Текстурный индекс мартенситных и бейнитных сталей для оценки состояния горячедеформированного аустенита перед закалкой

Путем варьирования режимов горячей прокатки и термической обработки получены рекристаллизованное и деформированное состояния бывшего аустенита среднеуглеродистой мартенситной стали и низкоуглеродистой бейнитной стали. Для оценки состояния бывшего аустенита перед закалкой предложен скалярный текстурный индекс, определяемый с учетом межфазного ориентационного соотношения по данным дифракции электронов обратного рассеяния (ДОРЭ). Деформированное и рекристаллизованное состояния различаются по знаку индекса, тогда как его величина отражает интенсивность соответствующей текстуры в зависимости от режима горячей прокатки. Эффективность предложенного подхода подтверждена на среднеуглеродистой мартенситной стали, подвергнутой горячей прокатке в лабораторных условиях, а также на промышленном листовом прокате низкоуглеродистой бейнитной стали.

1. Bernier N., Bracke L., Malet L., Godet S. Crystallographic reconstruction study of the effect of finish rolling temperature on the variant selection during bainite transformation in C–Mn high-strength steels // Metall. Mater. Trans. – 2014. – 45. – P. 5937–5955. https://doi.org/10.1007/s11661-014-2553-1

2. Zhao H., Palmiere E .J. Influence of cooling rate on the grain-refining effect of austenite deformation in a HSLA steel // Mater. Charact. – 2019. – V. 158. – P. 109990. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2019.109990

3. Guo H., Feng X., Zhao A., Li Q., Chai M. Effects of ausforming temperature on bainite transformation kinetics, microstructures and mechanical properties in ultra-fine bainitic steel // J. Mater. Res. Technol. – 2020. – V. 9. – P. 1593–1605. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.11.085

4. Mirzaei A., Ghaderi R., Hodgson P.D., Ma X., Rohrer G.S., Beladi H. The influence of parent austenite characteristics on the intervariant boundary network in a lath martensitic steel // J. Mater. Sci. Technol. – 2022. – N 57. – P. 8904–8923. https://doi.org/10.1007/s10853-022-07204-w

5. Куртева К. Ю., Яковлева Е. А., Федосеев М. Л., Зисман А. А., Хлусова Е. И. Влияние режима горячей деформации на текстуру, микроструктуру и механические свойства бейнитной стали после закалки с прокатного нагрева с отпуском // Вопросы материаловедения. – 2023. – № 4 (116). – С. 20–31.

6. Miyamoto G., Iwata N., Takayama N., Furuhara T. Reconstruction of parent austenite grain structure based on crystal orientation map of bainite with and without ausforming // ISIJ Int. – 2011. – N 51. – P. 1174–1178. https://doi.org/10.2355/isijinternational.51.1174.

7. Abbasi M., Nelson T.W., Sorensen C.D., Wei L. An approach to prior austenite reconstruction // Mater. Charact. – 2012. – N 1–8. https://doi.org/10.1016/J.MATCHAR.2012.01.010

8. Abbasi M., Dong-Ik Kim, Nelson T.W . EBSD and reconstruction of pre-transformation microstructures, examples and complexities in steels // Mater. Charact. – 2014. – N 95. – P. 219–231. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2014.06.023

9. Huang C.Y., Ni H.C., Yen H. W . New protocol for orientation reconstruction from martensite to austenite in steels // Materialia. – 2020. – N 9. – P. 100554. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2019.100554

10. Hielscher R., Nyyssönen T., Niessen F., Gazder A.A., The variant graph approach to improved parent grain reconstruction // Materialia. – 2022. – V. 22. – P. 101399. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2022.101399

11. Kumar S., Manda S., Giri S.K., Kundu S., Karagadde S., Balamuralikrishnan R., Murty S.V.S.N., Anoop C.R., Samajdar I. Relating martensite variant selection with prior austenite micro-structure: A coupled study of experiments and pixel-by-pixel reconstruction // Mater. Charact. – 2023. – V. 199. – P. 112822. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2023.112822

12. Kurdjumov G., Sachs Z. Über den Mechanismus der Stahlhärtung, Zeitschrift für Physic. – 1930. – N 64. – P. 325–343.

13. Greninger A. B., Troyano A. R. The mechanism of martensite formation // Metals Trans. – 1949. – N 185. – P. 590–598.

14. Nishiyama Z. Lattice distortion and atomic displacements during the fcc/bcc martensitic transformation // Sci. Rep. Tohoku Imper. Univ. – 1934. – V. 23. – P. 637–644.

