Модифицирование и микролегирование являются наиболее оптимальными технологическими операциями, которые позволяют эффективно влиять на структуру и свойства железоуглеродистых сплавов.

В работе исследовали влияние модифицирования и микролегирования церием, в количестве от 0,01 до 0,07 % масс., бором (0,001…0,007%), медью (0,1…0,5%) и ванадием (0,1…0,7%) на диспергирование и однородность распределения вторичных фаз в аустенитной нержавеющей стали 10Х18Н10М3ТЛ.

Анализ результатов выполненных исследований показал, что церий, бор, ванадий и медь оказывают существенное влияние на диспергирование и повышение однородности распределения карбидной (в основном Ме₂₃С₆) и сигма фаз, а также изменение времени их выделения при изотермических выдержках.

При комплексном микролегировании и модифицировании наблюдается изменение массивных пленочных выделений по границам зерен, характерных для базовой стали, на многочисленные дисперсные частицы, форма которых модифицируется с пластинчатой на глобулярную, характерных для микролегированной и модифицированной стали.

В результате исследований установлены количественные закономерности влияния церия, бора, ванадия и меди на размер и время начала выделения карбидов Ме₂₃С₆ и сигма фазы из твердого раствора, а также количество карбидов Ме₂₃С₆. Комплексное влияние Се, B, Cu, V экстремально и достигает максимальной эффективности диспергирования и повышения однородности распределения вторичных фаз при следующем содержании элементов (% масс.): Ce = 0,03; B = 0,003; Cu = 0,5; V = 0,3. При этом размер карбидов и сигма фазы уменьшается соответственно в 1,4 и 5,7 раза, а количество карбидов в 1,7 раза.

По увеличению эффективности влияния элементы можно расположить в следующей последовательности:

– в случае времени до начала выделения карбидов из твердого раствора – Се, V, B, Cu. При этом относительная эффективность влияния выражается соответственно следующим соотношением: 1 : 4,2 : 6,2 : 15,4;

– для размеров карбидов – V, Ce, Cu, B при соотношении 1 : 1,1 : 1,9 : 3,4;

– для количества карбидной фазы – Ce, V, Cu, B при соотношении 1 : 1,04 : 1,08 : 2,41;

– в случае времени до начала выделения сигма фазы из твердого раствора – V, B, Ce, Cu при соотношении 1 : 2,5 : 15,7 : 53,5;

– для размера сигма фазы – Ce, V, Cu, B при соотношении 1 : 2,3 : 3,5 : 5,8.

Анализ установленных закономерностей показывает, что Се тормозит, а B, Cu, V ускоряют процесс выделения вторичных фаз. В то же время Се и V уменьшают, а B и Cu увеличивают количество и размер карбидов и сигма фазы. Однако влияние этих элементов на коэффициенты ликвации Mn, Cr, Ni, размер зерна аустенита и кинетические факторы таково, что суммарное их действие экстремально. Это связано с тем, что направление влияния элементов на диффузионную подвижность и растворимость компонентов, образующих вторичные фазы, не всегда совпадает с изменением структурных и кинетических факторов.

В заключение следует отметить, что влияние модифицирования и микролегирования Ce, V, Cu, B на диспергирование и однородность распределения вторичных фаз столь сложно и неоднозначно, что может быть оптимизировано только с применением компьютерного анализа установленных количественных закономерностей.