ОБОСНОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ РАСПАДА ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА В БЕЙНИТНОЙ ОБЛАСТИ ХРОМОНИКЕЛЬМОЛИБДЕНОВЫХ СТАЛЕЙ Текст научной статьи по специальности «Физика»

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ

НАУКА И МИРОВОЗЗРЕНИЕ

ОБОСНОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ РАСПАДА

ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО аустенита в бейнитной области

ХРОМОНИКЕЛЬМОЛИБДЕНОВЫХ СТАЛЕЙ Куклина Александра Александровна

аспирантка кафедры термообработки и физиков металлов, Уральского федерального университета имени первого президента России Б. Н. Ельцина, г. Екатеринбург, РФ

Юдин Юрий Вячеславович

научный руководитель, док. техн. наук, профессор кафедры термообработки и физиков металлов, Уральского федерального университета имени первого президента России Б. Н. Ельцина, г. Екатеринбург , РФ

Майсурадзе Михаил Васильевич

научный руководитель, канд. техн. наук, доцент кафедры термообработки и физиков металлов, Уральского федерального университета имени первого президента России Б. Н. Ельцина, г. Екатеринбург , РФ

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых ученых МК- 7929.2016.8

Существует достаточно большое число уравнений для аналитического описания превращений переохлажденного аустенита в сталях, В основе большинства методик лежат классическая теория зарождения и роста [6,7] и уравнение Колмогорова-Джонсона-Мела-Аврами (КДМА) [3-5], позволяющие оценить кинетику формирования новых фаз и структурных составляющих, как при изотермической выдержке, так и при непрерывном охлаждении

Р=1-ехр(-ктп),

где: Р - доля превращенного аустенита, т - время, к - температурно-зависимый коэффициент, п - показатель степени. При этом подразумевается, что коэффициент п должен иметь постоянное значение (определяемое типом превращения, химическим составом стали и т.д.) на протяжении всего процесса изотермического превращения. В ряде работ утверждается конкретное значение, которое должен принимать коэффициент п для исследуемого процесса. Однако на практике, при анализе экспериментальной кинетики изотермического превращения переохлажденного аустенита наблюдаются весьма существенные отклонения от общепринятой теории:

• коэффициент п может принимать любое положительное действительное значение, зависящее не только от типа превращения, но также от температуры и других факторов, достигая в ряде случаев величин, существенно превышающих допускаемый теорией интервал;

• коэффициенты k и n зависят не только от температуры изотермического превращения, но также немонотонно изменяются во времени, в течение которого протекает превращение.

В случае соблюдения всех условий теории расчетные результаты весьма неудовлетворительно описывают экспериментальные данные.

Решение проблемы состоит в отыскании функции, которая обеспечила бы максимально точное математическое описание наблюдаемых явлений при минимальном количестве параметров оптимизации.

Исходными данными для расчета кинетики образования бейнита в изотермических условиях являлись экспериментальные изотермические диаграммы распада переохлажденного аустенита сталей 34ХН3М, 12ХН4М, 20Х2Н2М, 30ХН3М [2]. Для описания изотермической кинетики бейнитного превращения использовалось уравнение КДМА.

Проведена оцифровка изотермических диаграмм распада переохлажденного аустенита доэвтектоидных конструкционных сталей, опубликованных в [2] с помощью программы «GetData Graph Digitizer 2.26», определено время для линий условного начала, 10%, 50%, 90%, 95% бейнитного превращени

На рисунках 1-3 приведены графики зависимости двойного логарифма доли бейнитного превращения ln(-ln(1-P)), кинетических коэффициентов n и ln k от логарифма времени для стали 30ХН3М.

2 1

V s 0,2474х • 0.7808 RJ = 1

Л--

о.

• 0

♦

4

5

♦ у = 2.2191х-13,669 R* = 0,9945

6

7

8

-3 -4 -5

♦

1пт

Рисунок I. iaaucuноггаь daaiiMoto го*арифча do tu беимитмого пргиращгния 1п(1п(1-Р)> от гогарифча аре щеми In т; ста.|ь ЗОХНЗМ, те чперат\ра

и.ютерчической ныОермски 340 'С

С течением времени изотермической выдержки при температуре 340°°С параметр п изменяется от 0,2 до 2,8 (рисунок 2). Аналогичным образом ведет себя временная зависимость логарифма коэффициента к (1п к) (рисунок 3).

а 2,0

M

ü

i 15

fu

f 1,0

0,5 0,0

3 4 5 6 7

Jnx

Puc\not¿ 2 Эиниси чогшь ылра.чешрй л Din .юмрифли причеши fn т; сталь .ítf.Yí/.íM., теллдерйшудо и зал врми ческой вь/дерлски 340"С