Юрий Вячиславович Долгачев, кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и технологии металлов
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Yuri V. Dolgachev, Cand.Sci. (Eng.), Associate Professor of the Materials Science and Technology of Metals Department
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Виктор Николаевич Пустовойт, доктор технических наук, профессор кафедры материаловедения и технологии металлов
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Viktor N. Pustovoit, Dr.Sci. (Eng.), Professor of the Materials Science and Technology of Metals Department
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Юрий Михайлович Вернигоров, доктор технических наук, профессор кафедры физики
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Yuri M. Vernigorov, Dr.Sci. (Eng.), Professor of the Physics Department
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Introduction. The combined effect on the phase transformation process, involving a combination of heat treatment and external action, is a major technology solution for obtaining the required properties of steel products. When hardening steel in a constant magnetic field with a strength of 1–2 MA/m, martensite formation is observed at higher temperatures. In addition, when compared to conventional hardening, there are changes in structure and properties. Such effects cannot be explained only in terms of thermodynamics, since the expected shift in the equilibrium temperature between austenite and martensite in a magnetic field of such strength does not exceed 4–8°C. To explain the effects that occur during hardening in a magnetic field, it is proposed to consider the features of martensitic transformation in highspeed steel when exposed to an external magnetic field in the temperature range of austenite superplasticity. This research was aimed at identifying the features of martensitic transformation in the presence of a constant magnetic field in steel with account for the phenomena occurring in the premartensitic state.
Materials and Methods. Samples made of steel R6M5 were used. Characteristics of the martensitic transformation were studied using the potentiometric method of electrical resistance. The data were recorded using an L-CARD E14-440 analog-to-digital converter with the LGraph2 software package. The sample was heated by passing current. The sample was placed in the interpolar space of an open-type laboratory electromagnet FL-1, which provided the creation of a magnetic field with a strength of 1.2 MA/m.
Results. The obtained differentiated dependences were characterized by electrical resistance anomalies (low-temperature peaks) at a temperature corresponding to the appearance of a ferromagnetic phase as a result of martensitic transformation. In a magnetic field, the development of martensitic transformation began at a higher temperature, which could not be explained in terms of thermodynamics. Thus, the formation of stress martensite was observed in microvolumes of austenite with ferromagnetic ordering, which perceived the energy of the external field through magnetostrictive stresses. Under conditions of superplastic austenite, such stresses were sufficient to initiate shear transformation. The minimum possible size of lattice instability fluctuations (1.372 nm) was determined.
Discussion and Conclusion. Exposure to a magnetic field under hardening intensified the processes of some magnetic decomposition of austenite. At temperatures close to the beginning of the martensitic transformation, the existing areas of magnetic inhomogeneity were superimposed on the effects of the phenomenon of instability of the crystal lattice. In the temperature range Md-Mn, when austenite exhibited superplasticity, the formation of stress martensite in microvolumes of austenite with ferromagnetic ordering was significantly facilitated
Введение. Комбинированное влияние на процесс фазового превращения, предполагающее сочетание термической обработки с внешним воздействием, является актуальным технологическим решением для получения необходимых свойств стальной продукции. При закалке стали в постоянном магнитном поле напряженностью 1–2 МА/м наблюдается образование мартенсита при более высоких температурах. Помимо этого, по сравнению с обычной закалкой, происходят изменения в структуре и свойствах. Подобные эффекты не могут объясняться только с термодинамических позиций, так как предполагаемый сдвиг температуры равновесия между аустенитом и мартенситом в магнитном поле такой напряженности не превышает 4–8 °С. Для объяснения эффектов, возникающих при закалке в магнитном поле, предлагается рассмотреть особенности мартенситного превращения в быстрорежущей стали при воздействии внешним магнитным полем в температурном интервале сверхпластичности аустенита. Целью данной работы стало выявление особенностей мартенситного превращения в присутствии постоянного магнитного поля в стали с учетом явлений, возникающих в предмартенситном состоянии.
Материалы и методы. Использовались образцы стали марки Р6М5. Исследование особенностей мартенситного превращения осуществляли потенциометрическим методом электросопротивления. Данные фиксировались с помощью аналого-цифрового преобразователя L–CARD E14–440 с использованием программного комплекса LGraph2. Нагрев образца проводился проходящим током. Образец размещался в межполюсном пространстве лабораторного электромагнита открытого типа ФЛ-1, который обеспечивал создание магнитного поля напряженностью 1,2 МА/м.
Результаты исследования. На полученных дифференцированных зависимостях присутствовали аномалии электросопротивления (низкотемпературные пики) при температуре, соответствующей появлению ферромагнитной фазы в результате мартенситного превращения. В магнитном поле развитие мартенситного превращения начинается при более высокой температуре, что не может найти объяснения с термодинамических позиций. Таким образом, наблюдали образование мартенсита напряжения в микрообъемах аустенита с ферромагнитным упорядочением, которые воспринимают энергию внешнего поля через магнитострикционные напряжения. В условиях сверхпластичного аустенита такие напряжения оказываются достаточными для инициирования сдвигового превращения. Определен минимально возможный размер флуктуаций неустойчивости решетки (1,372 нм).
Обсуждение и заключение. Воздействие магнитным полем при закалке приводит к усилению процессов своеобразного магнитного расслоения аустенита. При температурах, близких к началу мартенситного превращения, имеющиеся области магнитной неоднородности накладываются на эффекты от явления неустойчивости кристаллической решетки перед мартенситным превращением. В температурном интервале Мд-Мн, когда аустенит проявляет сверхпластичность, существенно облегчается образование мартенсита напряжения в микрообъемах аустенита с ферромагнитным упорядочением
The authors declare that there are no conflicts of interest present.