ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 116 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 2 Ta b l e 2 Твердость исследуемых образцов, изготовленных из стали 09Г2С Hardness of the 09Mn2Si steel samples Марка стали Steel grade Термическая обработка / Heat treatment HV20 09Г2С Закалка в воде / Water quenching 1515,86 Отпуск при 200 °С / Tempering at 200 °С; air cooling 1761,02 Отпуск при 350 °С / Tempering at 350 °С; air cooling 1558,48 Отпуск при 500 °С / Tempering at 500 °С; air cooling 858,52 Отпуск при 650 °С / Tempering at 650 °С; air cooling 516,3 наблюдается увеличение твердости, что, по всей видимости, связано с уменьшением числа зерен и увеличением их средней величины [16, 17], обусловливающими изменения внутренних напряжений. Затем происходят фазовые переходы, приводящие к появлению зерен новых фаз из-за процесса распада мартенситной структуры на феррит и перлит. Количество зерен увеличивается, однако средний размер уменьшается. В результате проведения микроанализа шлифа было установлено, что при закалке на исследуемых образцах, изготовленных из стали 09Г2С, наблюдается мартенситная структура с незначительным присутствием фазы феррита и перлита. В случае закалки основной исходной структурой, наблюдаемой на микрофотографиях, является мартенсит, возникающий в результате нагрева стали до межкритического интервала. Образование зародышей мартенсита происходит при охлаждении сплава из аустенитного состояния на межфазных границах исходной фазы феррит-цементит и на границах зерен феррита [30]. По мере нагрева, полученного в результате закалки неустойчивого мартенсита, происходит его распад на смесь феррита и цементита. При этом Mn концентрируется главным образом в карбидной фазе [29], в качестве которой в рассматриваемой структуре выступает цементит. Образующийся при закалке мартенсит имеет реечное или пакетное (дислокационное) строение. Кристаллы такого мартенсита представляют собой тонкие рейки толщиной 0,2…2 мкм, вытянутые в одном направлении. Совокупность параллельных друг другу вытянутых кристаллитов мартенсита образуют пакеты. Между собой мартенсит разделен тонкими прослойками остаточного аустенита толщиной 10…20 нм. Обе фазы имеют высокую плотность дефектов строения кристаллической решетки [25, 27, 31, 32]. В такой структуре дефекты в виде неметаллических включений сульфида марганца [14] в большинстве случаев имеют сферическую форму (рис. 2). Формирование соединения MnS происходит при наличии марганца и серы в составе стали. Происходит данный процесс из-за того, что сера, участвуя в химическом процессе, образует с железом соединение FeS при температуре плавления 988 ºС [18, 19]. Марганец, присутствующий в рассматриваемой стали (09Г2С), слабо растворим в сплавах железа и замещает его в указанном выше соединении, образуя при этом сульфид марганца. В результате диффузионных процессов и растворения крупных включений при выплавке и изготовлении проката в металле образуются полости, заполненные сульфидом марганца. В работе [25] указывается на то, что при увеличении содержания марганца в твердом растворе происходит снижение растворимости серы из-за протекания химической реакции между серой и марганцем, в результате которой образуется сульфид. При содержании серы порядка 0,023 % возрастает размер и число включений сульфида марганца [26]. Такие включения представляют собой коррозионно-активные области, способствующие росту скорости коррозии металла в локальной области. Связано это с тем, что связь между подобного рода включениями и металлической матрицей материала слаба, что приводит к удалению данного соединения и образованию полости на поверхности при внешнем воздействии. Из-за слабого диффузионного
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1