Thermal Stability of Nanocrystalline Structure In X37CrMoV5-1 Steel

The aim of the study was to investigate the thermal stability of the nanostructure produced in X37CrMoV5-1 tool steel by austempering heat treatment consisted of austenitization and isothermal quenching at the range of the bainitic transformation. The nanostructure was composed of bainitic ferrite plates of nanometric thickness separated by thin layers of retained austenite. It was revealed, that the annealing at the temperature higher than temperature of austempering led to formation of cementite precipitations. At the initial stage of annealing cementite precipitations occurred in the interfaces between ferritic bainite and austenite. With increasing temperature of annealing, the volume fraction and size of cementite precipitations also increased. Simultaneously fine spherical Fe₇C₃ carbides appeared. At the highest annealing temperature the large, spherical Fe₇C₃ carbides as well as cementite precipitates inside the ferrite grains were observed. Moreover the volume fraction of bainitic ferrite and of freshly formed martensite increased in steel as a result of retained austenite transformation during cooling down to room temperature.

Celem pracy było zbadanie stabilności cieplnej nanostruktury wytworzonej w stali narzędziowej X37CrMoV5-1 za pomocą obróbki cieplnej polegającej na austenityzacji i hartowaniu z przystankiem izotermicznym w zakresie przemiany bainitycznej. Utworzona nanostruktura składała się z płytek ferrytu bainitycznego nanometrycznej grubości rozdzielonych cienkimi warstwami austenitu szczątkowego. Ujawniono, że wyżarzanie stali w temperaturze wyższej niż temperatura przystanku izotermicznego prowadzi do wytworzenia w nanostrukturze wydzielenia cementytu. W początkowym etapie wyżarzania wydzielenia cementytu utworzyły się na granicach ferrytu bainitycznego i austenitu. Ze wzrostem temperatury wyżarzania następował wzrost udziału objętościowego i wielkości wydzieleń cementytu. Jednocześnie pojawiły się drobne wydzielenia węglika Fe₇C₃. Po wyżarzaniu w jeszcze wyższych temperaturach zaobserwowano duże, kuliste wydzielenia węglika Fe₇C₃ oraz wydzielenia cementytu w obrębie ziaren ferrytu. udział objętościowy tej fazy w stali. Nastąpił również wzrost udziału objętościowego ferrytu bainitycznego oraz świeżo utworzonego martenzytu w blokach w wyniku przemiany austenitu szczątkowego podczas chłodzenia stali do temperatury pokojowej.