Science and Transport Progress
Published July 7, 2020 | Version v1
Journal article Open

СОВРЕМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ С TRIP-ЭФФЕКТОМ

Creators

  • 1. Приазовский государственный технический университет, Мариуполь

Description

Цель. Основной целью данной работы является выполнение на основе последних литературных данных анализа современного состояния вопроса о направлениях в разработке химического состава и режимов термической обработки сталей, реализующих TRIP-эффект при нагружении. Благодаря протеканию деформационного мартенситного превращения остаточного аустенита эти стали обладают повышенным комплексом механических и эксплуатационных свойств при достаточно экономном легировании.Методика. В работе использованы сведения, полученные из опубликованной за длительный период времени научной литературы, включая отечественные источники и высокорейтинговые зарубежные издания. Сведения систематизированы по основным типам TRIP-сталей и касаются их химического состава и технологии термической об-работки.Результаты.Представлена история развития исследований по разработке конструкционных ста-лей,использующих TRIP-эффект, а именно: высоколегированных однофазных метастабильных аустенитных сталей, а также низколегированных многофазных TRIP-assistedсталей,в которыхTRIP-эффект играет вспомогательную роль как дополнительный механизм упрочнения и обеспечения повышенной пластичности. К последней группе сталей относятся: низколегированные TRIP-assistedстали, δ-TRIP-стали и мартенситно-стареющие TRIP-стал и. Описаны типичные схемы легирования и применяемые схемы термической обработки, позволяющие достигнуть в сталях оптимальных соотношения фазово-структурных составляющих, количества и степени стабильности остаточного аустенита к деформационному мартенситному превращению и, как результат, –обеспечить повышенный комплекс механических и эксплуатационных свойств.Отмечена ключевая роль формирования бескарбидной структуры, достигаемой легированием кремнием и/или алюминием, в обеспечении высоких свойств стали. Показана перспективность применения современных конструкционных сталей, реализующих TRIP-эффект, в автомобилестроении и в машиностроительной отрасли. Даны рекомендации по дальнейшим направлениям исследований в данной области. Научная новизна.В статье проведен анализ и систематизация актуальных литературных данных о направлениях в разработке технологий получения многофазных конструкционных сталей с остаточным метастабильным аустенитом, реализующих TRIP-эффект при нагружении.Практическая значимость.Результаты, полученные в рамках данной работы, могут быть использованы в качестве справочных материалов при решении конструкторских задач, а также в образовательных целях при подготовке профильных специалистов по инженерным специальностям.

Files

212955-Article Text-498452-1-10-20201222.pdf

Files (1.2 MB)

Name Size Download all
md5:2febacccd0aadd6b6d24abe490f63d0d
1.2 MB Preview Download

Additional details

Related works

Is identical to
Journal article: http://stp.diit.edu.ua/article/view/212955 (URL)

