Сірош В. О. Механізм утворення і розпаду ізотермічного мартенситу в Fe-C сплавах

За допомогою методів дилатометрії, Мессбауерівської спектроскопії, рентгеноструктурного аналізу, механічної спектроскопії, трансмісійної електронної мікроскопії, скануючої електронної мікроскопії для комплексного дослідження сталей встановлено визначальний вплив ізотермічного мартенситного перетворення при низьких температурах на розпад мартенситу при наступному нагріванні. Встановлено, що ізотермічне мартенситне перетворення у вуглецевих сталях відбувається в температурному інтервалі -100 °С до -170 °С з максимальною інтенсивністю в області -150 °С. Виявлено, що ізотермічне мартенситне перетворення у вуглецевих сталях супроводжується пластичною деформацією внаслідок низької міцності (твердості) незістареного низькотемпературного мартенситу. Аномально низька тетрагональність низькотемпературного мартенситу, отриманого в результаті ізотермічного перетворення, пояснена зв'язуванням атомів вуглецю дислокаціями, що рухаються в процесі пластичної деформації. Встановлено, що пластична деформація в процесі ізотермічного мартенситного перетворення пригнічує виділення проміжного "епсилон"-карбідів і зміщує до більш високих температур виділення цементиту та спеціальних карбідів при наступному нагріванні мартенситу. Після відпускання при температурах вторинної твердості відсутні спеціальні карбіди і спостерігаються лише крупні пластини цементиту. Цей ефект має місце в результаті пластичної деформації в процесі перетворення при -150 °С і також неповного перетворення в процесі охолодження до температури рідкого азоту і наступного нагрівання. Встановлено, що після ізотермічного мартенситного перетворення та відпускання в інтервалі вторинної твердості концентраційний стан твердого "альфа"-розчину характеризується наявністю кластерів атомів вуглецю та карбідоутворюючих елементів. Цей твердий розчин має істотний потенціал для виділення спеціальних карбідів. Ґрунтуючись на результатах дослідження впливу ізотермічного мартенситного перетворення на виділення спеціальних карбідів і концентраційний стан твердого розчину, висловлено припущення, що індуковане напруженнями виділення спеціальних карбідів має місце в процесі експлуатації сталевого інструменту, що складає сутність позитивного впливу глибокої криогенної обробки інструментальних сталей на їх зносостійкість.