Obrabotka Metallov. 2016 no. 4(73)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (73) 2016 45 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ объемной доли избыточной карбидной фазы и ее морфологии. Основными технологическими па- раметрами, определяющими форму избыточного цементита в железоуглеродистых сплавах, явля- ются температура нагрева, скорость охлаждения и степень деформации заготовок. В данной рабо- те поставлен вопрос, в какой степени указанные технологические параметры способны изменить морфологию избыточных карбидов в заготовках из нелегированного железоуглеродистого спла- ва, содержащего 2,25 % углерода. В выплавленных вакуумным методом и ох- лажденных на воздухе заготовках сплава БУ22А зафиксирована матрица из мелкодисперсного пластинчатого перлита с расположенными в ней избыточными пластинами цементита вид- манштеттова типа, объемная доля которого со- ставляет ~ 20 % (рис. 1, а ). В условиях быстрого охлаждения отливок диффузионные процессы развиться в полной мере не успевают. Явно вы- раженных участков с ледебуритной эвтектикой в структуре сплава не наблюдается. В результате материал, содержание углерода в котором соот- ветствует чугуну, кристаллизуется с формирова- нием структуры, характерной для высокоугле- родистой стали. При дальнейшем охлаждении сплава вся избыточная карбидная фаза из пере- сыщенного углеродом аустенита выделяется преимущественно в виде вторичного цементита видманштеттова типа, как показано на рис.1, а . Рис. 1. Морфология избыточного цементита сплава БУ22А: а – вакуумная плавка, охлаждение на воздухе; б – отжиг при 700 ° С, выдержка 2 ч; в – отжиг при 1150 ° С, выдержка 2 ч а б в Одной из задач, решаемых в данной рабо- те, является оценка преобразований цементита, происходящих в процессе нагрева образцов при температуре ниже линии А 1 (при 700 ° С), а также при нагреве выше температуры эвтектического преобразования (при 1150 ° С). В процессе отжига при 700 ° С в структуре сплава фазовых превра- щений не происходит. В перлитной матрице сни- маются остаточные напряжения, возникшие на этапе кристаллизации расплава. Микроструктур- ные исследования показали, что на поверхности пластин видманштеттова цементита появляются выступы в виде шипов (рис. 1, б ). В работе [20] отмечалось, что угол раскрытия шипов-выступов составляет около 60 ° , а их наличие связывалось с разделением пластин видманштеттова цементи- та на части и запуском процесса сфероидизации карбидов. В данных условиях отжига зафикси- рованы аналогичные структурные изменения це- ментитных кристаллов (рис. 1, б ). В процессе нагрева и выдержке при 1150 ° С в течение двух часов сплав подвергается фазо- вым превращениям, для морфологии избыточ- ного цементита характерны значительные из- менения. В результате медленного охлаждения с печью матрица сплава БУ22А приобретает структуру перлита с межпластинчатым рассто- янием ~0,6…1,0 мкм (см. рис. 1, в ). В плоско- сти шлифа наблюдаются конгломераты грубых карбидных образований (рис. 1, в ), распределен- ных в пластинчатом перлите. Металлографиче- ские признаки позволяют идентифицировать эти структурные образования как метастабильный ледебурит. Характерной морфологической осо- бенностью такого ледебурита является то, что по сравнению с пластинчатым и сотовым леде- буритом белого чугуна он не обладает ярко вы- раженной слоистостью [21]. В целях оценки влияния горячей пластиче- ской деформации на морфологию избыточной карбидной фазы заготовки из слава БУ22А де- формировали бойками по схеме косой ковки в интервале температур от 850 до 650 ° С. Дефор- мации были подвергнуты образцы двух типов.