THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF
INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”,
NOVEMBER 20, 2025
72
УДК 669.15.621
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ СТАЛИ ПРИ ФАЗОВЫХ
ПРЕВРАЩЕНИЯХ
Ж.М. Бегатов1, М.М. Платошина2, О.Б.Хожиев3
1PhD, доцент, заведующей кафедры «Технология машиностроения», Совместный
Белорусско-Узбекский межотраслевой институт прикладных технических квалификаций,
Ташкент, Узбекистан.
2старший преподаватель Ташкентского международного университета Кимё
3Докторант Совместного Белорусско-Узбекского межотраслевого института прикладных
технических квалификаций, в городе Ташкента
h ps://doi.o g/10.5281/zenodo.17738025
Аннотация. В статье рассматривается описание и обоснование
наследственности при фазовых превращениях стали, охватывающая процессы, при
которых материал сохраняет характеристики своей исходной структуры или стадии,
даже после изменения фазового состояния. Наследственность в металлургии стали
проявляется в том, что определённые свойства материала, такие как микроструктура,
механические и физические характеристики, могут "переноситься" или "передаваться" на
последующие фазы в процессе термической обработки, закалки или других методов
воздействия. Это явление оказывает значительное влияние на оптимизацию процессов
термической обработки стали, улучшение её эксплуатационных характеристик, а также
позволяет предсказывать поведение стали при различных условиях эксплуатации.
Ключевые слова: наследственность, термическая обработка, структура,
микроструктура, перекристаллизация, нитриды, карбонитриды, кислородосодержащие
фазы.
Anno a siya. Maqolada po‘la ning aza iy o‘zga ishla ida i siya ning a si i a
asoslanishi muhokama qilinadi, bunda ma e ial aza hola i o‘zga gandan keyin ham asl uzilishi
yoki bosqichining xususiya la ini saqlab qoladi. Po‘la me allu giyasidagi i siya ma e ialning
mik o uzilishi, mexanik a izik xususiya la i kabi ma’lum xususiya la i issiqlik bilan ishlo
be ish, qo ib qolish yoki boshqa a’si usulla i pay ida keyingi bosqichla ga “o‘ kazilishi” yoki
“o‘ kazilishi” mumkinligida namoyon bo‘ladi. Ushbu hodisa po'la ni issiqlik bilan ishlo be ish
ja ayonla ini op imallash i ishga, uning ishlash xususiya la ini yaxshilashga sezila li a’si
ko‘ sa adi, shuningdek, u li xil ish sha oi la ida po‘la ning xa i-ha aka la ini axmin qilish
imkonini be adi.
Kali so'zla : i siya , issiqlik bilan ishlo be ish, s uk u a, mik os uk u a, qay a
k is allanish, ni idla , ka boni idla , kislo odli azala .
Введение.
При проведении термической обработки с фазовой перекристаллизацией стальных
деталей в ряде случаев наблюдается полное или частичное сохранение исходной микро и
тонкой структуры. Это явление получило название наследственности. Наиболее полно
изучена форма наследственности структурная наследственность. Структурная
наследственность — это сохранение размера и формы исходно перегретой
THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF
INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”,
NOVEMBER 20, 2025
73
крупнозернистой стали. Это явление весьма обстоятельно изучено уральскими
исследователями во главе с акад. Садовским В.Д., а также проф. Дьяченко С.С. [1].
Сохранение крупного зерна вследствие структурной наследственности ведет к снижению
вязкости стали и к хрупкому разрушению. Однако, имеются попытки использовать
структурную наследственность для упрочнения низколегированных сталей 10Х3ГНМ и
12Х2Г2НМФТ.
Постановка задачи.
Имеющие расхождения в определении механизма проявления структурной
наследственности на настоящее время устранены главным образом за счет публикаций
проф. Дьяченко С.С. [2]
Из этих материалов вытекает, что при повторной фазовой перекристаллизации
предварительно перегретой, с крупным зерном стали начало фазовых превращений
происходит сдвиговым путем, кристаллографически ориентировано к решетке исходной
фазы. При этом образуется множество дислокаций несоответствия. Имеет место фазовый
наклеп. При повышенных температурах идет одновременно рекристаллизация с
образованием большого количества новых мелких зерен. Происходит структурное
превращение.
В ряде случаев структурное превращение запаздывает из-за заторможенности
протекания рекристаллизации после фазовой перекристаллизации. Имеет место
наследственность исходной структуры.
Согласно [3] можно выделить несколько видов наследственности:
Структурная наследственность – восстановление зерна по форме и размерам после
реализации фазового превращения.
Фазовая наследственность – наследование дислокационных структур при
полиморфном превращений.
Деформационная наследственность – неполный возврат свойств деформированного
металла после рекристаллизации.
Граничная наследственность – залечивание дефектов решетки по мере миграции
границ зерен.
Однако, наиболее полное описание того, что следует считать наследственностью
проф. Дьяченко С.С. описала так:
«Под наследственностью понимают сохранение в металле, испытавшем фазовое или
структурное превращение, некоторых особенностей микроскопического или
субмикроскопического строения, присущих исходной структуре» [3].
Методы.
Термическая обработка штампового инструмента заключалась в следующем. Первая
группа термически обрабатывалась по обычным для этой стали режимам: нагрев 820°С,
закалка в воде-масло и немедленный отпуск 180 – 240°С. Вторая группа термически
обрабатывались по оптимальным режимам, обеспечивающих максимальную плотность
дислокаций. Был использован режим двойной закалки: нагрев рабочей части инструмента
до 1200°С, закалка вода – масло, немедленный отпуск при 450°С в течение одного часа,
вторичный нагрев 820°С с закалкой вода – масло и отпуск 180-200°С. Результаты
испытаний инструментов представлена на рисунке 1 стойкость штампов оценивалась по
THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF
INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”,
NOVEMBER 20, 2025
74
количеству изготовленных шайб до появления на них заусениц высотой 0,3 мм.
