Obrabotka Metallov. 2017 no. 4(77)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (77) 2017 10 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 4. Изотермическая диаграмма образования аустенита исходно закаленной стали 10Х3Г3МФС Fig. 4. Isothermal diagram of the formation of austenite of initially hardened steel 10H3G3MPS выявили наличие структуры мартенсита, состо- ящего из параллельных реек (рис. 5, а ), объеди- ненных в пакеты, а по данным просвечивающей электронной микроскопии внутри реек наблюда- ется высокая плотность дислокаций (рис. 6, а ). В процессе нагрева до температуры 715 °С и изо- термической выдержки в течение девяти часов развивается первая стадия образования аусте- нита – по границам бывших аустенитных зерен и мартенситных пакетов (рис. 5, б ), что хорошо согласуется с данными работ [1, 3, 4, 12]. Исход- ная мартенситная α-фаза претерпевает процессы отпуска, при этом сохраняется пакетно-реечная морфология, в ней также присутствуют карбид- ные частицы. Увеличение температуры нагрева до 750 °С приводит к появлению пластин свеже- закаленного мартенсита, расположенных вдоль мартенситных кристаллов, которые образова- лись при закалке из пластин аустенита (рис. 5, в ). По результатам металлографических и электронно-микроскопических исследований установлено, что при температуре 800 °С даль- нейшее развитие получает вторая стадия обра- зования аустенита – по межреечным границам. После такой обработки по межреечным грани- цам исходной α-фазы формируется мартенсит- ный каркас, внутри которого находятся изолиро- ванные прослойки исходной α-фазы (рис. 5, г и 6, б ). Данные прослойки исходной α-фазы фраг- ментированы дислокационными границами и упрочнены небольшим количеством карбидных частиц. В мартенситном каркасе присутствуют тонкие прослойки остаточного аустенита, кото- рые стабилизированы, по-видимому, из-за обо- гащения углеродом в процессе изотермической выдержки в МКИТ и малых размеров, что в сово- купности значительно снижает положение тем- пературы мартенситного превращения этих об- ластей (рис. 6, в ). Встречаются свежезакаленные области полиэдрической формы, которые сфор- мировались на границах зерен исходного аусте- нита или границах исходных пакетов (рис. 6, г ). Следует отметить, что вблизи свежезакаленных областей в исходной  -фазе наблюдается повы- шенная плотность хаотически расположенных дислокаций, что является следствием фазового наклепа в процессе закалки сформированного в МКИТ аустенита. Увеличение температуры выдержки до 860 °С вызывает завершение процесса  →γ- превращения в процессе выдержки, что при охлаждении в результате закалки приводит к получению структуры пакетного мартенсита с реечным строением (рис. 5, д ) и равномерно рас- пределенными дислокациями внутри (рис. 6, д ), однако гомогенизация по углероду из-за пребы- вания в МКИТ в этих условиях не проходит пол- ностью, в результате чего в некоторых областях структуры после закалки наблюдается двойни- кованный мартенсит (рис. 6, е ). По результатам испытания характеристик прочности и пластичности установлено, что за- калка из МКИТ начиная с температуры 800 °С приводит к небольшому снижению временного сопротивления (на 8 %), однако предел текуче- сти практически не уменьшается (см. таблицу). Относительное удлинение остается на уровне исходно закаленной стали, а относительное су- жение заметно увеличивается (с 54 до 60 %). Су- щественно, более чем на 70 %, возрастает уро- вень ударной вязкости КСТ исследуемой стали (до 0,76 МДж/м 2 ). По данным микрофрактогра- фического анализа установлено, что в исследу- емой стали, обработанной по данному режиму, в условиях плоскодеформированного состояния (плоская часть излома образца после динамиче- ских испытаний) разрушение развивается толь- ко по вязкому механизму – образование и рост ямок (рис. 7, б , д ), что обусловлено наличием дисперсной многофазной структуры, в отличие от стали в исходно закаленном состоянии, где