DOI: 10.52150/2522-9117-2025-39-18

К. О. Чорноіваненко^1,*, к.т.н., доцент, ORCID 0000-0003-1613-7784
К. І. Узлов¹, д.т.н., професор, ORCID 0000-0003-0744-9890
Є. Л. Повзло¹, ORCID 0009-0008-1432-8003

¹ Український державний університет науки і технологій
^*Автор для листування: k.o.chornoivanenko@ust.edu.ua

ВПЛИВ ДЕФОРМАЦІЇ НА ФОРМУВАННЯ КОМПОЗИТНОЇ СТРУКТУРИ ПРИ НАВУГЛЕЦЮВАННІ ХРОМИСТОЇ СТАЛІ

Анотація. Вихідний стан феритної матриці хромистої сталі Fe-20% Cr значно впливає на механізми кооперативного розпаду фериту на аустеніт і карбіди під час навуглецювання. У результаті фазового α→γ+К перетворення формується аустенітно-карбідна композитна структура, подібна до евтектоїдної. Дослідження показали, що деформація зразків перед навуглецюванням призводить до помітного зменшення диференціації в аустенітно-карбідних колоніях. При навуглецюванні сплаву, попередньо деформованого зі ступенем обтиснення 5%, зерна навуглецьованого шару дрібніші порівняно із литим станом та витягнуті в напрямку дифузії вуглецю. Збільшення ступеня обтиснення до 50% перед навуглецюванням підсилює особливості формування аустенітно-карбідного шару, описані для навуглецьованого зразка, деформованого зі ступенем обтиснення 5%. Відпал деформованих зразків призводить до утворення вторинних границь, формування великих рівновісних поліедричних зерен незалежно від ступеня попередньої деформації. Досліджено вплив деформації та відпалу на морфологію фронту α→γ перетворення. Зі збільшенням ступеня деформації викривлення двофазного фронту стає значнішим, рівна поверхня розділу між феритом і аустенітом майже не спостерігається, помітні признаки зародження виступів. Поверхня розділу аустеніт–ферит у зразках, відпалених після деформації зі ступенем обтиснення 5%, здебільшого рівна, однак, після деформації зі ступенем обтиснення 50%, поверхня розділу є нерівною. Показано, при навуглецюванні хромистої сталі, відпаленої після значної деформації, спочатку здійснюється виділення у фериті великих і рідкісних включень рівновісних і огранених карбідів, після чого, фазове перетворення α→γ+К відбувається частково аномально – з утворенням конгломератних структур, і частково нормально – з утворенням композитних структур. Отримані результати дозволяють оптимізувати параметри хіміко-термічної, механічної та термічної обробки для цілеспрямованого керування мікроструктурою та властивостями хромистих сталей, що є важливим для підвищення їх зносостійкості, міцності та довговічності в умовах експлуатації.

Ключові слова: композитна структура, навуглецювання, деформація, дифузія, відпал, хромиста сталь, перекристалізація, фронт перетворення

Посилання для цитування: Чорноіваненко К. О., Узлов К. І., Повзло Є. Л. Вплив деформації на формування композитної структури при навуглецюванні хромистої сталі. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2025. Вип. 39. С. 296-308. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2025-39-18

Перелік посилань

Gibson, R. F. (2016). Principles of Composite Material Mechanics, CRC Press.
Chung, D. D. L. (2020). Composite Materials: Science and Applications, Springer.
Campbell, F. C. (2012). Structural Composite Materials, ASM International.
Zhang D., et al. (2020). In-situ fabrication of metal matrix composites: A review. Journal of Materials Science & Technology, 45, 53–70.
Miracle D. B. (2005). Metal matrix composites – From science to technological significance. Composites Science and Technology, 65(15–16), 2526–2540.
Chawla, N., & Chawla, K. K. (2013). Metal Matrix Composites. Springer.
Rajan T. P. D., Pillai R. M., & Pai B. C. (2007). Review: Reinforcement coatings and interfaces in aluminium metal matrix composites. Journal of Materials Science, 42(9), 2917–2938.
Movchan O. V., Chornoivanenko K. O. (2021). In situ composites: A Review. Progress in Physics of Metals. 22(1), 58-77. https://doi.org/10.15407/ufm.22.01.058
Movchan O. V., & Chornoivanenko K. O. (2020). Utvorennia in situ kompozytiv pry navuhletsiuvanni khromystoi stali, Mizhnarodna naukova konferentsiia Materialy dlia roboty v ekstremalnykh umovakh-10, Kyiv, 48-51.
Chornoivanenko, K. O., & Povzlo, Y. L. (2025). Formuvannia kompozytnykh struktur pry nasychenni khromovykh stalei vuhletsem, XIX Mizhnarodna konferentsiia Stratehiia yakosti v promyslovosti i osviti, Dnipro, Zhurfond, 131-138.

Рукопис надійшов до редакції 19.07.2025
Рекомендовано до друку 21.10.2025
Опубліковано онлайн 01.12.2025