Obrabotka Metallov. 2016 no. 2(71)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (71) 2016 72 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Оборудование и методика исследования С целью достижения повторяемости резуль- татов ударной вязкости при термической об- работке в лабораторных и производственных условиях на предприятии ООО «АСЛЗ» разра- ботана методика № АСЛЗ.00.003-ОМ «Управля- емая термообработка низкоуглеродистой стали». Главным достоинством разработанной методики является стабильность полученных эксперимен- тальных данных при дальнейшем внедрении их на производстве. Согласно приведенной мето- дике в лабораторных условиях устанавливают- ся режимы термической обработки по матрице планирования. Критические точки охлаждения Ar 1 и Ar 3 определяются по термограммам. Полу- ченные результаты термограмм в дальнейшем используются для выбора режима охлаждения отливок различных масс и размеров путем уста- новки датчиков контроля температуры на про- тяжении всего цикла термообработки. В связи с тем что на интервал превращения аустенита влияет температура нагрева, время выдержки и скорость охлаждающего потока воздуха, при внедрении режима термообработки на произ- водстве осуществляется корректировка времени выдержки и скорости охлаждения массивного изделия с целью достижения заданного интер- вала промежуточного превращения. После тер- мической обработки лабораторных образцов и отливок выполняется оценка значений ударной вязкости KCV –60 , полученных в лабораторных и цеховых условиях [10, 11]. В соответствии с ГОСТ 9454–78 образцы ударной вязкости с размерами 10×10×55 мм раз- рушали на маятниковом копре Metrocom с макси- мальным значением энергии удара 300 Дж. Кон- центратором разрушения является V-образный надрез. Измерение площади сечения и качество надреза определяли на микроскопе Nikon MM 400 с точностью 0,01 мм. Металлографические исследования образ- цов были проведены на микроскопах Carl Zeiss Axio Observer A1m и Carl Zeiss Axio Observer Z1m. Съёмка изображений осуществлялась с увеличением до х1000 крат. Объектом иссле- дования является металлографический шлиф, подготовленный с применением пресса Buehler Simpli Met 1000 и шлифовально-полироваль- ных установок Struers Labo Pol-5 и Buehler Auto Met 300. Шлифование и полирование металло- графических шлифов выполняли поэтапно, по- вышая дисперсность абразивных материалов. Химическое травление шлифов производили путем смачивания исследуемой поверхности реактивом 4 %-м раствором пикриновой кислоты и 4 %-м раствором азотной кислоты в этаноле. Определение твердости выполняли на при- боре ПШ-2 по методу Бринелля по ГОСТ 9012– 59, диаметр шарика D = 5 мм, испытательная нагрузка 750 кгс. Оценку микротвердости структурных составляющих стали осуществля- ли по методу Виккерса в соответствии с требо- ваниями ГОСТ 9450–76 на микротвердомере Wolpert Group 402 MVD. Индентор представля- ет четырёхгранную алмазную пирамиду с углом между противоположными гранями 136°. На- грузка на индентор составляет 0,098…1,96 Н. Расстояние между отпечатками не менее 3 d , где d – размер диагонали отпечатка. Каждую структурную составляющую измеряли не менее трех раз при разбросах 3…5 % и по десять раз при разбросе более 5 %. Описание эксперимента Экспериментальную плавку металла про- изводили на сталеплавильной печи ДСП-6М. Химический состав стали 20ГФЛ приведен в табл. 1. Трефовидные свидетели плавки выпол- нены по ГОСТ 977–88. Заготовки образцов удар- ной вязкости в количестве 45 шт. изготовлены из нижних частей трефовидных свидетелей плавки. Бездиффузионный механизм превращения при образовании видманштеттового феррита (рис. 3) в отношении элементов замещения с диффузией углерода в остаточный аустенит при- водит к твердости в литом состоянии до 160 НВ. Влияние факторов температуры нагрева, времени выдержки и скорости охлаждающего потока воздуха на ударную вязкость, твердость и микротвердость оценивали матрицей ортого- нального центрального композиционного плана, включающей 15 режимов термической обработ- ки, приведенных в табл. 2. В матрице исследо- ваны интервалы промежуточного превращения выделения бейнита в стали 20ГФЛ при темпе- ратурах от 850 до 950 о С, времени выдержки в печи от 25 до 65 мин, скоростях охлаждаемого