Особенности кинетики фазовых превращений в аусферритно-карбидных чугунах класса CADI

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.

1. Hayrynen, 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.

2. 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.50.418

3. Development 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.835.163

4. Riebisch, 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/s40962-020-00442-1

5. Jae 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.2012.10.017

6. Akça, 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-1nf31

7. High 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.925.210

8. Miller, 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.

9. Анисович, А. Г. Рентгеноструктурный анализ в практических вопросах материаловедения / А. Г. Анисович. – Мн.: Бел. навука, 2017. – 207 с.

10. Кристиан, Дж. Теория превращений в металлах и сплавах / Дж. Кристиан. – М.: Мир, 1978. – Ч. 1: Термо-динамика и общая кинетическая теория. – 806 с.

11. 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.2019.108363