Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 43 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП ваний и анализа структурно-фазовых состояний при ИПД и последующих термических воздей- ствиях сталей с различной исходной структурой проведено не было. В этой связи исследования термической стабильности структуры и кине- тики роста зерна при отжигах СМК-сталей в за- висимости от их исходного структурно-фазового состояния являются актуальными, так как они позволяют обоснованно подходить в выбору ис- ходной структуры сталей для достижения высо- кой термической стабильности структур, сфор- мированных при ИПД. Методика проведения исследований В качестве объекта исследования были выбраны низкоуглеродистые стали 10Г2ФТ (Fe-1,1Mn-0,1Cr-0,1Ni-0,1Al-0,2Si-0,1P-0,1 Ti-0,1V-0,1C) и 06МБФ (Fe-0,1Mo-0,6Mn-0,8Cr- 0,2Ni-0,3Si-0,2Cu-0,03Nb-0,06V-0,09C). Для по- лучения ферритно-перлитного состояния сталь 10Г2ФТ после горячей ковки (температура кон- ца ковки ∼ 1000 °С, охлаждение на воздухе) под- вергали нормализации 30 мин при 950 °С. Мар- тенситное состояние в стали 10Г2ФТ получали закалкой от 1180 °С (выдержка 30 мин) в воду. Сталь 06МБФ закаливали от 920 °С (30 мин), за- тем проводили высокий отпуск (улучшение) при T = 670 °С (1 ч). В результате такой обработки в стали 06МБФ получали ферритную структуру. СМК-структуру в сталях формировали мето- дом равноканального углового прессования (РКУП) (режим В С , угол сопряжения между кана- лами Φ составлял 120°, N = 4 прохода при Т = = 200 °С для ферритно-перлитного со- стояния; N = 4 при Т = 400 °С для мар- тенситного состояния; N = 6 при Т = = 300 °С для ферритного состояния). Эк- вивалентнуюдеформацию, реализуемую при РКУП, рассчитывали по соотноше- нию (2 / 3)ctg N N ε = (Φ / 2) [1], для стали 10Г2ФТ она составила 2,7, для 06МБФ – 4,0. После РКУП образцы отжигали при температурах 300, 400, 500, 550, 600, 650 и 700 о С в среде инертного газа с после- дующей закалкой в воду. Продолжитель- ность отжигов составляла 1–12 ч. Анализ структуры выполняли с ис- пользованием просвечивающих элек- тронных микроскопов (ПЭМ) Philips CM200, Philips CM30 при ускоряющем напряжении 200 и 300 кВ и растрового микроскопа Quanta 200 3D (с приставкой для анализа картин дифракции об- ратно рассеянных электронов, EBSD-анализа). Рентгеновские исследования проводили на диф- рактометре Shimadzu XRD-6000 (с монохрома- тором) с использованием Cu К α излучения. Результаты исследования и обсуждение Структура нормализованной стали 10Г2ФТ до РКУП состояла из смеси феррита (средний размер зерна 4,2 мкм) и пластинчатого перлита (<20 %). После закалки сталь 10Г2ФТ имела структуру пакетного мартенсита со средним раз- мером бывшего аустенитного зерна 20 мкм и ши- риной мартенситных пластин 0,15 мкм. Закалка и улучшение стали 06МБФ привели к формирова- нию ферритного состояния сложной морфологии: глобулярного феррита с размером зерна 2,4 мкм и пластинчатого феррита с толщиной пластин ~ 0,4 мкм. Во всех исходных состояниях наблюда- ли систему мелких MC, M 3 C (< 20 нм) и крупных карбидов M 3 C, M 23 C 6 (30...70 нм), расположен- ных на границах и в теле зерен. После РКУП структура во всех исследуемых сталях представляет собой ферритокарбидную смесь различной морфологии. Независимо от исходного состояния РКУП привело к форми- рованию СМК-структуры с размером элементов ~ 300 нм (см. таблицу) и высокой плотностью дислокаций < ρ > = (3–8) × 10 10 см –2 (исходные зна- чения < ρ > = (1–7) × 10 9 см –2 ). Детальное описа- Влияние РКУП и последующих отжигов на размер структурных элементов в исследуемых сталях Состояние Ферритно- перлитное Мартенситное Ферритное d , нм РКУП 260±90* 310±110 325±200 РКУП + 300 ºС 320±160 280±140 – РКУП + 400 ºС 380±180 380±340 320±210 РКУП + 500 ºС 410±270 390±320 325±220 РКУП + 600 ºС 1600±1200 820±630 740±620 РКУП + 700 ºС 2500±2300 2860±2300 3000±1400 * После РКУП структура всех исследуемых сталей – феррит- ная с карбидами, а используемое в тексте и таблицах состояние стали указывает на различия в исходной структуре до РКУП.