15. Zolotorevsky N. Y., Panpurin S. N., Zisman A.A., Petrov S. N . Effect of ausforming and cooling condition on the orientation relationship in martensite and bainite of low carbon steels // Mater. Charact. – 2015. – V. 107. – P. 278–282. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2015.07.023

16. Nyyssönen T., Isakov M., Peura P., Kuokkala V. T . Iterative determination of the orientation relationship between austenite and martensite from a large amount of grain pair misorientations // Metall. Mater. Trans. – 2016. – V. 47A. – P. 2587–2590. https://10.1007/s11661-016-3462-2

17. Brust A. F., Payton E. J., Sinha V., Yardley V. A., Niezgoda S. R . Characterization of martensite orientation relationships in steels and ferrous alloys from EBSD data using bayesian inference // Metall. Mater. Trans. – 2020. – V. 51A. – P. 142–143. https://doi.org/10.1007/s11661-019-05514-4

18. Brown E. L., Deardo A. J . On the origin of equiaxed austenite grains that result from the hot rolling of steel // Metall. Trans. – V. 12A (1981). – P. 39–47. https://doi.org/10.1007/BF02648506

19. Jonas J. J. Transformation textures associated withs steel processing // Microstructure and texture in steels / Eds. Haldar A. and Suwas S. – Springer, New York, 2009. – P. 3–16.

20. Eres-Castellanos A., Morales-Rivas L., Jimenez J. A., Caballero F. G., Garcia-Mateo C. Effect of ausforming on the macro- and micro-texture of bainitic microstructures // Metall. Mater. Trans. – 2021. – N 52A. – P. 4033–4052. https://doi.org/10.1007/s11661-021-06363-w

21. Winkelmann A., Nolze G., Cios G., Tokarski T., Bala P. Refined calibration model for improving the orientation precision of electron backscatter diffraction maps // Materials. – 2020. – N. 13. – P. 2816. https://doi.org/10.3390/ma13122816

22. Bain E. C . The nature of martensite // Trans. AIME. – 1924. – N 70. – P. 25–46.

23. Morsdorf L., Tasan C. C., Ponge D., Raabe D . 3D structural and atomic-scale analysis of lath martensite: Effect of the transformation sequence // Acta Mater. – 2015. – N 95. – P. 366–377. http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2015.05.023

24. Chakraborty A., Webster R. F., Primig S. Lath martensite substructure evolution in low-carbon microalloyed steels // J. Mater. Sci. – 2022. – V. 57. – P. 10359–10378. https://doi.org/10.1007/s10853-022-07275-9

25. Shibata A., Miyamoto G., Morito Sh., Nakamura A., Moronaga T., Kitano H., Gutierrez-Urrutia I., Hara T., Tsuzaki K . Substructure and crystallography of lath martensite in asquenched interstitial-free steel and low-carbon steel // Acta Mater. – 2023. – N 246. – P. 118675. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118675

26. Cayron C., Baur A., Logé R . Intricate morphologies of laths and blocks in low-carbon martensitic steels // Materials and Design. – 2018. – N 154. – P. 81–95. https://www.elsevier.com/open-access/userlicense/1.0/

27. Князюк Т. В., Новоскольцев Н. С., Зисман А. А., Хлусова Е. И . Влияние микролегирования ниобием на кинетику статической и динамической рекристаллизации при горячей прокатке среднеуглеродистых высокопрочных сталей // Вопросы материаловедения. – 2020. – № 1 (101). – С. 5–15.

28. Engler O., Randle V. Introduction to texture analysis: Macrotexture, microtexture, and orientation mapping. – Taylor and Francis group, Abingdon-on-Thames, 2010. – 488 pp. https://doi.org/10.1201/9781420063660

29. Бернштейн М. Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1968. – 1171 с.