Структура и лом у средњеугљеничним микролегираним челицима

Abstract

У раду су испитиванана два средњеугљенична челика за ковање, микролегирана ванадијумом, који се међусобно разликују по садржају титана и угљеника. V– микролегирани челик садржи 0,26%C, означен je као „V19“, и Ti–V– микролегирани челик микролегиран је титаном и садржи 0,31%C, означен као „TiV22“. Циљ рада био је да се испитају трансформационе карактеристике средњеугљеничних микролегираних челика при континуираном хлађењу на ваздуху, директно са температуре аустенитизације, да се одреде услови постизања структуре ацикуларног ферита и да се одреде критични параметри лома цепањем на температури течног азота за ову структуру. Челици су испоручени као топловаљане шипке. Анализом микроструктура које су постигнуте при континуираном хлађењу на мирном ваздуху, директно са различитих температура аустенитизације, одређен је термички режим припреме узорака за испитивање. Припремљени узорци челика са структуром ацикуларног ферита испитивани су на температури течног азота једноосним затезањем и савијањем у четири тачке. За испитивање савијањем у четири тачке коришћене су епрувете са зарезом по Грифитсу и Овену. Температура течног азота одабрана је ради испитивања у условима потпуно кртог лома и одређивања критичног напона лома. Одређивање критичног напона лома обухвата фрактографију и моделовање савијања у четири тачке методом коначних елемената. Резултати једноосног затезног испитивања на температури течног азота послужили су као улазни подаци за моделовање. Моделовањем је израчуната расподела напона и деформација у узорку, у тренутку лома, при савијању у четири тачке. У опсегу температура аустенитизације између 850°C и 1300°C, за припрему узорака за испиттивање изабрана је температура од 1250°C. Након хлађења на мирном ваздуху са 1250°C, структура челика легираног ванадијумом и са нижим садржајем угљеника (челик V19) састоји се од ферита, перлита и ацикуларног ферита, док се структура челика легираног титаном и ванадијумом, са вишим садржајем угљеника (челик TiV22), претежно састоји од ацикуларног ферита...

Two medium carbon vanadium microalloyed foring steels with different content of carbon and titanium were investigated. Broad goals were to examine transformational behavior of the steels on continuous cooling at still air directly from austenitisation temperatures, to determine optimal regime to produce predominantly acicular ferrite structure and to examine it both by means of mechanical behavior and fracture properties at liquid nitrogen temperature. Main goal was to establish micromehanism of cleavage fracture of the steels with predominantly acicular ferrite structure, and to measure critical parameters of cleavage fracture – critical fracture stress and effective fracture surface energy. The influence of vanadium and nitrogen on microstructure and mechanical properties of medium-carbon steels has been studied by means of metallography and mechanical testing. Vanadium addition to the low nitrogen steel suppresses the formation of ferrite-pearlite following the low reheating temperatures and microstructure consists of bainitic sheaves. For high reheating temperatures, dominantly acicular ferrite structure in both the low nitrogen and the high nitrogen vanadium steels is obtained. The results suggest that vanadium in solid solution promotes the formation of bainite, whereas the effect of nitrogen is related to the precipitation of VN particles in austenite with high potency for intragranular nucleation of acicular ferrite and to the precipitation of V(C,N) particles in ferrite with high potency for precipitation strengthening. Addition of both vanadium and nitrogen considerably increases the strength level. The aim of this work was to establish deformation behaviour of two vanadium microalloyed medium carbon steels with different contents of carbon and titanium by tensile testing at 77 K. Samples were reheated at 1250°C/30 min and continuously cooled at still air. Beside acicular ferrite as dominant morphology in both microstructures, the steel with lower content of carbon and negligible amount of titanium contains considerable fraction of grain boundary ferrite and pearlite...