Исследованы углеродистые стали после обычной закалки и закалки в магнитном поле от различных температур аустенитизации. Проведены структурный и рентгеновский анализы сталей. Установлено концентрационное расслоение мартенсита по углероду после обычной закалки с образованием слаботетрагонального κ-мартенсита, количество которого уменьшается с повышением температуры закалки и концентрации углерода в сталях. Наложение магнитного поля при закалке увеличивает объемную долю κ-мартенсита, повышает дисперсность структуры стали, уменьшает период решетки и количество остаточного аустенита (при увеличении в нем напряжений из-за более сильного давления жесткого мартенситного "каркаса"). Сделано заключение о целесообразности проведения закалки в магнитном поле, обеспечивающей больший запас пластичности и максимальную прочность сталей при более низких температурах отпуска.

Presence of microvolumes most prepared for the martensite emergence in austenite is discussed. Aming many works dealing with martensitic transformations, rare works are devoted to the location of martensite origin. This aspect of transformation is important, since it allows us to obtain new knowledge about scenarios for γ  →  α transformation development during quenching of steel. The martensite embryos are submicron austenite volumes that are most prepared for phase transition and are characterized by increased energy. Experimental results were obtained by the methods of high-temperature metallography. Steel structure observed as a result of vacuum etching was studied, as well as the surface relief caused by shear during the martensitic transformation. The resulting structural patterns made it possible to observe most of the possible places for martensite emergence: nonmetallic inclusions, twins, high-angle and small-angle grain boundaries, previously formed martensite crystals, dislocations and elements of the disclination structure. It is shown that a high dislocation density is observed in the twin area, which facilitates nucleation of martensite as a result of disappearance of part of elastic energy of the dislocation when atoms inside the embryo are rearranged. When nucleation occurs on the grain boundaries, energy is released, which is used to construct a new interphase boundary and to compensate emerging elastic energy. The relative energy of the boundaries of different types was estimated by the method of multi-beam interferometry. The depth of the grooves that were formed on the surface by thermal etching was measured. Elements of disclination structure resulting from inhomogeneous deformation were observed, which are also sites of germinal centers formation. It is noted that nanoareas with ferromagnetic order, which are present in paramagnetic austenite, may not be observed with the help of the technique used in this work. However, magnetism plays a decisive role in realization of one or another scenario of the development of phase transformation in steels. Obtaining data on the interaction of ferromagnetic areas in austenite with each other, with crystal lattice defects, the magnetic field, and data on their lifetime, number and size is an important task for future research.

К вопросу о моделировании процесса зарождения мартенсита на кластерах ферромагнитной природы Ю. В. Долгачев, В. Н. Пустовойт, И. О. Филоненко, И. В. Иванков ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» (г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация)Введение. Изучение магнитного состояния аустенита сталей позволило выявить механизм воздействия внешнего магнитного поля на сталь в процессе закалки. Предыдущие исследования установили положительное практическое влияние термической обработки в магнитном поле. Цели работы: создать компьютерную модель магнитного состояния аустенита углеродистой стали; провести вычислительные эксперименты с системой спинов при различных значениях температуры и внешнего магнитного поля. Материалы и методы. Использованы положения модели Изинга. Канонический ансамбль спинов моделировался методом Монте-Карло с использованием алгоритма Метрополиса. Результаты исследования. Алгоритм реализовывался при начальных параметрах, подобранных с учетом экспериментальных данных о магнитном состоянии аустенита. Изучались неоднородности этого состояния без воздействия магнитного поля. Получены данные о размерах ферромагнитных кластеров в аустените при различных температурах. Отмечено, что наличие внешнего магнитного поля противодействует температурному разупорядочиванию спинов. Получены данные об увеличении размеров ферромагнитных кластеров при росте напряженности магнитного поля. Обсуждение и заключения. Разработана двумерная компьютерная модель спинового состояния аустенита углеродистой стали. Вычислительные эксперименты при различных параметрах модели показали, что выше температуры Кюри существует ближний порядок в расположении спинов. С увеличением температуры системы размеры упорядоченных областей уменьшаются, а при наложении внешнего магнитного поля увеличиваются.Ключевые слова: закалка, сталь, магнитное поле, мартенсит, мартенситное превращение, аустенит.

Рассмотрены особенности структурного превращения в магнитном поле. Выполнено сопоставление структуры и свойств стали после термической обработки на структуру перлита в магнитном поле и без поля. Основываясь на полученных экспериментальных данных, можно прийти к выводу, что в магнитном поле оказывается возможным мультипликативное зарождение центров феррита, что связано с преимуществами ферромагнитного состояния феррита и термодинамической невыгодностью образования неферромагнитных фаз