Из приведенных на рисунке 1 результатов можно видеть, что после двойной закалки
штампов стойкость их увеличивает в среднем 2,7 раза. Поэтому можно утверждать, что
двойная закалка с промежуточным отпуском по вышеуказанным режимам гарантировано
увеличивает стойкость штампов холодной штамповки в 2 раза.
Результаты первых исследований свелись к следующему:
- с увеличением температуры нагрева стали при термической обработке (закалке или
нормализации) кроме общеизвестного факта роста аустенитного зерна обнаруживается
экстремальная температура нагрева, охлаждение с которой при γ – α превращении дает
наиболее высокий уровень дефектности кристаллического строения. При принятом
времени аустенизации 20-30 минут – это 1100 – 1500°С [4]. Увеличение времени выдержки
при нагреве стали смещает экстремальную температуру к 1000°С. При этих же
температурах нагрева под закалку после охлаждения наблюдали дробление блоков мозаики
и рост микроискажений кристаллической решетки α – фазы.
Достаточно убедительных объяснений этому факту и факту сохранения высокой
степени дефектности кристаллической решетки после повторной фазовой
перекристаллизации нет до настоящего времени. Однако наличие экстремальной
температуры нагрева подтверждали другие методы исследования, в частности метод
внутреннего трения и электросопротивления.
Высказывались мнения о возможном влиянии химической микронеоднородности
аустенита на образование повышенного уровня дефектности кристаллического строения
после закалки. Однако такое предположение носило чисто умозрительный характер, не
имело экспериментальное подтверждение. Более обоснованные данные были представлены
в работе, но значительно позже [5].
Более важным является возможность создавать высокий уровень дефектности
кристаллического строения при повторной фазовой перекристаллизации (с нагревом до
Ас3+30+50°С). Это оказалось возможным при предварительной нормализации с
экстремальных температур. Так как повторная фазовая перекристаллизация с нагревом до
обычно принятых температур измельчает зерно, то появляется возможность получить
стальное изделие с высоким уровнем плотности дислокаций и мелким зерном.
Такая перспектива инициировала проведение исследований в части улучшения
стойкости многих стальных деталей без существенного прогресса в части физической
основы структурных и фазовых превращений при таких вариантах термической обработки.
Большую практическую значимость имели работы, связанные с увеличением
износостойкости зубьев витых элементов шпинделей хлопкоуборочных машин, по
повышению стойкости фильер для волочения молибденовой проволоки, по увеличению
стойкости металлорежущего инструмента из нетеплостойкой инструментальной стали.
Дальнейшие работы в указанной области касались исключительно практической
реализации предварительно полученных экспериментальных данных с использованием
новых результатов, касающихся решения проблемы.
Заключение
Интересные результаты были получены при термической обработке
металлокомпозиций, полученных при литье по газифицируемым моделям [5]. Термическая
обработка с двойной фазовой перекристаллизацией увеличивала износостойкость
THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF
INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”,
NOVEMBER 20, 2025
75
твердосплавных покрытий в 1,5-2 раза.
Как уже было описано выше, термическая обработка с двойной фазовой
перекристаллизацией включает в себя следующие операции: нагрев изделия до
экстремальной температуры (как правило 1100°С), закалка или нормализация с этой
температуры. При этом в пределах каждой из этих операций формируется тонкая структура
стали с высоким уровнем плотности дислокаций по сравнению с другими температурами
нагрева. Использовать такие детали нельзя из-за роста аустенитного зерна и роста
количества остаточного аустенита в легированной закаленной стали. Сталь после
нормализации вообще имеет повышенную твердость и износостойкость. Основные
преимущества реализуются уже после повторной фазовой перекристаллизации закаливают
и дают окончательный отпуск. При этом получают структуру с мелким аустенитным зерном
и максимальной плотностью дислокаций.
Предварительно закаленная с экстремальной температуры нагрева сталь должна
получить стабилизирующий промежуточный отпуск. После повторной фазовой
перекристаллизации с нагревом до обычно принятых температур проводят закалку и
окончательный отпуск. Здесь также имеет место дробление аустенитного зерна и высокая
плотность дислокаций.
ЛИТЕРАТУРА
1. Садовский В.Д. Структурная наследственность в стали – М.: Металлургия, 1973. – 204
с.
2. Садовский В.Д. Превращения при нагреве стали. Структурная наследственность//
Металловедение и термическая обработка стали. Справочник – М.: Металлургия, 1983
– т.2 – с. 83 – 111.
3. Sado ski V.D. Co ec ion o he Cou se – G ained S uc u e du ing The mal T ea men o
S eel // Hea T ea men and echnology o su ace coa ings.
4. Подрезов Н.Н., Подрезова И.С. Влияние структурной наследственности на прочность
реакторной C -Ni-Mo-V стали «Глобальная ядерная безопасность –Волгодонск, 2017»
№4, с. 91-96.
5. Гребенков С.К., Шацев А.А., Ряпосов И.В. Деформационное упрочнение
низкоуглеродистых мартенситных сталей с выраженной структурной
наследственностью // Металловедение и термическая обработка металлов. – Москва,
2013 - №11, с. 34-36.
