. Steel Research 71 (9) (2000) 340÷344.
• [11] Sakuma Y., Matsumura O., Akisue O.: Influence C content and annealing temperature on microstructure and mechanical properties of 400°C transformed steel containing retained austenite. ISIJ International 31 (11) (1991) 1348÷1353.
• [12] Sakuma Y., Matsumura O., Takechi H.: Mechanical properties and retained austenite in intercritically heat-treated bainite-transformed steel and their variation with Si and Mn additions. Metallurgical Transactions A 22A (2) (1991) 489÷498.
• [13] Andrews K. W.: Empirical formulae for the calculation of some transformation temperatures. Journal of the Iron and Steel Institute 203 (1965) 721÷727.
• [14] Grajcar A.: Struktura stali C-Mn-Si-Al kształtowana z udziałem przemiany martenzytycznej indukowanej odkształceniem plastycznym. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice (2009).
• [15] De Cooman B. C.: Structure-properties relationship in TRIP steels containing carbide-free bainite. Current Opinion in Solid State & Materials Science 8 (2004) 285÷303.
• [16] Pacyna J.: Projektowanie składów chemicznych stali. Wyd. Wydz. Metalurgii i Inżynierii Materiałowej AGH, Kraków (1997).
• [17] Bhadeshia H. K. D. H., Edmonds D. V.: The bainite transformation in a silicon steel. Metallurgical and Materials Transactions 10A (1979) 895÷907.
• [18] Pacyna J., Kokosza A.: The kinetics of phase transformations of undercooled austenite of C-Mn-Si alloys, during cooling from critical temperature range. Material Engineering 5 (2012) 386÷391.
• [19] Ryś J.: Metalografia ilościowa. Skrypt AGH nr 847, Kraków (1982).