vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2026-71-3-212-220vestift-953Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYОсобенности кинетики фазовых превращений в аусферритно-карбидных чугунах класса CADIFeatures of the phase transformation kinetics in ausferritic-carbidic cast irons of the CADI classВолочкоА. Т.VolochkoA. T.

Волочко Александр Тихонович – доктор технических наук, профессор, начальник отдела материаловедения и литейно-деформационных технологий – заведующий лабораторией микрокристаллических и аморфных материалов

ул. Академика Купревича, 10, 220084, Минск

Alexander T. Volochko – Dr. Sci (Engineering), Professor, Head of the Department of Materials Science and Casting and Deformation Technologies – Head of the Laboratory of Microcrystalline and Amorphous Materials

10, Academician Kuprevich St., 220084, Minsk

volochkoat@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0006-4080-5278КовалькоМ. С.KovalkoM. S.

Ковалько Михаил Сергеевич – кандидат технических наук, заместитель начальника отдела материаловедения и литейно-деформационных технологий

ул. Академика Купревича, 10, 220084, Минск

Mikhail S. Kovalko – Cand. Sci. (Engineering), Deputy Head of the Department of Materials Science and Casting and Deformation Technologies 

10, Academician Kuprevich St., 220084, Minsk

kovalko.m@mail.ruФизико-технический институт Национальной академии наук БеларусиБеларусьPhysical-Technical Institute of the National Academy of Sciences of BelarusBelarus202629092026713212220Copyright © Волочко А.Т., Ковалько М.С., 20262026Волочко А.Т., Ковалько М.С.Volochko A.T., Kovalko M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/953

Проведен анализ терминологии и особенностей структурообразования высокопрочных чугунов классов ADI и CADI. Дано обоснование термина «аусферрит» для описания металлической матрицы, формирующейся при изотермической закалке. Отмечено, что ключевым отличием двухфазной (феррит + аустенит) бейнитоподобной структуры от мартенсита является диффузионный механизм перераспределения углерода, полностью подавляющий выделение карбидов. Показаны экспериментальные данные, подтверждающие механизм деформационного мартенситного превращения (TRIP-эффект) в сплавах CADI, который обеспечивает повышение прочности и износостойкости. Основное внимание уделено исследованию кинетики распада переохлажденного аустенита в CADI. Экспериментально установлено и теоретически обосновано влияние карбидной фазы на гетерогенное зарождение перлита и аусферрита, что отображается в необходимости повышения критической скорости закалки по сравнению с ADI для подавления диффузионного распада и формирования аусферритной структуры. Полученные данные могут найти широкое применение в промышленности (машиностроение, литейное производство) при получении отливок изделий, работающих в условиях ударно-абразивного износа.

The paper provides an analysis of the terminology and structural features of high-strength cast irons of the ADI and CADI classes. A rationale is provided for the term “ausferrite” to describe the metallic matrix formed during isothermal quenching. It is noted that the key distinction of the two-phase (ferrite + austenite) bainite-like structure from martensite is the diffusional mechanism of carbon redistribution, which completely suppresses carbide precipitation. Experimental data confirming the mechanism of deformation-induced martensitic transformation (TRIP effect) in CADI alloys, which provides increased strength and wear resistance, are presented. The main focus is on investigating the kinetics of supercooled austenite decomposition in CADI. The influence of the carbide phase on the heterogeneous nucleation of pearlite and ausferrite has been experimentally established and theoretically substantiated, which is reflected in the need to increase the critical quenching rate compared to ADI in order to suppress diffusional decomposition and form an ausferritic structure. The obtained data can find wide application in industry (mechanical engineering, foundry production) in the manufacture of castings for components operating under impact-abrasive wear conditions.

