Obrabotka Metallov. 2017 no. 2(75)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (75) 2017 39 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ случае возможна разработка оптимальных режи- мов упрочнения и целенаправленное управление эксплуатационными свойствами. Варьирова- ние технологическими параметрами (скорость и температура прокатки, количество и порядок включения секций принудительного охлажде- ния и т. д.) определяет изменение температуры во времени в сечении профиля в процессе уско- ренного охлаждения, т. е. структурно-фазовое состояние стали. Формирующиеся структуры и субструктуры неоднородны по сечению профи- ля. Это кардинальным образом влияет на фор- мирование комплекса прочностных и пластиче- ских свойств, сопротивление деформированию и разрушению материала [3, 4]. В работах [5–7] показано, что структурно-фазовые состояния, дислокационная субструктура определяют ком- плекс механических свойств и в конечном итоге Т а б л и ц а 1 Химический состав стали Материал Массовая доля элементов, % С Si Mn S P Al Cr Ni Cu V Ti 09Г2С 0,087 0,62 1,36 0,012 0,019 0,011 – – – 0,004 – Примечание: остальное железо. работоспособность и надежность сооружений и конструкций. Необходимость и актуальность их изучения при термомеханическом упрочнении диктуются как требованиями практики, так и очевидной на- учной значимостью проблемы. Цель настоящей работы – выявление законо- мерностей формирования механических свойств поверхности низкоуглеродистой стали при тер- момеханическом упрочнении и анализ физиче- ских причин этих зависимостей. Материал и методы исследования В качестве материала исследования исполь- зовались образцы двутавровой балки ДП 155. Химический состав стали 09Г2С приведен в табл. 1. Упрочнение двутавра проводили по техноло- гии ускоренного охлаждения в линии сортового стана 450 ОАО «ЕВРАЗ – Западно-Сибирский металлургический комбинат». Скорость про- катки – 6,0 м/с, расход воды – 1200 м 3 /ч, давле- ние воды на полку – 2,5 атм, температура перед холодильником – 800…820 °С. Исследования структуры выполнялись на электронном микро- скопе JEM 2100 JEOL. Для идентификации фаз применялся дифракционный анализ с исполь- зованием темнопольной методики и последу- ющим индицированием микроэлектронограмм. Скалярная плотность дислокаций измерялась методом секущих с поправкой на невидимость дислокаций на микрофотографиях. Методы и методики количественного анализа результатов просвечивающей микроскопии приведены в ра- ботах [8–16]. Анализ прочностных свойств поверхностного слоя осуществляли определением микротвер- дости (микротвердомер ПМТ-4), нанотвердости материала и модулем Юнга (динамический ультрамикротвердомер (наноиндентор) Shimad- zu DUH-211S, нагрузка на индентор 50 мН). Исследования износостойкости материала (определяли коэффициент трения и скорость износа материала) проводили на трибометрах «CSEM Tribometer High Temperature S/N 07- 142», CSEM Instruments, Швейцария и «Tri- botechnic» (Франция). В качестве контртела использовали шарик из твердого сплава ВК8 диаметром 3 мм. Измерения были проведены по схеме «вращение образца при неподвижном контртеле»; линейная скорость вращения состав- ляла 2,5 см/с; нормальная нагрузка на контртело составляла 5 Н; конечное число оборотов образца – 5000. Износостойкость оценивали величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания. Скорость изнашивания рассчитывали по формуле   2 RA V FL [мм 3 /Н·м],