Структура і властивості сталей, що формуються при безперервному охолодженні

Проаналізуємо мікроструктуру, яка формується в товстолистовому прокаті з розглянутих низьколегованих будівельних сталей в звичайних умовах безперервного охолодження безпосередньо після гарячої прокатки (охолодження на повітрі) і після аустенітизації з охолодженням на повітрі і в воді; одночасно проаналізуємо механічні властивості, придбані цим прокатом в результаті відповідної обробки.

Мікроструктура гарячекатаного товстолистового прокату із сталей ферито-перлітного класу, як відомо, складається з зерен фериту і пластинчастого перліту. У прокату з маловуглецевої стали СтЗсп розмір зерна найчастіше відповідає балу 6-7, з низьколегованої типу 09Г2С – балу 7-8.
Мікроструктура маловуглецевої стали після охолодження в воді зазвичай складається з ферито-перлітною суміші з окремими ділянками структур проміжного типу. Під електронним мікроскопом на тонких фольга видно підвищення в ряді ділянок щільності дислокацій, чітко виявляються і окремі ділянки голчастого фериту.
Прокат з низьколегованих сталей, охолоджений в воді з температури аустенітизації 930 ° С, набуває мікроструктуру бейнітного типу з невеликою кількістю надлишкового фериту, що знаходиться у відповідності з термокінетіческой діаграмами розпаду аустеніту. Охолодження у воді товстолистового прокату з низьколегованих сталей забезпечує отримання? В = 1000 Н / мм2.
При охолодженні у воді прокату із сталей бейнітного класу, наприклад стали 14Х2ГМР, формується переважно мартенситна структура. Через високу температуру початку мартенситного перетворення в ній є значна кількість ділянок мартенситу, що розпався при самоотпуске з утворенням великої кількості карбідних частинок. Методом електронної мікроскопії встановлено, що після гарту у воді (зі швидкістю близько 60 ° С / с) отриману структуру можна класифікувати як рейковий мартенсит; розмір мартенситних пакетів від 5 до 20 мкм.
Усередині кристалів мартенситу спостерігається висока щільність дислокацій, що утворюють щільну нерегулярну сітку. Окремі дислокації найчастіше не дозволяються, і лише в деяких випадках, при сприятливих умовах контрасту, можна розрізнити структуру дислокаційних утворень. Усередині рейок розподіл дислокацій нерівномірно і носить облакообразний характер. Ділянки з меншою щільністю дислокацій на фотографіях виглядають більш світлими.
На дислокаційну структуру кристалів мартенситу накладається структура самоотпуска. Оскільки мартенситна точка висока, кристали мартенситу, що утворилися при підвищених температурах, встигають відпуститися в процесі охолодження. На мікрофотографіях всередині деяких рейок чітко видно виділення карбідної фази, яка за допомогою мікродифракції ідентифікується як цементит. Характерною особливістю спостережуваного в стали 14Х2ГМР мартенситу гарту є (при наявності високої щільності дислокацій) майже повна відсутність двійників всередині кристалів. Лише дуже рідко в окремих кристалах зустрічаються тонкі двійникові прошарку.
Типова структура сталей ферито-бейнітного класу після гарячої прокатки – верхній бейнит і доевтектоїдної феррит, що виділяється, як правило, по межах аустенітного зерна. Однак в товстих листах із сталей з ванадієм, що не легованих азотом, часто формується дрібнозерниста структура (бал 8-9), з карбідами ванадію. Механічні властивості такої сталі можуть відповідати класу С390; сталь характеризується високою хладостойкой.
Структура нормалізованого прокату із сталей ферито-бейнітного класу залежить від температури аустенітизації. Після нормалізації при температурах 900-980 ° С прокат має дрібну ферріто-перлитную мікроструктуру (бал 10-12); число і дисперсність виділилися частинок V (C, N) з підвищенням температури нормалізації збільшується, що призводить до зростання міцності. При ще більш високих температурах аустенітизації (1050 ° С) в мікроструктурі з’являються ділянки проміжних структур, при цьому ударна в’язкість зменшується.
Поява в мікроструктурі прокату зі сталі 15Г2АФ продуктів проміжного перетворення можна пояснити наступним чином. Сталь 15Г2АФ завдяки -модифікує карбонитридов ванадію має спадково дрібнозернисту структуру. Інтенсивне розчинення карбонитридов ванадію в аустените, що відбувається при температурах 1050-1100 ° С, призводить до різкого збільшення розмірів аустенітного зерна. Завдяки цьому збільшується стійкість аустеніту в ферито-перлітною області і, як наслідок, в структурі з’являються продукти проміжного перетворення.
При охолодженні прокату із сталей феритобейнітною класу в воді формується структура верхнього бейнита голчастою морфології, аналогічна розглянутої вище, іноді з ділянками нижнього бейнита. Більш висока дисперсність цих структур пов’язана, очевидно, з меншим розміром аустенітного зерна, що формується при аустенітизації. Міцність товстолистового прокату сягає 1200 Н / мм2.
Отримання мартенситних структур при загартуванню низьколегованих і навіть низьковуглецевих ферріто-перлітних сталей цілком можливо при збільшенні швидкості охолодження в воді. Різні пристрої, що забезпечують високу швидкість охолодження прокату, наприклад пристрої з охолодженням виробів турбулентними потоками води, розроблені школою К. Ф. Стародубова і в даний час досить широко впроваджені в практику термічного зміцнення на металургійних заводах.

Ссылка на основную публикацию