Структура і властивості прокату з низьколегованої сталі при форсованих режимах нагріву під загартування і відпустку

Особливості кінетики карбідної реакції і формування структури при прискореному нагріванні під загартування і короткочасній відпустці марганцовістойсталі.

Термічне зміцнення прокату і труб великого діаметру здійснюється переважно з прискореним нагрівом під загартування і подальшим короткочасним відпусткою. Автори спільно з Н. І. Карчевский досліджували параметри форсованих режимів термічного зміцнення, що забезпечують оптимальну структуру з допустимим вмістом полігонального фериту в загартованої і відпущеної модифікованої сталі типу 17Г1С.
Нагрівання зразків до 920 ° С здійснювали за 10-12 хв, а потім охолоджували їх зі швидкостями 15, 40 і 100 ° С / с, що забезпечувало в структурі після гарту 50, 30 і 15% полігонального фериту відповідно. Температуру наступного відпуску міняли від 640 до 720 ° С без витримки при цих температурах.
Тонку структуру фериту і процеси карбідного виділення вивчали методом просвічує електронної мікроскопії. Шліфи для дослідження готували хімічної поліруванням в розчині H2O2 + HF.
Встановлено, що при vохл = 15 ° С / с в структурі міститься 50% фериту, і після відпустки при 640 ° С помітних змін в структурі стали не відбувається. Як тіло, так і кордони феритних зерен залишаються вільними від карбідних виділень. У перлитових колоніях спостерігається протікання початкових стадій дроблення цементітних пластин. При такому структурному стані сталь має АІ менше 600 Н / мм2 і ударну в’язкість 55 Дж / см2.
Після відпустки при 680 ° С в тілі і на кордонах феритних зерен з’являються окремі карбідні частинки розміром до 0,1 мкм. У перлитових зонах дроблення цементиту значно інтенсифікується, деякі карбідні частинки набувають сферичну форму. Внаслідок дроблення цементитной фази зростає ударна в’язкість: при -40 ° С вона складає приблизно 70 Дж / см2.
Після відпустки при 720 ° С на кордонах феритних зерен утворюються суцільні ланцюжка карбідних виділень. У перліті завершується дроблення і значно інтенсифікується сфероідізація карбідів. При цьому морфологія карбідів в фериті не змінюється. Міцність стали разом з формуванням на кордонах зерен суцільних ланцюжків карбідів дещо знижується.
Зменшення кількості полігонального фериту в структурі перед відпусткою від 50% до 30% помітно змінює кінетику карбідовиделенія в процесі відпустки. Значне виділення карбідів по межах зерен починається вже після відпустки при 640 ° С. Підвищення температури відпустки до 680 ° С призводить до інтенсивного карбідоутворення в тілі феритних зерен; на кордонах фериту утворюються суцільні ланцюжка карбідних частинок. Після відпустки при 680 ° С зростає на 30-50 Н / мм2, при цьому ударна в’язкість падаєте 70 до 50 Дж / см2. При температурах відпуску вище 680 ° С починається розчинення карбідної фази і рекристалізація фериту, при цьому знову утворюються зерна фериту значно дрібніші початкових. При температурі відпустки 720 ° С ці процеси можна вважати завершеними. При цьому міцність підвищується, що пов’язано зі значним подрібненням зерна і зі збагаченням фериту вуглецем. Звільнення кордонів і тіла феритних зерен від карбідів призводить до різкого зростання ударної в’язкості сталі.
Зі збільшенням швидкості охолодження при загартуванню до 100 ° С / с кількість полігонального фериту в структурі знижується до 15%, і структура складається в основному з бейнит-но-мартенситной суміші. Карбіди, що виділяються при відпустці такої матриці, більш дисперсних і розташовані на кордонах вихідних мартенситних рейок і феритних зерен у вигляді ланцюжків, а також в тілі феритних зерен. Міцність в даному стані мають максимальні значення. Після відпустки при 680 ° С значно інтенсифікується виділення і коагуляція карбідної фази у вихідній структурі фериту і мартенситу, знижується на 100 Н / мм2.
Подальше підвищення температури відпустки викликає в мартенсите початок полігонізації, а в фериті початкову стадію рекристалізації (утворення окремих рівноосних стиків зерен, вільних від виділення карбідів). У тілі ферритного зерна починається розчинення карбідної фази. Тимчасовий опір розриву стали в цьому стані знижується до 650 Н / мм2 при помітному підвищенні ударної в’язкості.
Отже, потрібне поєднання міцності і в’язкості забезпечується структурою стали, що складається з полігонізованного мартенситу і ре кристалізованого фериту, якщо освіту останнього неможливо запобігти в процесі загартування.
Таким чином, можна зробити висновок, що при існуючих умовах оптимальний режим термічного зміцнення стали 17Г1С полягає в загартуванні стали з 920 ° С і наступному короткочасній відпустці при 640-660 ° С. При цьому в структурі стали є не більше 30% полігонального фериту, кордони зерен якого практично вільні від карбідів.

Ссылка на основную публикацию