Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 20 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ профиль распределения микротвердости по се- чению (рис. 1, б ), а боковая утяжка при этом не проявляется. Все это приводит к увеличению ра- боты уровня ударной вязкости (КСТ) по сравне- нии с исходным закаленным состоянием (см. та- блицу). Для повышения уровня свойств стали 15Х3Г3МФ была предложена комплексная деформационно-термическая обработка, соче- тающая в себе ХПД 60 % методом РК и после- дующую термическую обработку по различным режимам. По результатам ранее проведенных исследований [2, 3] было установлено, что опти- мальными, с точки зрения получения наиболее дисперсной структуры, являются следующие ре- жимы термической обработки холоднодеформи- рованной стали 15Х3Г3МФ: отжиг 550 о С (вы- держка 1 ч), интенсивная термическая обработка на температуры 900 и 1000 о С. Микродюрометрический анализ показал, что при отжиге 550 о С холодно-деформированной стали 15Х3Г3МФ, несмотря на релаксацию остаточных напряжений и развитие процессов полигонизации и рекристаллизации, в материа- ле сохраняется неоднородный характер распре- деления твердости по сечению (рис. 2). Следует отметить, что уровень твердости после отжига 550 о С значительно снижается по сравнению с исходным холоднодеформированным состояни- ем: твердость сердцевины находится на уровне 410 HV , что сопоставимо со значениями твер- дости исходного закаленного недеформирован- ного прутка (390 HV ), тогда как твердость пери- ферии снижается сильнее – до 360 HV (у края образца). Ударная вязкость (КСТ), обработанных по режиму РК60 % + отжиг 550 о С образцов, уве- личивается до значений 0,63 МДж/м 2 , что выше значений холоднодеформированных образцов (см. таблицу). Анализ поверхности разрушения стали 15Х3Г3МФ после рекристаллизационного от- жига показал, что на процесс разрушения в условиях динамических испытаний оказывает влияние неоднородное распределение твердо- сти по сечению – трещина меняет направление распространения на границе между областя- ми с повышенной (сердцевина) и пониженной твердостью (периферия). Это, наряду с боль- шей пластичностью [3], приводит к формиро- ванию более развитого макрорельефа излома и большему уровню КСТ при отсутствии боковой утяжки. Интенсивная термическая обработка с на- гревом на 900 о С холоднодеформированных образцов вызывает изменение характера рас- пределения твердости: твердость находится на одном уровне (порядка 460 HV ) и однородна по всему сечению образца (рис. 3, а ). Благодаря формированию очень дисперсной структуры значения ударной вязкости стали 15Х3Г3МФ, обработанной по режиму «РК60 %+нагрев 900 о С», находятся на высоком уровне и до- стигают значения 0,91 МДж/м 2 (см. таблицу). Излом образца отражает характер распреде- ления микротвердости по сечению – однород- ный, плоский по всему сечению, с развитыми областями боковой утяжки. Увеличение температуры скоростно- го нагрева холоднодеформированной стали 15Х3Г3МФ с 900 до 1000 о С вызывает более интенсивное протекание процессов собира- тельной рекристаллизации, что обусловливает некоторое снижение твердости (рис. 3, б ) отно- сительно нагрева на 900 о С. В результате разви- тия процессов собирательной рекристаллиза- ции твердость сердцевины прутка оказывается несколько ниже, чем твердость периферии: 415 и 435 HV соответственно. Такой характер распределения микротвердости приводит к ро- сту уровня ударной вязкости (КСТ) образцов, Рис. 2. Излом после испытаний на КСТ и рас- пределение микротвердости по сечению образца стали 15Х3Г3МФ, подвергнутой ХПД 60 % методом РК и рекристаллизационному отжигу при 550 о С, ×8