Assessment of the effect of the steels structure dispersion on its magnetic and mechanical properties

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 23 No. 4 2021 103 MATERIAL SCIENCE Представленные на рис . 8…10 зависимости с высокой долей вероятности могут быть описа - ны с помощью линейной ( в случае внутренних напряжений ) и полиномиальной кривой . Нали - чие таких зависимостей говорит о том , что в ме - ханизме формирования как предела прочности внутренних напряжений , так и коэрцитивной силы рассматриваемых сталей значительную роль играет дисперсность системы ( фактор раз - нозернистости ). Наблюдаемые выпадения точек из обнаруженных для исследуемых сталей зави - симостей происходят для образцов с различной термической обработкой , что в большей степени обусловлено резкими изменениями в структур - но - фазовом составе сталей . Следует отметить , что выпадение точек из обнаруженных зависи - мостей происходит при одних и тех же темпера - турах : для образцов из стали 15 ХСНД – образец с закалкой в воде ; для образцов из стали Ст 3 – образец с отпуском при 650 ° С ; для образцов из стали 09 Г 2 С – образец с отпуском при 350 ° С , что может свидетельствовать о наличии влияния дисперсности структуры на рассматриваемые свойства . Как отмечалось выше , наблюдаемые выпа - дения экспериментальных значений из обна - руженных регрессионных зависимостей могут быть объяснены с позиции влияния других па - раметров структуры и фазы на рассматриваемые величины . Изучение микроструктуры исследуемых образцов и анализ информации о величинах внутренних напряжений позволили в какой - то степени объяснить наблюдаемые явления . Вы - падение закаленного образца , изготовленного из стали 15 ХСНД , видимо , связано с формировани - ем такого состояния структуры , в котором не на - блюдается появления эффекта нарушения коге - рентности решеток мартенсита и цементита [23, 38–41]. Находясь в таком состоянии , обе фазы имеют низкую плотность дефектов строения кристаллической решетки [39, 42–45], что влия - ет на величину внутренних напряжений и делает ее достаточно низкой по сравнению с внутрен - ними напряжениями , наблюдаемыми при подоб - ной термической обработке для сталей 09 Г 2 С и Ст 3. Выпадение значений анализируемых пара - метров для образца , изготовленного из стали 09 Г 2 С , отпущенного при температуре 350 ° С , может быть объяснено процессами разупроч - нения стали , возникающими из - за снижения плотности дислокаций и различных дефектов строения , скапливающихся на карбидных вклю - чениях , в качестве которых выступает соедине - ние марганца с углеродом [23, 43–47], и приво - дящих к уменьшению внутренних напряжений . Кроме того , уменьшает величину внутренних напряжений и протекающий при среднем от - пуске процесс распада мартенсита на феррит и цементит и диффузии углерода из обогащенных углеродом областей мартенсита [42, 45]. Обра - зующиеся при таком процессе фазы феррита и обедненного мартенсита обладают более низ - кой твердостью по сравнению с первоначальной фазой мартенсита , что и обусловливает про - исходящее уменьшение величины внутренних напряжений и , как следствие , происходит раз - упрочнение [38, 47]. Для образца , изготовленного из стали Ст 3, отпущенного при 650  С , отклонение от обна - руженных зависимостей может быть связано с протекающим процессом коагуляции частиц це - ментита и увеличения среднего размера зерна . Протекание этих процессов приводит к тому , что структура приближается к равновесному состо - янию [23, 38–42]. Увеличение среднего размера зерна и уменьшение количества зерен , наблюда - емых на микрошлифе , приводит к увеличению протяженности большеугловых границ , что обу - словливает уменьшение величины внутренних напряжений , следовательно , искажений кри - сталлической решетки , которые они вызывают . Процесс укрупнения зерна останавливается при достижении « критического размера ». Разупроч - нение стали и образование более мягких фаз зна - чительным образом сказываются на величинах коэрцитивной силы и предела прочности . Про - текающие при этой термообработке процессы также приводят к снижению величины фактора разнозернистости . Выводы 1. Установлено , что для предела прочности , внутренних напряжений , коэрцитивной силы и фактора разнозернистости для сталей 09 Г 2 С , 15 ХСНД и Ст 3 наблюдаются общие удовлетво - рительные корреляционные зависимости . Про - веденный математический анализ полученных