Кинетика превращений аустенита в высокохромистых сплавах железа при непрерывном охлаждении

Abstract

В работе разработаны модели, описывающие кинетику двух важнейших диффу-зионных превращений – выделения вторичных карбидов (Cr, Fe)₇C₃ из аустенита и перлитного распада – в высокохромистых сплавах железа при непрерывном охлаждении. Для анализа были использованы литературные экспериментальные данные для ряда сплавов разного состава. С использованием ранее разработанных моделей был определён химический состав аустенита к моменту окончания выдержки при аустенитизации, а затем на основании общего выражения, следующего из кинетической теории фазовых превращений, найден конкретный вид уравнения, описывающего изотермическое выделение карбидов из переохлаждённого аустенита. Оказалось, что показатель степени времени n в нём составляет 3/2, что соответствует преимущественному выделению очень дисперсных частиц карбидов. Для перехода к условиям непрерывного охлаждения С-образная кривая изо-термического выделения карбидов была приближённо заменена квадратичной параболой. Это по-зволило при помощи интеграла Шейля – Штейнберга найти связь скорости охлаждения с количеством выделившейся карбидной фазы. Последующее сравнение с наблюдавшимся в эксперименте повышением мартенситной точки позволило определить численные параметры модели и их зависимость от состава карбида в конкретном сплаве. Для перлитного превращения была использована ра-нее разработанная модель, описывающая параметры температурной зависимости коэффициентов уравнения Аврами в рассматриваемых сплавах от состава аустенита; обобщение на случай непрерывного охлаждения проводилось тем же способом. В результате удалось рассчитать термокинетические диаграммы превращений аустенита в высокохромистых сплавах, в целом хорошо соответствующие экспериментальным. The work develops the models of two principal diffusional transformations in high-chromium iron alloys on continuous cooling, viz. precipitation of secondary carbides (Cr, Fe)₇C₃ from austenite and pearlitic decomposition of the latter. Literature experimental data for alloys of various composition were used for analysis. Chemical composition of austenite by the end of austenitizing holding was determined using previously developed models, and then the exact expression describing isothermal precipitation of carbides from supercooled austenite was found based on the general equation following from the kinetic theory of phase transformations. It was found out that the time exponent n in that expression equals to 3/2, which corresponds to the case of preferred precipitation of very fine carbide particles. For transition to the continuous cooling condition the C-curve of isothermal carbide precipitation was approximated by a square parabola. This permitted to find the relation between cooling rate and the amount of precipitated carbide phase by means of the Scheil–Steinberg integral. Further comparison with the experimentally observed increase of martensitic point allowed to determine the numerical parameters of the model and their depend-ence on carbide composition of a given alloy. For the pearlitic transformation, a previously developed mod-el describing the parameters of temperature dependence of the Avrami equation coefficients on austenite composition was employed. That model was generalized for the continuous cooling case in the same was as above. As a result, CCT diagrams of diffusional austenite transformations in high-chromium alloys were calculated, that in general corresponded well the experimental ones.