Obrabotka Metallov. 2017 no. 4(77)

OBRABOTKAMETALLOV № 4 (77) 2017 7 MATERIAL SCIENCE Введение Образование аустенита в межкритическом интервале температур (МКИТ) сложное явле- ние, зависящее от множества факторов, таких как химический состав и исходное структурное состояние стали, а также скорость и температура нагрева, время выдержки [1–5]. В зависимости от совокупности реализованных факторов вклю- чаются различные процессы в стали, которые определяют морфологию зародышей аустенита и структуру матричной α-фазы, что вызывает формирование аустенита на элементах структу- ры и субструктуры по различным механизмам [6–11]. В работах [3, 7, 12–19], посвященных изучению возможностей управления структурой стали в межкритическом интервале, не наблюда- ется единого мнения исследователей по поводу использования стадийности этого процесса для окончательного структурообразования стали с получением заданных механических характе- ристик. Перспективная сталь 10Х3Г3МФС [20], раз- работанная для нефтедобывающего машино- строения, обладает хорошей технологичностью, в том числе высокой прокаливаемостью и тех- нологической пластичностью, а также высоки- ми прочностными характеристиками. Однако уровень ударной вязкости этой стали после тра- диционных режимов термической обработки на- ходится на достаточно низком уровне. Межкритическая закалка с аустенитизацией в межкритическом интервале температур может привести к повышению уровня ударной вяз- кости за счет существенного диспергирования структуры стали при реализации нескольких од- новременно протекающих процессов [6, 21, 22]: полигонизация исходной мартенситной α-фазы; фрагментирование при мартенситном превраще- нии тонких пластин аустенита, сформированных Для цитирования: Межкритическая закалка низкоуглеродистой стали с получением дисперсной многофазной структуры / Д.О. Панов, Т.Ю. Барсукова, А.И. Смирнов, Е.Н. Орлова, Ю.Н. Симонов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2017. – № 4 (77). – С. 6–18. – doi: 10.17212/1994-6309-2017-4-6-18. характеристик прочности и пластичности установлено, что закалка из МКИТ начиная с температуры 800 °С приводит к небольшому снижению временного сопротивления (на 8 %), однако предел текучести практически не уменьшается. Относительное удлинение остается на уровне исходно закаленной стали, а относительное сужение заметно увеличивается (с 54 до 60 %). Существенно, более чем на 70 %, возрастает уровень ударной вязкости КСТ исследуемой стали (до 0,76 МДж/м 2 ). По данным микрофрактографического анализа образцы после динамических испытаний разрушаются по вязкому механизму. Полученный режим термической обработки позволяет повысить уровень ударной вязкости исследуемой стали без потери в прочности изделий любых габаритных размеров для нефтедобывающего машиностроения. при нагреве и выдержке в МКИТ; стабилизация аустенита при охлаждении за счет дисперсности и обогащения γ-стабилизаторами, в том числе углеродом. Понимание закономерностей пере- численных процессов структурообразования по- зволит управлять этими явлениями для получе- ния высокого комплекса механических свойств низкоуглеродистой стали. Предметом исследования являются процессы структурообразования в стали 10Х3Г3МФС при нагреве в межкритический интервал температур с последующей закалкой. Целью данной работы является изучение воз- можностей управления структурой и свойствами стали 10Х3Г3МФС с использованием изотерми- ческой аустенитизации в МКИТ с получением дисперсной структуры. Материалы и методики исследования В качестве материала выбрана сталь 10Х3Г3МФС [20] следующего химического со- става (% масс.): С = 0,1; Si = 1,25; Mn = 2,51; Cr = 2,75; V = 0,12; Mo = 0,40; S = 0,008; P = 0,019. Сталь 10Х3Г3МФС исследовали в исходно закаленном состоянии, которое получили в ре- зультате охлаждения на воздухе от температу- ры окончания горячей ковки 950 о С, так как эта сталь обладает высокой устойчивостью переох- лажденного аустенита. Дилатометрические исследования проводили на закалочном дилатометре Linseis R.I.T.A. L78 в среде газообразного гелия высокой чистоты марки 6.0 (по ТУ 0271-001-45905715-02, чистота 99,9999 %). Непрерывный нагрев осуществля- ли со скоростями 90, 20, 1,5, 0,6 и 0,15 °С/с до температуры 1000 °С. Нагрев до температуры изотермической аустенитизации проводили со скоростью 1,5 °С/с, далее выдерживали при тем- пературах 715, 750, 800 или 860 °С в течение 9 ч.