Прочностные характеристики ДФМС

В формировании прочностных характеристик ДФМС совместно участвует большое число различных структурных механизмов: упрочнение твердой фазой (мартенситное); твердорастворное упрочнение мартенсита, определяемое концентрацией в нем углерода; субструктурное упрочнение мартенсита; упрочнение в результате превращения остаточного аустенита; дислокационное, зернограничное, твердорастворное и дисперсионное упрочнение феррита; закалочное и деформационное старение.

Важной особенностью формирования прочностных свойств ДФМС является неаддитивность и непостоянство в процессе деформации относительного вклада различных источников упрочнения, что обусловлено следующим.

1. Прочность (сопротивление деформации) ферритно-мартенситной структуры, как было показано, в значительной степени определяется перераспределением деформаций (и напряжений) между ферритом и мартенситом. Отсюда реально наблюдаемая упрочняющая роль мартенсита зависит от всех факторов, изменяющих это перераспределение: от соотношения прочности мартенсита и феррита, от степени непрерывности фаз, величины деформации двухфазной смеси и т. п.

2. Собственные свойства фаз (феррита и мартенсита) в двухфазной структуре могут отличаться от таковых в однофазном состоянии. Вследствие большой эффективности барьеров на пути движения дислокаций как границы фаз, может наблюдаться зависимость прочности (микротвердости) феррита от величины межмартенситного промежутка, т.е. от объемной доли мартенсита Vм.

3. На свойства ДФМС при малых пластических деформациях существенное влияние оказывают остаточные растягивающие напряжения в феррите, возникающие под действием объемного эффекта локального g –a^¢ –превращения. Их уровень, по–видимому, зависит от объемной доли мартенсита и концентрации в нем углерода, которая одновременно определяет температуру g – а' превращения, а также от скорости охлаждения в этом интервале.

4. Роль остаточных напряжений и негомогенности распределения дислокаций в феррите, определяющих ряд аномалий механического поведения ДФМС,зависит от стереологических параметров и ослабевает по мере увеличения деформации.

С учетом изложенного, в настоящее время представляется невозможным количественно оценить роль каждого из возможных источников упрочнения при конкретной величине деформации. Увеличению скорости упрочнения двухфазной смеси в процессе деформации способствуют измельчение частиц мартенсита, рост его объемной доли (без значимого укрупнения размеров), а также повышение его прочности (твердости). В этом же направлении действуют факторы, способствующие росту деформационного упрочнения феррита, а также повышенное количество остаточного аустенита. Исходя из выше сказанного, можно качественно обосновать требования к оптимальной структуре ДФМС и наметить пути ее достижения.

1. Желательно использовать по возможности кратковременные выдержки в межкритическом интервале температур, чтобы предотвратить рост зерен g – фазы.

2. Выбор исходной структуры должен обеспечивать дисперсность островков мартенсита.

3. Желательно присутствие нитридов или карбонитридов (повышенное содержание азота в стали), тормозящих рост g – фазы.

4. Предпочтительно использовать медленное охлаждение от температур МКИ, что обеспечивает снижение прочности ферритной матрицы измельчение мартенсита в результате выделения нового феррита, а также способствует увеличению Сg в оставшейся g – фазе и таким образом, повышению твердости мартенсита и получению повышенного количества остаточного аустенита.

5. Благоприятными являются мероприятия, направленные на измельчение зерна феррита, которые одновременно сопровождаются измельчением мартенситной фазы.