Влияние деформации на структуру и фазовый состав высокомарганцевых сталей

Цель работы:
Исследование структуры и фазового состава железо-марганцевых сталей в процессе механических испытаний с целью изучения возможности использования их в качестве конструкционных материалов глубокой вытяжки.
При выполнении данной работы были использованы следующие методы:
Рентгеноструктурный фазовый анализ;
Механические испытания;
Просвечивающая электронная микроскопия.

Диаграмма состояния Fe-Mn (а) и политермический разрез диаграммы состояния Fe-Mn-C при разных содержаниях углерода и содержанием марганца 20 % (б)
а)
б)

Химический состав исследуемой стали, мас. %

Дифрактограммы образов 45Г20 и 20Г20С3 до и после термической обработки
↓ - γ-Fe; ● - ε-фаза

Рентгенографический анализ исследуемых сталей

Растяжение образца 45Г20 в состоянии после а) термообработки; б) ковки
а)
б)

Растяжение образца 20Г20С3 в состоянии после а) термообработки; б) ковки
а)
б)

Механические свойства исследуемых сталей

Структура стали 45Г20 после закалки

Структура стали 45Г20 после закалки

Структура стали 20Г20С3 после закалки
ε двойник

Структура стали 20Г20С3 после закалки

Структура стали 20Г20С3 после закалки
ε
ε

Структура стали 20Г20С3 после закалки

Структура стали 45Г20 после закалки и деформации
γ

Структура стали 45Г20 после закалки и деформации
ε
γ

Структура стали 20Г20С3 после закалки и деформации
ε
γ
γ

Выводы
Исследованные стали 45Г20 и 20Г20С3 после горячей пластической деформации и охлаждения на воздухе имеют в структуре две фазы: аустенит и ε-фазу.
После закалки от 1050ºС сталь 45Г20 имеет однофазную аустенитную структуру, а в стали 20Г20С3 присутствует так же ε-мартенсит.
Прочностные свойства исследуемых сталей характеризуются значительным отличием предела текучести от временного сопротивления.
Показано, что стали имеют высокое равномерное удлинение и относительно малое сужение.
Рентгеноструктурный и электронно-микроскопический анализы показали, что легирование стали кремнием способствует образованию ε мартенсита, что может быть связано с уменьшением энергии дефекта упаковки в аустенитной стали, легированной кремнием.
Проведенное исследование свидетельствует о том, что аустенитные стали являются перспективным конструкционным материалом, а так же могут быть использованы в качестве материалов для глубокой вытяжки в автомобилестроении.