OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 3 2024 31 TECHNOLOGY меньшего содержания углерода компенсируется добавками Si и Mn. Дальнейшее увеличение прочности достигается за счет дисперсионного твердения и уменьшения размера зерна путем микролегирования Nb, V и Ti по отдельности или в комбинации [65, 66]. Установлено, что атомы ванадия в растворе задерживают бейнитную реакцию при более низких температурах превращения (на 30–40 °С) в пределах скоростей охлаждения 1–50 °С/с [64–71]. Наноразмерные карбонитриды образуются при длительной выдержке при 450–650 °С, что значительно повышает предел текучести, предотвращая движение дислокаций. Измельчение зерна реализуется, когда частицы TiN фиксируют границу аустенитного зерна в процессе нагрева под прокатку, а атомы Nb и NbСN замедляют рекристаллизацию деформированного аустенита [54]. По сравнению со сталями, микролегированными Nb-Ti, стали V-N демонстрируют измельчение зерна за счет внутризеренного зародышеобразования феррита на частицах VN – отчасти из-за близкого размера решетки VN с ферритом [14, 46]. Введение N в микролегированную V сталь стимулирует выделение карбонитридов V и увеличивает их объемную долю. В работе [72] использован подход CALculation of PHase Diagrams (CALPHAD) для изучения осаждения нитридов и карбонитридов в трубных сталях в соответствии с новыми разработками сложных химических составов и термомеханической обработки высокопрочных низколегированных (HSLA) сталей. Этот пакет программ основан на минимизации свободной энергии Гиббса отдельных фаз в равновесном состоянии. Результаты расчетов показали, что температура выделения нитридов в сталях, микролегированных Ti-Nb, увеличивалась в зависимости от концентрации титана, в то время как концентрация ниобия значительно повышала температуру выделения карбонитридов ниобия. Частицы карбонитридов образуются при гораздо более низких температурах в низкоуглеродистых сталях (< 0,03 масс. %), чем в среднеуглеродистых сталях (> 0,1 масс. %). Это хорошо согласуется с независимыми экспериментальными данными из литературы, где изучался рост аустенитных зерен в сталях аналогичных составов. Хотя растворение и рост частиц контролируются кинетикой процесса, эти результаты доказали, что термодинамический расчет может эффективно прогнозировать состав и последовательность образования частиц в химически сложных системах, обеспечивая более точное планирование экспериментов для определения критических температур укрупнения зерен при повторном нагреве, рекристаллизации при нагреве, прокатке и превращении при охлаждении. Это может свести к минимуму количество испытаний, необходимых для получения оптимальных химических составов и процедур термообработки, где изучался рост аустенитного зерна в стали аналогичного состава. В работах [73, 74] для исследования явлений микросегрегации и поведения сложных частиц (Ti, Nb) (C, N) во время непрерывной разливки была использована установка однонаправленного отверждения для моделирования процесса кристаллизации. В исследуемых авторами образцах можно обнаружить дендритную структуру вдоль направления затвердевания. Это показывает, что добавление титана и ниобия в высокопрочную низколегированную (HSLA) сталь приводит к нежелательным выделениям (Ti, Nb) (C, N) из-за микросегрегации. Было исследовано влияние скорости охлаждения на образование (Ti, Nb) (C, N). Состав крупных частиц определяли с помощью FE-SEM с EDS. Большие частицы (Ti, Nb) (C, N) можно разделить на три вида по составу и морфологии. С увеличением скорости охлаждения частицы Ti (Ti, Nb) (C, N) превращаются в частицы Nb (Ti, Nb) (C, N). В работе [75] отмечается, что если мелкие частицы Nb (C, N) и NbC, содержащие ниобий, имеют диаметр порядка нескольких нанометров, обычно ≤ 50 нм, то крупные частицы, содержащие ниобий, могут иметь длину от субмикрона до сотен микрон. Механизм образования частиц ≤ 50 нм карбида или карбонитрида ниобия широко известен, а их благотворное влияние на прочность и ударную вязкость хорошо подтверждено, тогда как крупные частицы Nb ухудшают характеристики стали. Несмотря на множество исследований крупных частиц с высоким содержанием Nb, не было предложено никаких экспериментальных доказательств и предполагаемых механизмов их образования. Дефекты, связанные с крупными частицами, богатыми Nb, вызывают растрескивание слябов во время повторного нагрева, провалы при испытаниях на
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1