Образование фрагментированной структуры в низкоуглеродистых мартенситных сталях при теплой деформации

Abstract

Методами металлографии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии исследована структура низкоуглеродистых сталей мартенситного класса ВКС-7 и ВКС-10, подвергнутых теплой прокатке либо осадке при температурах 600 и 700 °С (в α-состоянии). Рассмотрена роль растворения и выделения карбидных фаз, стока дислокаций на высокоугловые границы реек, полигонизации и рекристаллизации в процессе формирования фрагментированной структуры сталей при теплой деформации. Показано, что деформация прокаткой при 600 °С со степенью 40 % не приводит к созданию фрагментированной структуры, в мартенсите сохраняются рейки, поделенные на ячейки. При увеличении степени деформации до 60 % образуются отдельные фрагменты с высокоугловыми границами. Установлено, что доля фрагментированной структуры существенно возрастает при увеличении степени деформации до 80 %, одновременно происходит коалесценция субзерен близкой ориентации, приводящая к образованию крупных фрагментов α-фазы. Увеличение температуры прокатки до 700 °С и степени деформации до 80 % вызывает эффективную фрагментацию структуры стали ВКС-7, однако в более легированной стали ВКС-10 сохраняются признаки реечного строения. Показано, что изменение схемы деформации стали ВКС-7 с прокатки на всестороннюю осадку при 600 °С со степенью 50 % вызывает рекристаллизацию α-фазы по механизму in situ с образованием высокой доли ультрамелкозернистой структуры (размер зерен 0,2–2,5 мкм). В стали ВКС-10 с большим содержанием легирующих элементов подобные явления происходят при более высокой температуре теплой осадки, 700 °С. The structure of low-carbon martensite steels VKS-7 and VKS-10 subjected to warm rolling or compression in alpha state at 600 and 700 °C is studied by metallography, scanning and transmission electron microscopy. The role of dissolution and precipitation of carbide phases, sinking of dislocations to high-angle lath boundaries, polygonization and recrystallization in the process of formation of fragmented structure during warm deformation is considered. It is shown that the rolling to 40 % reduction at 600 °C does not produce fragmented structure, and laths divided into cells are retained in martensite. When deformation increases up to 60 %, separate fragments with high-angle boundaries appear. It is established that the fraction of fragmented structure increases significantly as deformation increases up to 80 %, and at the same time coalescence of subgrains having similar orientation occurs, resulting in the formation of large fragments of alpha phase. The increase of rolling temperature up to 700 °C and deformation up to 80 % produces effective fragmentation of structure in VKS-7 steel, though in the VKS-10 with higher alloy content some traces of lath structure remain. It is shown that the change of deformation mode of VKS-7 steel from rolling to overall compression by 50 % at 600 °C initiates in situ recrystallization of alpha phase and formation of large fraction of ultrafine-grained structure (grain size 0.2–0.5 m). In the VKS-10 steel these phenomena are observed at higher temperature of warm compression, in particular, at 700 °C.