Obrabotka Metallov. 2017 no. 2(75)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (75) 2017 41 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 2 Значения нанотвердости и модуля Юнга стали 09Г2С Характеристика Средняя Неупрочненное состояние Нанотвердость, ГПа 2,7 ± 0,2 Модуль Юнга, ГПа 269,6 ± 17,0 Термомеханически упрочненное состояние Нанотвердость, ГПа 3,3 ± 0,2 Модуль Юнга, ГПа 228,2 ± 12,0 Т а б л и ц а 3 Трибологические характеристики стали 09Г2С Неупрочненное состояние Термомеханически упрочненное состояние V , 10 –5 , мм 3 /Н·м  V , 10 –5 , мм 3 /Н·м  5,3 0,36 2,9 0,49 Примечание: V – скорость изнашивания стали; μ – коэффициент ее трения. Профиль механических свойств, фор- мирующийся в материале при поверхностном способе обработки, был выявлен при анализе микротвердости(рис. 2, а ).Видно, чтоускоренное охлаждение водой приводит к полуторакратному увеличению прочности поверхностного слоя стали по отношению к ее объему. Одной из основных характеристик состояния субструктуры стали является скалярная плот- ность дислокаций, т. е. плотность дислокаций, распределенных в объеме элементов субструкту- ры (ячеистой, полосовой и субзеренной структу- ре). Градиентный характер изменения скалярной плотности дислокаций в стали представлен на рис. 2, б . В зернах феррита скалярная плотность дислокаций монотонно снижается с увеличени- ем расстояния от поверхности охлаждения. Наблюдаемое качественное соответствие зависимостей HV и  от расстояния до поверх- ности обработки обусловлено распределением структурно-фазовых состояний и дефектной субструктуры по сечению полки двутавровой балки. В условиях термосилового воздействия, как отмечено в работах [5–7, 17], возможно форми- рование наноразмерного цементита при преоб- разовании карбидной подсистемы. Механизма- ми, ответственными за это, являются разрезание цементитных пластин движущимися дислока- циями; растворение пластин цементита; распад твердого раствора углерода в  -железе; допре- вращение остаточного аустенита с образованием частиц карбида железа; реализация диффузион- ного механизма γ →  превращения при высоко- температурной термомеханической обработке. Эти процессы наиболее интенсивно про- текают в поверхностных слоях, подвергнутых упрочняющей обработке. Вывод При термомеханическом упрочнении двутав- ровой балки из низкоуглеродистой стали 09Г2С формируется градиентная структура, характери- зующаяся закономерным изменением фазово- го состава и параметров субструктуры по мере приближения к поверхности ускоренного охлаж- дения. Термомеханическое упрочнение по режимам ОАО «Евраз – Западно-Сибирский металлурги- ческий комбинат» сопровождается увеличени- ем нанотвердости поверхностного слоя балки в 1,22 раза при одновременном снижении модуля Рис. 2. Зависимости микротвердости полки двутавровой балки после термомеханического упрочнения ( a ) и скалярной плотности дисло- кации ( б ) от расстояния до поверхности обра- ботки