Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 2 2018 144 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Формирование структуры и свойств низкоуглеродистого мартенсита при закалке Семен Березин a* , Александр Щацов b , Ольга Теренина c Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский проспект, 29, г. Пермь, 6140990, Россия a https://orcid.org/0000-0001-5622-313X , Semka-ya@mail.ru , b https://orcid.org/0000-0002-2723-964X , a.shatsov@yandex.ru , c https://orcid.org/0000-0003-0054-8298, olga.terenina@bk.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2018 Том 20 № 2 с. 144–159 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.2-144-159 Введение Современные конструкционные среднеугле- родистые стали закаливают в жидкие среды, поэтому при закалке неизбежны деформация и коробление. Технологический процесс нужно ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.017.3 История статьи : Поступила: 19 марта 2018 Рецензирование: 13 апреля 2018 Принята к печати: 25 апреля 2018 Доступно онлайн: 15 июня 2018 Ключевые слова : Низкоуглеродистая сталь Неметаллические включения Рейка Пластина Мартенсит Разрушение Механические свойства Граница раздела Концентрация напряжений АННОТАЦИЯ Введение. Созданию низкоуглеродистых мартенситных сталей (НМС) предшествовала разработка мало- перлитных или бесперлитных и бейнитных сталей. Обеим группам сталей для термообработки не требо- валось жидких охлаждающих сред, а прочность была на уровне 400…600 МПа. Более высокой прочности соответствовала структура бейнита, но бейнитные стали имеют существенные недостатки, связанные с технологичностью и относительно невысокой вязкостью, так как сложно избежать при термообработке по- явления верхнего бейнита. Современные бейнитные стали имеют прочность на уровне 1500 МПа, но про- блемы достижения требуемых характеристик надежности остаются . При отношении Cr/C больше 35 в вес. % (8 ат. %) бейнитного превращения в низкоуглеродистых сталях (0,04...0,1 % С) не наблюдают, и такие стали относят к НМС. В работе изучены стали, обозначенные 07Х3ГНМ, 15Х2Г2НМФБ, 27Х2Г2НМФБ. Цель работы. Определить состав, морфологию и механические свойства НМС с неметаллическими включениями. Оценить влияние структуры мартенсита на механические свойства НМС с сильными карбидообразующими элементами после полной закалки и из межкритического интервала (МКИ). Методы исследований. Для из- учения структуры применяли микроскоп Olympus GX-51, растровый электронный микроскоп Tescan MIRA3 с приставкой, позволяющей проводить энергодисперсионный анализ. Тонкую структуру и морфологию фаз изучали просвечивающей и растровой электронной микроскопией. Для просвечивающей электронной ми- кроскопии использовали фольги, полученные методом электрополировки. Образцы предварительно нареза- ли электроэрозионным станком на пластины размером 10 × 4 мм толщиной 0,2…0,3 мм. Далее проводили двухстороннее утонение на наждачных бумагах до толщины 0,05…0,06 мм. Электрополировку проводили при температурах, близких к 0 о С, в электролите состава 80 % ледяной уксусной кислоты, 20 % хлорной кис- лоты. Тонкую структуру просматривали на микроскопах JEM 200CX и СМ 30 при ускоряющем напряжении до 200 кВ. Значение параметра I С определяли в соответствии с ГОСТ 25.50–85 по результатам испытаний на статический изгиб образцов с трещиной, тип 4, размерами 5 × 10 × 60 мм. Механические свойства при ис- пытаниях на растяжение определяли по ГОСТ 1497–84, ударную вязкость – по ГОСТ 9454–78. Критические точки были установлены с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и подтверждены дила- тометрическими исследованиями. Термообработка сталей включала закалку 950 °С, отпуск 250 °С в первом случае, и закалку из МКИ – во втором. Результаты и обсуждение. Основными включениями НМС были оксиды алюминия, близкие к глобулярной форме оксиды FeO, MnO, SiО 2 , и продолговатой формы сульфиды (FeS, MnS). В сталях с сильными карбидообразующими элементами карбиды содержали повышенное коли- чество ниобия и ванадия. Исследования разрушения образцов со структурой низкоуглеродистого мартенси- та, содержащего неметаллические включения, показали, что основной причиной уменьшения вязкости при увеличении содержания углерода является рост доли пластинчатой составляющей. При построении модели разрушения сталей с реечно-пластинчатой структурой мартенсита исходили из аддитивного вклада в проч- ность различных морфологических форм мартенсита и ведущей роли в инициировании разрушения непро- ницаемых для дислокаций границ раздела пластинчатой составляющей. Для цитирования: Березин С.К., Шацов А.А., Теренина О.С. Формирование структуры и свойств низкоуглеродистого мартенсита при закалке // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 2. – С.144–159 . – doi: 10.17212/1994- 6309-2018-20.2-144-159. ______ *Адрес для переписки Березин Семён Константинович , аспирант Пермский национальный исследовательский политехнический университет пр. Комсомольский, 29, 614000, г. Пермь, Россия Тел.: 89194673241, e-mail: Semka-ya@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov