Розмір шрифту: 

Одними из важнейших характеристик процесса карбонитридообразования являются состав и количество карбонитридных фаз, выделяющихся в металле при различных температурах, а также распределение элементов между избыточной фазой и твёрдым раствором. Применение математического моделирования и компьютерной техники позволяет быстро осуществлять термодинамические расчёты выделения карбонитридов в микролегированных сталях сложного состава, что может быть использовано для оптимизации процессов термической и термомеханической обработки.     Разработана математическая модель изотермического карбонитридообразования и компьютерная программа для её расчёта. Модель позволяет на основе физико-химических представлений оценить состав и количество карбонитридной фазы, выделяющейся в комплексно микролегированных сталях при различных температурах и составах, а также перераспределение карбонитридообразующих элементов между твёрдым раствором и связанным состоянием. Карбонитридная фаза в данном случае рассматривается как взаимное равновесие всех сосуществующих и выделяющихся из пересыщенного твёрдого раствора карбонитридов в изотермических условиях.     Рассмотрим в качестве примера сталь следующего состава: С – 0,1 %, Mn – 0,45 %, Si – 0,25 %, Al – 0,03 %, Ti – 0,015 %, Nb – 0,03 %, V – 0,05 %, N – 0,005 %, Cr – 0,05 %, Ni – 0,05 %, Cu – 0,03 %, O – 0,002 %, S – 0,005 %. Предположим, что все эти элементы в начальный момент входят в состав твёрдого раствора в указанном количестве. Из них в образовании карбидов могут участвовать в основном Ti, Nb и V, в образовании нитридов – Ti, Nb, V и Al, содержания которых характерны для микролегированной стали. На рис. 1,а представлена полученная на основании расчётов по разработанной модели система графиков, отражающая соотношение между массами карбидов и нитридов различных элементов, образовавшимися в стали вышеуказанного состава при различных температурах. Доля карбида и нитрида ванадия не показана ввиду её относительной малости. На рис. 1,б представлена зависимость равновесной суммарной массы выделившихся карбидов и нитридов (вместе и по отдельности) от температуры, при которой происходит выделение.     Таким образом, посредством математической модели термодинамического  расчёта выделения карбидов и нитридов в микролегированных сталях, учитывающей взаимное влияние карбонитридообразующих элементов на формирование избыточных фаз, определены усреднённые составы и массы выделяющихся карбонитридных фаз в зависимости от температуры изотермической выдержки.     Показано снижение равновесных долей нитридов и увеличение долей карбидов титана и ниобия при уменьшении температуры изотермической выдержки. При этом также отмечается возрастание доли нитрида алюминия. Установлено, что при низких температурах изотермической выдержки ниобий и титан почти полностью переходят в связанное состояние и выделяются в виде карбонитридных фаз, причем наиболее сильное снижение остаточного твердорастворного содержания при уменьшении температуры расплава наблюдается для ниобия.  Снижение  остаточной  концентрации  алюминия  в рассмотренном  случае незначительно и большая его часть остаётся в растворённом виде.