Związek między rekrystalizacją ferrytu i koagulacją dyspersyjnej fazy węglikowej w stali $Fe - 0.67\% C$

Abstract

Kinetics of $Fe_{3}C$ particle coarsening in $Fe-0.67%C$ steel for two (A, B) different microstructures (spheroidite) with similar dispersion, but different matrix (ferrite) grain size and particles distribution was investigated experimentally. In microstructure A, formed by hardening with subsequent tempering, the particles are mainly on fine matrix grain (subgrain) boundaries (in situ recrystallization of ferrite). In microstructure B, formed by recrystallization after cold work ($10%$), the particles are mainly inside grains of coarse-grained matrix (discontinuous recrystallization of ferrite). During anneling (680, 700 i $715^{\circ}C$; 800 hours) microstructure (A, B) morphology is preserved; steel microstructure determine the particle coarsening rate, it is lower in microstructure B; the grain growth occurs in microstructure A. Analysis of empirical kinetic functions with LSW theory suggest that higher particle coarsening rate in microstructure A results from higher diffusivity of $Fe$ along the matrix grain boundaries. Lower particle coarsening rate in microstructure B results from matrix diffusion of $C$ and $Fe$. In microstructure A particle coarsening controls the grain growth (particle disappearance makes grain boundary migration possible). Empirical distributions of cementite particle size are similar to the Weibull distribution. Przedmiotem pracy jest kinetyka koagulacji cementytu w stali $Fe-0.67%$ C o dwóch (A, B) mikrostrukturach (sferoidyt) ze zbliżoną dyspersją cząstek cementytu, lecz różniących się wielkością ziarna osnowy (ferryt) i rozmieszczeniem cząstek. W mikrostrukturze A, otrzymanej w wyniku wysokiego odpuszczania zahartowanej stali, większość cząstek jest na granicach ziarn drobnoziarnistej, zrekrystalizowanej in situ, osnowy. W mikrostrukturze B, otrzymanej podczas wyżarzania rekrystalizującego stali o mikrostrukturze A, po odkształceniu plastycznym na zimno ($10%$), cząstki są przeważnie wewnątrz ziarn gruboziarnistej, zrekrystalizowanej w sposób nieciągły, osnowy. Podczas wyżarzania izotermicznego (680, 700 i $715^{\circ}C$; 800 godz.) stwierdzono: rozrost cząstek cementytu (koagulacja); zachowanie morfologii mikrostruktury (A, B); większą szybkość koagulacji w mikrostrukturze A oraz rozrost ziarn ferrytu w mikrostrukturze A. Interpretacja empirycznych równań kinetycznych za pomocą teorii koagulacji LSW sugeruje, że przyczyną większej szybkości koagulacji cząstek w mikrostrukturze A jest dominująca rola dyfuzji węgla i żelaza na granicach ziarn osnowy. Natomiast wolniejsza koagulacja w mikrostrukturze B jest związana z objętościową dyfuzją składników stali w osnowie. Szybkość rozrostu ziarna osnowy w mikrostrukturze A jest kontrolowana przez koagulację cementytu. W warunkach koagulacji empiryczne rozkłady rozmiarów cząstek są zbliżone do rozkładu Weibulla.