Obrabotka Metallov. 2017 no. 4(77)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (77) 2017 6 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Межкритическая закалка низкоуглеродистой стали с получением дисперсной многофазной структуры Дмитрий Панов 1 , a,* , Татьяна Барсукова 1, b , Александр Смирнов 2, c , Евгения Орлова 1, d , Юрий Симонов 1, e 1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский проспект, д. 29, г. Пермь, 614990, Россия 2 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия a http:// orcid.org/0000-0002-8971-1268 , panovdmitriy85@gmail.com , b http:// orcid.org/0000-0002-6251-2672 , tanok4444@yandex.ru , c http:// orcid.org/0000-0003-3746-8793 , micros20t@mail.ru , d http:// orcid.org/0000-0002-7429-9645 , 77zhenya77@mail.ru , e http:// orcid.org/0000-0003-0037-1146 , simonov@pstu.ru ______ *Адрес для переписки Панов Дмитрий Олегович , к.т.н., с.н.с. Пермский национальный исследовательский политехнический университет Комсомольский проспект, 29, 614990, г. Пермь, Россия Тел: 8(342)2-198-149, e-mail: panovdmitriy85@gmail.com Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2017 № 4(77) с. 6–18 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2017-4-6-18 АННОТАЦИЯ Введение. Перспективная сталь 10Х3Г3МФС (С = 0,1; Mn = 2,51; Cr = 2,75; Mo = 0,40; V = 0,12; Si = 1,25), разработанная для нефтедобывающего машиностроения, обладает хорошей технологичностью и прочностными характеристиками, однако уровень ударной вязкости после традиционных режимов термической обработки находится на достаточно низком уровне. Статья посвящена исследованию возможностей формирования метастабильных структурных состояний при межкритической закалке стали 10Х3Г3МФС для повышения уровня ударной вязкости при сохранении прочностных характеристик. Предметом исследования являются процессы структурообразования в исследуемой стали при нагреве в межкритический интервал температур с последующей закалкой. Целью данной работы служит изучение возможностей управления структурой и свойствами стали 10Х3Г3МФС с использованием изотермической аустенитизации в МКИТ с получением дисперсной структуры. Методы. При исследованиях использовали дилатометрический анализ с применением закалочного дилатометра Linseis R.I.T.A. L78, металлографический анализ с использованием светового инвертированного микроскопа OLYMPUS GX 51 и электронно-микроскопический с применнеием просвечивающего электронного микроскопа FEI Tecnai 20 G2 TWIN. Испытания на одноосное растяжение проводили с использованием универсальной гидравлической системы для статических испытаний INSTRON-SATEC 300 LX, ударную вязкость определяли на маятниковом копре КМ-30 с последующим фрактографическим анализом на световом микроскопе Olympus SZX-16 и растровом электронном микроскопе Hitachi S-3400N. Результаты и обсуждения. По результатам исследования процесса непрерывного нагрева исследуемой стали построена термокинетическая диаграмма образования аустенита с обозначением критических точек А С1 и А С3 . Установлено, что с увеличением скорости нагрева происходит снижение критической температуры А С1 и повышение А С3 . Исследование процесса изотермической аустенитизации показало, что при температуре 710 °С образуется 27 % γ-фазы, при 750 °С – 59 % γ-фазы, при 800 °С – 76 % γ-фазы, а в процессе выдержки при 860 °С происходит полная аустенитизация с получением 100 % γ-фазы. Обнаружено, что при увеличении температуры изотермической выдержки доля атермического аустенита возрастает, а изотермического – снижается. Построена изотермическая диаграмма образования аустенита исходно закаленной стали 10Х3Г3МФС. Изучение процесса структурообразования стали 10Х3Г3МФС выявило, что в процессе аустенитизации при 715 °С развивается первая стадия образования аустенита по границам бывших аустенитных зерен и мартенситных пакетов. Увеличение температуры аустенитизации до 750 °С приводит к развитию второй стадии аустенитизации по границам мартенситных реек. При температуре 800 °С вторая стадия получает дальнейшее развитие, что после закалки приводит к формированию мартенситного каркаса по межреечным границам исходной α-фазы. Данные прослойки исходной α-фазы фрагментированы дислокационными границами и упрочнены небольшим количеством карбидных частиц. В мартенситном каркасе присутствуют тонкие прослойки остаточного аустенита. Встречаются свежезакаленные области полиэдрической формы, которые сформировались на границах зерен исходного аустенита или границах исходных пакетов. Увеличение температуры нагрева до 860 °С вызывает завершение процесса  →γ-превращения в процессе выдержки, что при охлаждении в результате закалки приводит к получению структуры пакетного мартенсита, в котором встречаются двойники. По результатам испытания ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.15.017.16-194 История статьи: Поступила: 20 сентября 2017 Рецензирование: 4 октября 2017 Принята к печати: 24 октября 2017 Доступно онлайн: 15 декабря 2017 Ключевые слова : Низкоуглеродистая сталь Межкритический интервал температур Закалка Дилатометрия Фазовые превращения Благодарности : Авторы выражают благодарность Роману Андреевичу Вагину за участие в проведении эксперимента. ПЭМ-исследования выполнены в ЦКП ССМ НГТУ. Финансирование: Работы выполнены по проекту № 11.8213.2017/8.9 в рамках базовой части государственного задания вузам в сфере научной деятельности при финансировании Минобрнауки России. Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov