Obrabotka Metallov 2013 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (59) 2013 65 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Механические свойства стали 40Х2Н2МА после различных видов термического упрочнения Способ термического упрочнения HRC σ 0,2 ,МПа σ в , МПа KCV , Дж/cм 2 Долговечность, цикл Закалка с отпуском, T отп = 400 °C 45 1267 1484 46 31920 Изотермическая закалка, T из = 350 °C 35 750 1080 42 45390 ВТМИЗО 37 876 1094 45 50190 ВТМО 46 1446 1483 59,7 33000 ВТММБ 47 1439 1597 96,6 67320 ниях на растяжение проводили на универсаль- ной сервогидравлической системе Instron 3369. Использовали плоские пропорциональные об- разцы ХIII типа. Испытания на ударный изгиб проводили на маятниковом копре Instron 9050 на образцах 14 типа V образным надрезом. Оценку сопротивления усталостному разрушению про- водили на испытательном комплексе Instron 8801. Плоские образцы размером 3,4×20×100 с концентратором напряжения испытывали по схеме растяжения-сжатия с частотой 5 Гц. Ам- плитуда нагрузки составляла ± 17,5 кН. При проведении испытаний фиксировали время за- рождения и распространения в образцах уста- лостных трещин, а также использовали метод оценки трещиностойкости материалов, основан- ный на построении и анализе кинетических диа- грамм усталостного разрушения (КДУР). Меха- нические свойства рассчитывали по результатам испытаний серии из трех образцов. Металлогра- фические исследования проводили на оптиче- ском микроскопе Carl Zeiss AxioObserver A1m при увеличении от 25 до 1000 крат. Фрактогра- фические исследования разрушенных образцов осуществляли на растровом электронном ми- кроскопе Zeiss EVO 50 XVP. 2. Результаты экспериментов и их обсуждение Результаты статических испытаний на рас- тяжение показывают, что высокие прочностные характеристики стали могут быть обеспечены различными видами обработки, основанными на получении структуры мартенсита (см. таблицу). Это технологические процессы закалки с отпу- ском, высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО) и высокотемпературной термомеханичесткой обработки с мартенсито- бейнитным превращением аустенита (ВТММБ). Технологии ИЗО или ВТМИЗО, при которых в стали формируется структура нижнего бейнита различной дисперсности, обеспечивают показа- тели условного предела текучести и временного сопротивления стали на 400…500 МПа меньше, чем традиционный технологический процесс закалки с отпуском (при сопоставимых температурах изотермического превращения и отпуска). Технологические процессы, в которых используется горячая пластическая деформация аустенита, обеспечивают 10…15 %-е увеличение прочности стали при одновременном 10…20%-м росте показателей ударной вязкости и усталост- ной долговечности по сравнению с аналогичны- ми технологиями без этой операции. Фрактографические исследования образцов после испытаний на ударный изгиб показали, что закаленная и отпущенная сталь имеет сме- шанный излом с локализованными участками хрупкого и вязкого разрушения приблизительно равной площади (рис. 2, а ). Анализ поверхности разрушения образцов, упрочненных по техно- логии ВТМО, показывает, что пластическая де- формация стали в горячем состоянии приводит к увеличению доли вязкой составляющей и, как следствие, росту вязкости разрушения. Площадь участков, на которых разрушение происходит хрупко, составляет 10…15 % от общей площади поверхности разрушения (рис. 2, б ). Разрушение образцов, упрочненных по технологии ВТМИЗО или изотермической закалки с распадом аусте- нита в бейнитной области, происходит преиму- щественно по механизму хрупкого квазискола с образованием на поверхности разрушения мел-