Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)

Ш. Х. Нгуен, аспирант кафедры современных специальных материалов, syhaimta@gmail.com

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, (Барнаул, Россия)¹ ; Zhejiang Briliant Refrigeration Equipment Co., Ltd, (Синчан, Китай)²

М. А. Гурьев, доцент кафедры технологии машиностроения¹, технический директор², канд. техн. наук, gurievma@mail.ru

Алтайский государственный университет (Барнаул, России)¹ ; Уханьский текстильный университет (Ухань, Китай)² ; Инновационный центр современных текстильных технологий (Лаборатория Цзяньху) (Шаосин, Китай)³

С. Г. Иванов, профессор кафедры техносферной безопасности и аналитической химии¹, ведущий научный сотрудник², начальник лаборатории перспективных материалов³, докт. техн. наук, serg225582@yandex.ru

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)¹ ; Алтайский государственный университет (Барнаул, России)²

А. М. Гурьев, профессор кафедры начертательной геометрии и графики¹, ведущий научный сотрудник², докт. техн. наук, gurievam@mail.ru

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)

М. Н. Зенин, аспирант кафедры современных специальных материалов, mikhail.zenin.96@mail.ru

Уханьский текстильный университет (Ухань, Китай)¹ ; Инновационный центр современных текстильных технологий (Лаборатория Цзяньху) (Шаосин, Китай)²

М. Шуньчи, руководитель¹, руководитель направления перспективного оборудования и материалов², sqmei@wtu.edu.cn

Исследована кинетика формирования перлита и сопутствующее этому изменение микроструктуры высокомарганцовистой стали 110Г13Х2БРЛ в результате изотермического отжига при температуре 550 ^оС с выдержками 2 и 8 часов. Установлено, что изотермический отжиг приводит к формированию микроструктуры сложной морфологии, состоящей из колоний перлита и остаточного аустенита. Показано, что с увеличением времени изотермической выдержки объемная доля перлита уменьшается с 83,59 до 59,45 %, что свидетельствует о частичном растворении карбидов и перераспределении фаз. Отмечается, что формирование перлита при отжиге стали Гадфильда, легированной дополнительно 2 масс. % Cr позволяет значительно интенсифицировать процесс образования перлита: при изотермическом отжиге стали Fe–1,1C–13Mn–2Cr при температуре 550 ^оС в течение 120 мин, максимальная доля перлита достигает 83,59 об. % по сравнению со сталью Fe–0,8C–12Mn, где максимальная доля перлита не превышает 35 об. % после 150 мин выдержки при 550 °С. Полученные результаты позволяют управлять структурно-фазовым состоянием высокомарганцевой аустенитной стали в связи с тем, что изотермический отжиг при 550 ^оС может эффективно использоваться в качестве предварительного этапа при разработке режимов термической обработки стали 110Г13Х2БРЛ, обеспечивая измельчение зерна за счет фазовых переходов  и последующую оптимизацию механических свойств. В частности  повышение ударной вязкости и износостойкости.

