CC BY
1ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ АЗОТОМ НА МЕХАНИЗМЫ ДЕФОРМАЦИИ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАСТАБИЛЬНОГО МНОГОКОМПОНЕНТНОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ СоМеМпМ
Астафурова Е. Г., Лучин А. В., Гуртова Д. Ю., Астафуров С.В.
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск, Россия, elena.g. [email protected]
В работе изучены микроструктура и механизмы деформации сплавов Fe4oMn4oColoCпo(N) (0,6 и 1,2 ат. % азота) при одноосном статическом растяжении в интервале температур (77-293)К. Многокомпонентные сплавы Fe4oMn4oColoCrlo(N), полученные вакуумной индукционной плавкой, прокатывали при комнатной температуре и отжигали при 1473К (2ч) с закалкой в воду. После такой обработки сплавы обладали аустенитной структурой с размером зерна 150-180 мкм. Испытания на растяжение проводили при начальной скорости деформации 10-4 1/с.
Легирование сплава Fe4oMn4oColoCrlo азотом приводит к увеличению параметра кристаллической решетки: a = 3,617А в сплаве без азота, a = 3,626А в сплаве с 1,2 ат.% N. Методами просвечивающей электронной микроскопии показано, что в исходной структуре азотистых сплавов не происходит формирования нитридов, то есть весь азот растворяется в кристаллической решетке аустенитной фазы. Твердорастворное упрочнение азотом сопровождается увеличением прочностных свойств сплава, величина предела текучести увеличивается с ростом концентрации азота: 00,2 = 180 МПа и 460 МПа в сплаве без азота соответственно при 300К и 77 К, 00,2 = 270 МПа и 720 МПа в сплаве с 1,2 ат. N соответственно при 300К и 77 К. Таким образом, для сплавов Fe4oMn4oColoCrlo(N) характерна сильная температурная зависимость предела текучести, но в азотистых сплавах она сильнее. Величина удлинения (пластичность) также зависит от температуры испытания и концентрации азота: в сплаве без азота удлинение изменяется от 80% при 300К до 60% при 77К, а в азотистом сплаве с 1,2 ат.% N - от 60% при 300К до 15% при 77К. Таким образом, экспериментально показано, что легирование азотом способствует снижению пластичности сплава Fe4oMn4oColoCrlo во всем исследуемом температурном интервале, а особенно ярко это проявляется при пониженных температурах.
Методами электронной микроскопии изучены механизмы деформации сплавов во всем интервале температур испытания. Сплав Fe4oMn4oColoCrlo - метастабильный, при пластической деформации в нем реализуется у^-8 мартенситный переход. При комнатной температуре испытания объемное содержание 8-фазы в разрушенных образцах мало и составляет доли процента, а при Т=77К в структуре сплава формируется до 60% деформационного мартенсита, что сопровождается ростом коэффициента деформационного упрочнения и снижением пластичности сплава. Изучена кинетика мартенситного превращения при разных температурах испытания и показано, что легирование азотом подавляет деформационный фазовый переход в сплаве Fe4oMn4oColoCrlo, но деформационное упрочнение азотистых сплавов высокое из-за формирования субструктуры, состоящей из мощных плоских скоплений дислокаций, мультиполей и деформационных двойников.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 20-1900261, https://rscf.ru/project/20-19-00261/. Исследования выполнены на оборудовании ЦКП «Нанотех» ИФПМ СО РАН.