References

  • Bogachev, I. N., & Mints, R. I. (1959). Kavitatsionnoe razrushenie zhelezouglerodistykh splavov. Moscow: Mashgiz. (in Russian)
  • Goldshteyn, M. I., Grachev, S. V., & Veksler, Yu. G. (1999). Spetsialnye stali. Moscow: MISIS. (in Russian)
  • Kurdyumov, G. V., Utevskiy, L. M., & Entin, R. I. (1977). Prevrashcheniya v zheleze i stali. Moscow: Nauka. (in Russian)
  • Malinov, L. S., & Malinov, V. L. Povyshenie iznosostoykosti staley i chugunov za schet polucheniya v ikh strukture metastabilnogo austenita i realizatsii effekta samozakalki pri nagruzhenii. Metal and casting of Ukraine, 1-2, 8-12. (in Russian)
  • Malinov, L. S., & Malinov, V. L. (2007). Ekonomnolegirovannye splavy s martensitnymi prevrashcheniyami i uprochnyayushchie tekhnologii: monografiya. Kharkiv : NNTs KhFTI. (in Russian)
  • Cheylyakh, A. P. (2009). Ekonomnolegirovannye metastabilnye splavy i uprochnyayushchie tekhnologii: monografiya. Mariupol: PGTU PGTU. (in Russian)
  • Bhadeshia, H. D. H., & Edmonds, D. V. (1979). The bainite transformation in a silicon steel. Metallurgical Transactions A, 10(7), 895-907. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02658309 (in English)
  • Bhadeshia, H. K. (2002). TRIP-assisted steels? ISIJ international, 42(9), 1059-1060. DOI: https://doi.org/10.2355/isijinternational.42.1059 (in English)
  • Bhattacharyya, T., Singh, S. B., Das, S., Haldar, A., & Bhattacharjee, D. (2011). Development and characterisation of C–Mn–Al–Si–Nb TRIP aided steel. Materials Science and Engineering: A, 528(6), 2394-2400. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.11.054 (in English)
  • Bleck, W., Guo, X., & Ma, Y. (2017). The TRIP effect and its application in cold formable sheet steels. Steel Research International, 88(10), 1-10. DOI: https://doi.org/10.1002/srin.201700218 (in English)
  • Caballero, F. G., Miller, M. K., Babu, S. S., & Garcia-Mateo, C. (2007). Atomic scale observations of bainite transformation in a high carbon high silicon steel. Acta Materialia, 55(1), 381-390. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2006.08.033 (in English)
  • Chatterjee, S., Murugananth, M., & Bhadeshia, H. K. D. H. (2007). δTRIP steel. Materials Science and Technology, 23(7), 819-827. DOI: https://doi.org/10.1179/174328407X179746 (in English)
  • De Cooman, B. C. (2004). Structure–properties relationship in TRIP steels containing carbide-free bainite. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 8(3-4), 285-303. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cossms.2004.10.002 (in English)
  • Efremenko, V. G., Zurnadzhi, V. I., Chabak, Y. G., Tsvetkova, O. V., & Dzherenova, A. V. (2017). Application of the QnP-treatment for increasing the wear resistance of low-alloy steel with 0.75% C. Materials Science, 53(1), 67-75. DOI: https://doi.org/10.1007/s11003-017-0045-3 (in English)
  • Fonstein, N. (2015). Advanced high strength sheet steels. Berlin: Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-19165-2 (in English)
  • Garcia-Mateo, C., Caballero, F. G., & Bhadeshia, H. K. D. H. (2003). Acceleration of Low-temperature Bainite. ISIJ international, 43(11), 1821-1825. DOI: https://doi.org/10.2355/isijinternational.43.1821 (in English)
  • Garcia-Mateo, C., Caballero, F. G., Sourmail, T., Kuntz, M., Cornide, J., Smanio, V., & Elvira, R. (2012). Tensile behaviour of a nanocrystalline bainitic steel containing 3wt% silicon. Materials Science and Engineering: A, 549, 185-192. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.04.031 (in English)
  • Hashimoto, S., Ikeda, S., Sugimoto, K. I., & Miyake, S. (2004). Effects of Nb and Mo Addition to 0.2%C-1.5%Si-1.5%Mn Steel on Mechanical Properties of Hot Rolled TRIP-aided Steel Sheets. ISIJ International, 44(9), 1590-1598. DOI: https://doi.org/10.2355/isijinternational.44.1590 (in English)
  • Jacques, P., Delannay, F., Cornet, X., Harlet, P., & Ladriere, J. (1998). Enhancement of the mechanical properties of a low-carbon, low-silicon steel by formation of a multiphased microstructure containing retained austenite. Metallurgical and Materials Transactions A, 29(9), 2383-2393. DOI: https://doi.org/10.1007/s11661-998-0114-1 (in English)
  • Jacques, P. J., Girault, E., Mertens, A., Verlinden, B., Humbeeck, J. V., & Delannay, F. (2001). The developments of cold-rolled TRIP-assisted multiphase steels. Al-alloyed TRIP-assisted multiphase steels. ISIJ international, 41(9), 1068-1074. DOI: https://doi.org/10.2355/isijinternational.41.1068 (in English)
  • Jacques, P. J. (2004). Transformation-induced plasticity for high strength formable steels. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 8(3-4), 259-265. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cossms.2004.09.006 (in English)