1. Okechukwu C., Dahunsi O. A., Oke P. K., Oladele İ. O., Dauda M. Prominence of Hadfield Steel in Mining and Minerals Industries: A Review // International Journal of Engineering Technologies IJET. 2017. Vol. 3, Iss. 2. P. 83–90. DOI: 10.19072/ijet.299068
2. Pham M. K., Nguyen D. N., Le T. C., Hoang T. Q. Effects of chromium contentand impact load on microstructures and properties of high manganese steel // Materials Science Forum. 2014. Vol. 804. P. 297–300.
3. Moghaddama E. G., Varahrama N., Davamia P. On the comparisonof microstructural characteristics and mechanical properties of highvanadium  austenitic manganese steels with the Hadfield steel // Materials Science and Engineering A. 2012. Vol. 532. P. 260–266. DOI: 10.1016/j.msea.2011.10.089
4. Mohammadnezhad M., Javaheri V., Naseri M. Effect of the molybdenum on the microstructural and mechanical properties of hadfield austenitic manganese steel // The second international iranian metallurgical engineering and iranian fundrymen scientific society, 30-31 October. Semnan. Iran. 2013.Vol. 12816. P. 1-7.
5. Tecza G., Zapala R. Changes in Impact Strength and Abrasive WearResistance of Cast High Manganese Steel Due to the Formation of Primary Titanium Carbides // Archives of Foundry engineering. 2018. Vol. 18, Iss. 1. P. 119–122.
6. Zavadil R., Kuyucak S. Microstructure vs. Impact Toughness Relationshipin Hadfield’s Austenitic Manganese Steel // Microsc. Microanal. 2002. Vol. 8(S. 02). P. 1290–1291. DOI: 10.1017/S1431927602104880
7. Нгуен Ши. Х., Иванов С. Г., Гурьев М. А., Зенин М. Н., Чжан Си. Влияние параметров термической обработки на структуру и свойства высокоуглеродистых высокомарганцевых сталей // Металлург. 2025. № 12. С. 23-28. DOI: 10.52351/00260827_2025_12_23
8. Srivastava A. K., Das K. Microstructural characterization of Hadfield austenitic manganese steel // Journal Material Science. 2008. Vol. 43. P. 5654–5658. DOI: 10.1007/s10853-008-2759-y
9. Nguyen D. N., Le T. C., Pham M. K., Pham H. K. Effect of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of High Manganese Steel 15Mn2Cr1V // International Journal of Engineering Research and Management. 2015. Vol. 02, Iss. 02. P. 15–17.
10. Gurol U., Kurnaz S. C. Effect of carbon and manganese content on themicrostructure and mechanical properties of high manganese austenitic steel // Journal of Mining and Metallurgy Section B Metallurgy. 2020. Vol. 56(2). P. 171–182. DOI: 10.2298/JMMB191111009G 
11. Properties and Selection ferrous Alloys and Special-Purpose materials // ASM handbook. 1991. Vol. 01. 2521 p.
12. Dastur Y. N., Leslie W. C. Mechanism of work – hardening in HadfieldManganese steel // Metallurgical Transactions. 1981. Vol. 12A. P. 749–759. DOI: 10.1007/BF02648339
13. Chen C., Lv B., Feng X., Zhang F., Beladi H. Strain hardening and nanocrystallization behaviors in Hadfield steel subjected to surface severe plastic deformation // Materials Science & Engineering A. 2018. Vol. 729. P. 178–184. DOI: 10.1016/j.msea.2018.05.059
14. Nguyen H. H., Nguyen D. T., Pham M. K., Nguyen H. D., Bui D. L. Strain hardening of Hadfield high manganese steels // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 66. P. 2933–2937. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.06.561
15. Kuyucak S., Zavadil R., Gertsman V. Heat-treatment processing of austenitic manganese steels. – Ottawa, Ontario, Canada : Materials Technology Laboratory, 2004. –16 p.
16. Dippenaar R. J., Honeycombe R. W. K. The Crystallography and Nucleationof Pearlite // Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1973. Vol. 333, Iss. 1595. P. 455-467. DOI: 10.1098/rspa.1973.0073
17. Hackney S. A., Shiflet G. J. Interfacial Structure at the pearlite: Austenite Growth Interface in an Fe–0.8C–12Mn Steel // Scripta Metallurgica. 1985. Vol. 19, Iss. 6. P. 757–762. DOI: 10.1016/0036-9748(85)90040-7
18. Hackney S. A., Shiflet G. J. The Pearlite-Austenite Growth Interface in anFe–0.8 C–12 Mn alloy // Acta Metallurgica. 1987. Vol. 35, Iss. 5. P. 1007–1017. DOI: 10.1016/0001-6160(87)90048-4
19. Hackney S. A., Shiflet G. J. Pearlite Growth Mechanism // Acta Metallurgica. 1987. Vol. 35, Iss. 5. P. 1019–1028. DOI: 10.1016/0001-6160(87)90049-6
20. Hackney S. A. Morphological Instabilities and Branching Processes at the Initiation of the Eutectoid Transformation // Scripta Metallurgica et Materialia. 1991. Vol. 25, Iss. 6. P. 1453–1458. DOI: 10.1016/0956-716X(91)90432-Z
21. Martín M., Raposo M., Prat O., et.al. Pearlite Development in CommercialHadfield Steel by Means of Isothermal Reactions // Metallogr. Microstruct. Anal. 2017. Vol. 6. P. 591–597. DOI: 10.1007/s13632-017-0391-4
22. Хай Н. Ши., Гурьев М. А., Иванов С. Г., Гурьев А. М. Установление причин преждевременного выхода из строя накладки грейдерного ножа из стали 110Г13Х2БРЛ // Ползуновский вестник. 2024. № 3. С. 147-152. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2024.03.022
23. Ridley N. The Pearlite Reaction // Proceedings of International Conferenceon Phase Transformations in Ferrous alloys – Warrendale : TMS AIME, 1984. – P. 201–236.
24. Hillert M. Analysis of the Effect of Alloying Elements on the Pearlite Reaction // Proceedings of an International Conference on Solid-to-Solid Phase Transformations – Warrendale : TMS-AIME, 1982. – P. 789–806.
25. Tewari S. K., Sharma R. C. The effect of alloying elements on pearlite growth // Metall Trans A. 1985. Vol. 16. P. 597–603. DOI: 10.1007/BF02814233
26. Subramanyam D. K, Swansiger A. E, Avery H. S. Austenitic manganese steels // ASM handbook. 1990. Vol. 1. P. 822–840. DOI: 10.31399/asm.hb.v01.a0001045
27. Rutgers A. J. Kinetic derivation of the value of the equilibrium constant of a chemical reaction // Physica. 1966. Vol. 32, Iss. 2. P. 360–361. DOI: 10.1016/0031-8914(66)90064-4
28. Janbozorgi M., Sheikhi M. R. H., Metghalchi H. Principle of Detailed Balanceand the Second Law of Thermodynamics in Chemical Kinetics // Journal of Energy Resources Technology. 2013. Vol. 135, Iss. 4. DOI: 10.1115/1.4024221
29. ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. – Введ. 01.01.1983.
30. Beretta G. P., Gyftopoulos E. P. Thermodynamic derivations of conditionsfor chemical equilibrium and of Onsager reciprocal relations for chemical reactors // The Journal of Chemical Physics. 2004. Vol. 121, Iss. 6. P. 2718–2728. DOI: 10.1063/1.1756576
31. Zhang M. X., Kelly P. M. The Morphology and Formation Mechanism of Pearlite in Steels // Materials Characterization. 2009. Vol. 60, Iss. 6. P. 545–554. DOI: 10.1016/j.matchar.2009.01.001
32. Metallography and Microstructures // ASM Metal Handbook / Ed by: George F. Vander Voort. 2004. Vol. 9. P. 47–53. DOI: 10.31399/asm.hb.v09.9781627081771