Закалка с последующим обогащением углеродом непревращенного аустенита (Q&P обработка) мартенситной коррозионностойкой стали AISI 414

Abstract

Термическая обработка, заключающаяся в закалке стали до температуры внутри интервала мартенситного превращения с последующим перераспределением углерода между образовавшимся мартенситом и непревращенным аустенитом (Q&P обработка) применена к коррозионностойкой стали мартенситного класса AISI 414 (15Х13Н2). Моделирование режимов Q&P обработки выполнено на симуляторе термомеханических процессов Gleeble 3800. Фазовые превращения в процессе обработки изучались с помощью контактного дилатометра, измеряющего изменение диаметра образца в месте приварки термопары. После аустенитизации при 1150 °С в течение 3 мин температура начала мартенситного превращения исследуемой стали составила 270 °С. Для реализации Q&P обработки образцы закаливали до температур 250, 200, 150 и 100 °С. Перераспределение углерода между образовавшимся мартенситом и непревращенным аустенитом осуществлялось в процессе 3-минутной выдержки при 450 °С. Закалка до температур 200–250 °С с последующим отжигом при 450 °С не обеспечивает обогащение непревращенного аустенита углеродом, достаточное для подавления мартенситного превращения при последующем охлаждении до комнатной температуры. Понижение температуры закалки до 150 °С с последующим отжигом при 450 °С приводит к полной термической стабилизации непревращенного аустенита вплоть до температур –60 °С, что обеспечивает за счет TRIP эффекта высокую низкотемпературную вязкость исследуемой стали (KCV–60 = 59 Дж/см2), превосходящую значения, заложенные в требования к высокопрочным трубным сталям. Сделан вывод о перспективности Q&P обработки исследуемой стали для получения высокопрочного состояния с высоким уровнем низкотемпературной вязкости. Heat treatment consisting quenching of steel to a temperature inside the martensitic transformation interval with subsequent carbon partitioning between quenched martensite and retained austenite (Q&P treatment) is applied to martensitic stainless steel AISI 414 (Fe – 0.14 % C – 12.5 % Cr – 2.3 % Ni). Q&P processing was modeled using the thermomechanical simulator Gleeble 3800. Phase transformations during processing were studied using a contact dilatometer, which measures the change in the specimen diameter at the thermocouple spot. After austenitization at 1150 °C for three minutes, the temperature of the onset of the martensitic transformation of the steel under study was 270 °C. To implement Q&P processing, the samples were quenched to temperatures of 250 °C, 200 °C, 150 °C and 100 °C. The carbon partitioning between the quenched martensite and untransformed austenite was carried out in the process of 3-minute exposure at 450 °C. It has been shown that quenching to temperatures of 200–250 °C with subsequent annealing at 450 °C does not ensure the enrichment of unconverted austenite with carbon, sufficient to suppress martensitic transformation upon subsequent cooling to room temperature. Lowering the quenching temperature to 150 °C with subsequent annealing at 450 °C leads to complete thermal stabilization of the untransformed austenite up to temperatures of minus 60 °C, which ensures a high lowtemperature toughness of the steel under investigation through the TRIP effect, exceeding the values Рущиц С.В., Ахмедьянов А.М., Закалка с последующим обогащением углеродом Маковецкий А.Н., Красноталов А.О. непревращенного аустенита (Q&P обработка)… Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2018. Т. 18, № 4. С. 89–97 97 laid down in the requirements for high-strength pipe steel. The conclusion is made about the prospect of Q&P processing of the investigated steel for obtaining a high-strength state with a high level of low-temperature viscosity.