Obrabotka Metallov. 2016 no. 2(71)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (71) 2016 71 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ лостных трещин, провоцирующих разрушение детали и сход состава (рис. 2). Хладостойкость деталей рам боковых и балок надрессорных оценивается ударной вязкостью [1, 2]. С 2013 года в ГОСТ 32 400 введен показатель ударной вязкости KCV -60 не менее 20 Дж/см 2 . Для получения требуемого значения ударной вязкости ужесточены требования к выплавке металла и его термической обработке. Введена обязательная продувка жидкого металла в ковше инертным га- зом. Термическая обработка включает в себя нор- мализацию с отжигом 1-го рода. Рис. 2 . Излом боковой рамы Существующий режим нормализации с от- жигом 1-го рода отливок весом по 500 кг при- водит к медленному охлаждению со скоростью менее 0,12 о С/с. При таком охлаждении форми- руется ферритно-перлитная структура с преде- лом текучести не более 400 МПа и ударной вяз- кости зачастую не более 18 Дж/см 2 . Известно, что при использовании регулируемого охлаж- дения в области промежуточного превращения формируется структура бейнита [3–6]. В свою очередь, бейнитная структура повышает предел текучести низкоуглеродистой стали до 900 МПа. Необходимо отметить, что при непрерывной скорости охлаждения в отличие от превращений в изотермических условиях конечная структура представляет собой смесь продуктов превраще- ния различной морфологии: феррит, легирован- ный феррит, перлит, верхний бейнит, нижний бейнит [5, 7–9]. Прочность стали, в структуре которой при- сутствует бейнит, зависит от его объемной доли и прочности самого бейнита. Прочность бейнита определяется величиной бейнитной рейки, плот- ностью дислокаций и размером карбидов. Размер бейнитной рейки зависит от расстояния между барьерами скольжения в соответствии с уравне- нием Холла–Петча, а также от плотности дис- локаций. Вместе с тем длина бейнитной рейки зависит от диаметра исходного зерна аустенита. Сужение ширины рейки происходит при пони- жении температуры превращения, что повыша- ет плотность дислокаций. Сгруппированные в пакеты малоугловые границы между рейками бейнита препятствуют движению дислокаций, но не тормозят распространение хрупких тре- щин, барьером для которых служит высокоугло- вая граница бейнитного пакета или исходного аустенитного зерна. Поэтому для низкоуглероди- стой стали перегрев при термической обработ- ке недопустим. Также стоит отметить, что при равном размере ферритно-перлитных зерен с бейнитной оторочкой в перлите структура леги- рованного феррита полигональной или игольча- той формы оказывает существенное влияние на порог хладноломкости с разницей в 100 °С, при этом форма легированного феррита не влияет на предел текучести [4]. Таким образом, научный интерес представляет проведение исследований температуры и продолжительности термической обработки с дальнейшим охлаждением в про- межуточной области для выявления влияния твердости, микротвердости на ударную вязкость при отрицательных температурах с V-образным концентратором. В связи с этим актуальным будет проведение исследований режимов регу- лируемого охлаждения при термической обра- ботке. Целью термической обработки является получение однородного распределения феррит- но-перлитных составляющих с формированием дополнительной структуры в виде бейнита, что обеспечит повышение ударной вязкости KCV -60 в стали 20ГФЛ.