Вплив вмісту марганцю на кількість залишкового аустеніту та механічні властивості ADI після різних режимів ізотермічного гартування

Abstract

Досліджено вплив вмісту марганцю на фазовий склад та механічні властивості ADI матеріалів після ізотермічного загартування в діапазоні температур 310-380 оС . Результати рентгеноструктурних досліджень показали, що за цих умов гартування вміст мартенситної фази збільшується з підвищенням температури гартування. Встановлено, що збільшення вмісту марганцю сприяє збільшенню кількості залишкового аустеніту за однакових умов гартування. Це сприяє посиленню дії TRIP ефекту на процеси зміцнення. Показано, що при однакових умовах гартування вищу границю плинності мають ADI з малим вмістом Mn, тоді, як твердість вища у зразків з великим вмістом. Різна чутливість цих характеристик зміцнення до вмісту Mn пояснюється посиленням дії TRIP ефекту на швидкість зміцнення на початковій ділянці кривої навантаження в матеріалах з високим вмістом марганцю. Наслідком цього є підвищений рівень твердості в матеріалах з більш високим вмістом марганцю. Натомість, такі матеріали демонструють більш низькі механічні характеристики, які визначаються в момент руйнування. Деформація до руйнування та ударна в’язкість зменшуються практично вдвічі через окрихчуючу дією цього елементу. Вплив марганцю на границю втоми менш суттєвий, оскільки схильність до окрихчення компенсується фазовими перетвореннями в голові тріщини, яке сприяє виникненню стискаючих напружень біля вершини тріщини, і стримує її розповсюдження при втомі. Зважаючи на те, що марганець посилює дію TRIP ефекту але погіршує опір руйнуванню, в роботі пропонується використовувати чавун з підвищеним вмістом Mn у виробах землеоброблювальної техніки, які працюють в умовах зношування але не піддаються екстремальним навантаженням.The influence of manganese content on the phase composition and mechanical properties of ADI materials after isothermal quenching at temperatures of 310-380 оС is investigated. The results of X-ray diffraction studies have shown that under these quenching conditions, the content of the martensitic phase increases with an increase in the quenching temperature. It was found that increasing the manganese content increases the amount of residual austenite under the same quenching conditions. This enhances the effect of TRIP on the strengthening process. The consequence is increased level of strengthening in materials with a higher manganese content. It is shown that under the same quenching conditions, ADI with a low Mn content has the highest yield strength, while the hardness is higher for samples with a high content. The different sensitivity of these hardening characteristics to the Mn content is explained by the increased influence of the TRIP effect on the hardening rate at the initial interval of loading curves in materials with higher manganese content. Instead, such materials exhibit lower mechanical properties, which are determined at failure. Deformation and impact strength are reduced by half due to the embrittlement action of this element. The effect of manganese on the fatigue is less significant, because the tendency to embrittlement is compensated by phase transformations in the crack tip, which create compressive stresses at the crack tip and inhibits its spread during fatigue. Due to the fact that manganese enhances the TRIP effect but impairs the resistance to fracture, it is proposed to use ADI with high Mn content in tillage products that operate in conditions ofwear but are not exposed to extreme loads.