аусферриткарбидычугунCADIADITRIP-эффекткинетика превращенийферритгетерогенное зарождениеausferritecarbidescast ironCADIADItransformation kineticsferriteheterogeneous nucleationработа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант № Т25МС-002).this work was supported by the Belarusian Republican Foundation for Basic Research (grant no. T25MS-002).ReferencesHayrynen, K. L. Carbidic austempered ductile iron (CADI) – the new wear material / K. L. Hayrynen, K. R. Bran- denberg // AFS Transactions. – 2003. – Vol. 111. – P. 845–850.Hayrynen K. L., Brandenberg K. R. Carbidic austempered ductile iron (CADI) – the new wear material. AFS Trans- actions, 2003, vol. 111, pp. 845–850.Laino, S. Wear behavior of CADI operating under different tribosystems / S. Laino, J. Sikora, R. Dommarco // ISIJ International. – 2009. – Vol. 50, iss. 3. – P. 418–424. https://doi.org/10.2355/isijinternational.50.418Laino S., Sikora J., Dommarco R. Wear behavior of CADI operating under different tribosystems. ISIJ International, 2009, vol. 50, iss. 3, pp. 418–424. https://doi.org/10.2355/isijinternational.50.418Development of Carbidic Austempered Ductile Iron (CADI) / H. A. Aly, A. Nofal, A.-H. Hussein, E. M. El-Banna // Key Engineering Materials. – 2020. – Vol. 835. – P. 163–170. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.835.163Aly H. A., Nofal A., Hussein A.-H., El-Banna E. M. Development of Carbidic Austempered Ductile Iron (CADI). Key Engineering Materials, 2020, vol. 835, pp. 163–170. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.835.163Riebisch, M. Influence of Carbide-Promoting Elements on the Microstructure of High-Silicon Ductile Iron / M. Riebisch, B. Pustal, A. Bührig-Polaczek // International Journal of Metalcasting. – 2020. – Vol. 14, iss. 4. – P. 1152–1161. https://doi.org/10.1007/s40962-020-00442-1Riebisch M., Pustal B., Bührig-Polaczek A. Influence of Carbide-Promoting Elements on the Microstructure of HighSilicon Ductile Iron. International Journal of Metalcasting, 2020, vol. 14, iss. 4, pp. 1152–1161.https://doi.org/10.1007/s40962020-00442-1Jae Hoon Jang. Solubility of carbon in tetragonal ferrite in equilibrium with austenite / Jae Hoon Jang, H. K. D. H. Bha- deshia, Dong-Woo Suh // Scripta Materialia. – 2013. – Vol. 68, iss. 3–4. – P. 195–198.https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.10.017Jae Hoon Jang, H. K. D. H. Bhadeshia, Dong-Woo Suh. Solubility of carbon in tetragonal ferrite in equilibrium with austenite. Scripta Materialia, 2013, vol. 68, iss. 3–4, pp. 195–198. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.10.017Akça, C. Austenite-Martensite Transformation in ADI by Plastic Deformation / C. Akça, H. M. Luş, N. C. Kuşkonmaz // Proceedings of 3th Balkan Metallurgy Conference, Ohrid, Macedonia, 24 September 2003. – Skopje: Macedonian Union of Metallurgists, 2003. – Vol. 1. – P. 99–102. – URL: https://inis.iaea.org/records/vy36w-1nf31Akça C., Luş H. M., Kuşkonmaz N. C. Austenite-Martensite Transformation in ADI by Plastic Deformation. Proceedings of 3th Balkan Metallurgy Conference, Ohrid, Macedonia, 24 September 2003, vol. 1, pp. 99–102. Available at: https://inis.iaea.org/records/vy36w-1nf31High Strain Rate Dynamic Deformation of ADI / D. Myszka, M. Ahmed, A. Nofal [et al.] // Materials Science Forum. – 2018. – Vol. 925. – P. 210–217. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.925.210Myszka D., Ahmed M., Nofal A., Skoіek E., Hussein A. H. High Strain Rate Dynamic Deformation of ADI. Materials Science Forum, 2018, vol. 925, pp. 210–217. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.925.210Miller, R. L. A Rapid X-Ray Method for the Determination of Retained Austenite / R. L. Miller // Transactions of the American Society for Metals. – 1964. – Vol. 57. – P. 892–899.Miller R. L. A Rapid X-Ray Method for the Determination of Retained Austenite. Transactions of the American Society for Metals, 1964, vol. 57, pp. 892–899.Анисович, А. Г. Рентгеноструктурный анализ в практических вопросах материаловедения / А. Г. Анисович. – Мн.: Бел. навука, 2017. – 207 с.Anisovich A. G. X-ray Diffraction Analysis in Practical Materials Science. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2017. 207 p. (in Russian).Кристиан, Дж. Теория превращений в металлах и сплавах / Дж. Кристиан. – М.: Мир, 1978. – Ч. 1: Термо-динамика и общая кинетическая теория. – 806 с.Christian J. W. The Theory of Transformations in Metals and Alloys. Part 1: Thermodynamics and General Kinetic Theory. 2nd ed. Oxford, Pergamon Press, 1975. 586 p.Microstructures and properties of carbidic austempered ductile Iron containing Fe3C particles and superfine ausferrite / Yang Penghui, Fu Hanguang, Li Guolu [et al.] // Materials & Design. – 2019. – Vol. 186. – Art. ID 108363. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108363Yang Penghui, Fu Hanguang, Li Guolu, Liu Jinhai, Zhao Xuebo. Microstructures and properties of carbidic austempered ductile Iron containing Fe3C particles and superfine ausferrite. Materials & Design, 2019, vol. 186, art. ID 108363. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108363

The authors declare that there are no conflicts of interest present.