  • Kim, S. J., Lee, C. G., Choi, I., & Lee, S. (2001). Effects of heat treatment and alloying elements on the microstructures and mechanical properties of 0.15 wt pct C transformation-induced plasticity-aided cold-rolled steel sheets. Metallurgical and Materials Transactions A, 32(3), 505-514.DOI: https://doi.org/10.1007/s11661-001-0067-0 (in English)
  • Koval', A. D., Efremenko, V. G., Brykov, M. N., Andrushchenko, M. I., Kulikovskii, R. A., & Efremenko, A. V. (2012). Principles for developing grinding media with increased wear resistance. Part 1. Abrasive wear resistance of iron-based alloys. Journal of Friction and Wear, 33(1), 39-46. DOI: https://doi.org/10.3103/S1068366612010072 (in English)
  • Kučerová, L., Jirkova, H., & Mašek, B. (2014). The effect of alloying on mechanical properties of advanced high strength steels. Archives of Metallurgy and Materials, 59(3), 1189-1192. DOI: https://doi.org/10.2478/amm-2014-0206 (in English)
  • Lee, K. Y. (2008). Tensile properties of different chemical compositions for TRIP-assisted multiphase steel for automobile structures. International Journal of Automotive Technology, 9(1), 87-93. DOI: https://doi.org/10.1007/s12239-008-0011-z (in English)
  • Mahieu, J., Claessens, S., & De Cooman, B. C. (2001). Galvanizability of high-strength steels for automotive applications. Metallurgical and Materials Transactions, 32(11), 2905-2907. DOI: https://doi.org/10.1007/s11661-001-1042-5 (in English)
  • Mahieu, J., De Cooman, B. C., & Maki, J. (2002). Phase transformation and mechanical properties of Si-free CMnAl transformation-induced plasticity-aided steel. Metallurgical and Materials Transactions A, 33(8), 2573-2580. DOI: https://doi.org/10.1007/s11661-002-0378-9 (in English)
  • Maki, J., Mahieu, J., De Cooman, B. C., & Claessens, S. (2003). Galvanisability of silicon free CMnAl TRIP steels. Materials science and technology, 19(1), 125-131. DOI: https://doi.org/10.1179/026708303225009300 (in English)
  • Matsumura, O., Sakuma, Y., & Takechi, H. (1987). Trip and its kinetic aspects in austempered 0.4 C-1.5 Si-0.8 Mn steel. Scripta Metallurgica, 21(10), 1301-1306. DOI: https://doi.org/10.1016/0036-9748(87)90103-7 (in English)
  • Mintz, B. (2001). Hot dip galvanising of transformation induced plasticity and other intercritically annealed steels. International Materials Reviews, 46(4), 169-197. DOI: https://doi.org/10.1179/095066001771048754 (in English)
  • Raabe, D., Ponge, D., Dmitrieva, O., & Sander, B. (2009). Designing ultrahigh strength steels with good ductility by combining transformation induced plasticity and martensite aging. Advanced Engineering Materials, 11(7), 547-555. DOI: https://doi.org/10.1002/adem.200900061 (in English)
  • Raabe, D., Ponge, D., Dmitrieva, O., & Sander, B. (2009). Nanoprecipitate-hardened 1.5 GPa steels with unexpected high ductility. Scripta Materialia, 60(12), 1141-1144. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2009.02.062 (in English)
  • Sugimoto, K. I., Usui, N., Kobayashi, M., & Hashimoto, S. I. (1992). Effects of volume fraction and stability of retained austenite on ductility of TRIP-aided dual-phase steels. ISIJ International, 32(12), 1311-1318. DOI: https://doi.org/10.2355/isijinternational.32.1311 (in English)
  • Xu, D., Li, J., Meng, Q., Liu, Y., & Li, P. (2014). Effect of heating rate on microstructure and mechanical properties of TRIP-aided multiphase steel. Journal of alloys and compounds, 614, 94-101. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.06.075 (in English)
  • Yi, H. L., Chen, P., Hou, Z. Y., Hong, N., Cai, H. L., Xu, Y. B., Wang, G. D. (2013). A novel design: partitioning achieved by quenching and tempering (Q–T & P) in an aluminium-added low-density steel. Scripta Materialia, 68(6), 370-374. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.10.018 (in English)
  • Yi, H. L., Ghosh, S. K., Liu, W. J., Lee, K. Y., & Bhadeshia, H. K. D. H. (2010). Non-equilibrium solidification and ferrite in δ-TRIP steel. Materials Science and Technology, 26(7), 817-823. DOI: https://doi.org/10.1179/174328409X428918 (in English)
  • Yi, H. L., Lee, K. Y., & Bhadeshia, H. K. D. H. (2011). Extraordinary ductility in Al-bearing δ-TRIP steel. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 467(2125), 234-243. DOI: https://doi.org/10.1098/rspa.2010.0127 (in English)
  • Yi, H. L., Lee, K. Y., & Bhadeshia, H. K. D. H. (2011). Stabilisation of ferrite in hot rolled δ-TRIP steel. Materials Science and Technology, 27(2), 525-529. DOI: https://doi.org/10.1179/026708309X12506934374001 (in English)
  • Zhang, Z., Manabe, K. I., Li, Y., & Zhu, F. (2012). Effect of Isothermal Bainite Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of Low‐Carbon TRIP Seamless Steel Tube. Steel research international, 83(7), 645-652. DOI: https://doi.org/10.1002/srin.201200012 (in English)