Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 19 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ величину укова ε, определяе- мую по результатам изменения площади поперечного сечения образца до и после ковки. Термическую обработку хо- лоднодеформированной (РК 60 %) стали 15Х3Г3МФ прово- дили по следующим режимам: – рекристаллизационный от- жиг 550 о С, выдержка 1 ч, охлаж- дение на воздухе («РК60 % + от- жиг 550 о С»); – интенсивная термическая обработка – нагрев со скоростью 80…90 о С/с в соляной ванне до температур 900 и 1000 о С, выдержка 35 с, охлаждение в воде (обо- значение «РК60 %+нагрев 900 о С», «РК60 %+на- грев 1000 о С» соответственно). Микродюрометрические исследования про- водили в соответствии с ГОСТ 9450–76 на ав- томатическом микротвердомере для проведения испытаний по Виккерсу DuraScan 70 по методу восстановленного отпечатка вдавливанием че- тырехгранной алмазной пирамиды с квадрат- ным основанием при нагрузке 2 Н . Измерения на каждом образце проводили по двум взаимно перпендикулярным диаметрам от края до края образца. Шаг между точками измерений состав- лял 0,3 мм. Испытания на ударный изгиб осуществляли на маятниковом копре МК-30 в соответствии с ГОСТ 9454 – 78 на образцах с усталостной тре- щиной типа 17. Усталостную трещину растили на вибраторе Дроздовского. Электронно-фрактографические исследова- ния велись на растровом электронном микроско- пе Carl Zeiss EVO50 при увеличениях до 15 000 крат и ускоряющем напряжении 30 кВ. Результаты исследований и их обсуждение Результаты анализа структуры стали 15Х3Г3МФ в исходно закаленном состоянии и после ХПД методом РК [1] показали, что рас- пределение микротвердости по сечению исход- но закаленного прутка однородно и находится на уровне около 390 HV . Ударная вязкость КСТ исходного горячекованного прутка составляет 0,21 МДж/м 2 (см. таблицу), а макрорельеф изло- ма характеризуется наличием областей боковой утяжки и развитой плоской однородной по все- му сечению центральной областью (рис. 1, а ). Холодная пластическая деформация 60 % ме- тодом РК приводит к повышению общего уров- ня твердости (рис. 1, б ), но при этом меняется характер её распределения по сечению образца: формируются две области материала – сердце- вина и периферия. Сердцевина отличается высо- ким и однородным уровнем твердости порядка 510 HV . На периферии микротвердость неодно- родна и плавно снижается в направлении от центра к краям образца. В сравнении с исходно закаленным состоянием ударная вязкость после РК 60 % возрастает более чем в 2,5 раза и дости- гает значений 0,55 МДж/м 2 (см. таблицу). Значения ударной вязкости после различных режимов деформационно-термической обработки Режим обработки стали 15Х3Г3МФ KCT, МДж/м 2 Исходное закаленное состояние 0,21 ХПД 60 % методом РК 0,55 ХПД 60 % методом РК + отжиг 550 о С 0,63 ХПД 60 % методом РК + нагрев 900 ºС 0,91 ХПД 60 % методом РК + нагрев 1000 ºС 1,15 Фрактографический анализ показал, что при разрушении в условиях динамических испыта- ний стали 15Х3Г3МФ, подвергнутой ХПД 60 % методом РК, трещина изменяет направление движения в пограничных местах между сердце- виной и периферией. В результате такого движе- ния трещина формирует развитый макрорельеф поверхности разрушения образца, повторяющий Рис. 1. Излом стали 15Х3Г3МФ после испытаний на КСТ и распределение микротвердости по сечению образца в исходно закаленном состоянии ( а ) и после ХПД 60 % методом РК ( б ), ×8