Actual Problems in Machine Building 2017 Vol. 4 No. 4

Актуальные проблемы в машиностроении . Том 4. № 4. 2017 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 129 Обеспечение эксплуатационной надежности указанных деталей связано с обеспечением такого показателя как ударная вязкость. Показатель ударной вязкости характеризует рост аустенитного зерна и склонность стали к трещинам и деформациям. При этом за последние годы требование к ударной вязкости КСV -60 изменялись от 1,67 до 2 кДж/м 2 [1]. Для эксплуатации деталей в условиях Севера показатель ударной вязкости должен иметь многократный запас. Значение показателя ударной вязкости определяется режимами операций термической обработки, в частности нормализации. График изменения температуры в процессе нормализации представлен на рисунке 1, а (традиционная технология для отливок рам и балок). Недостатком существующей технологии является низкая скорость охлаждения на воздухе. Это способствует формированию структуры с расположением перлита в виде сетки (рисунке 1, б), что может приводить к снижению ударной вязкости до 1 кДж/м 2 . Из ранее проведенных исследований известно, что наиболее благоприятной структурой для обеспечения высокой ударной вязкости является бейнитная структура. Однако для крупногабаритных деталей типа рам вопрос получения бейнитной структуры при термообработке недостаточно изучен и требует дальнейших исследований. а б Рис. 1. Режим термообработки рам и балок (а) с полученной феррито-перлитной структурой (б) Для исследования процесса формирования бейнитной структуры с целью повышения механических свойств разработана методика контролируемой термообработки с использованием оригинальной камеры охлаждения потоком воздуха [2]. В качестве экспериментальных образцов использованы стандартные заготовки для измерения ударной вязкости в образце с сечением 10х10 мм. Изменение режимов (время выдержки, температура нагрева, скорость охлаждения) в ходе исследования проводятся на основе матрицы планирования эксперимента. Фиксация изменения температуры производится автоматически с частотой 1Гц [6]. Результаты и обсуждение Исследован температурный диапазон от 850 до 950 о С с изменением времени выдержки от 30 до 60 мин, последующее охлаждение проведено потоком воздуха от 2,5 до 8,5 м/с, что для исследуемых образцов соответствует скорости охлаждения 3,5÷7 о С/сек. Такие скорости охлаждения выбраны для формирования бейнитной структуры в промежуточной области и обеспечение минимальных термических напряжений в сложной разностенной конструкции крупногабаритной детали. Установлено, что при охлаждении образцов на воздухе с температуры 940 о С критические точки соответствуют температурам Аr 3 =830 о С, Аr 1 =740 о С. Это соответствует изотермической диаграмме распада переохлажденного аустенита А.А. Попова. Ускоренное охлаждение обеспечивает измельчение феррито-перлитной структуры. По режиму с