Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 77 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП Структуру стали 20, полученную в трубных заготовках после термического улучшения, мож- но классифицировать как высокоотпущенный мартенсит и некоторое количество избыточной ферритной фазы. Присутствие ферритной фазы, выделившейся отдельными участками, можно объяснить низкой прокаливаемостью данной стали. После проведения радиальной ковки за три прохода с суммарной степенью деформации 55 % структура становится более дисперсной, участки ферритной фазы сохраняются, однако их размер уменьшается. Результаты испытания механических харак- теристик стали 20 после различных видов обра- ботки представлены в таблице. Сравнительный анализ характеристик ме- ханических свойств стали 20 показывает, что проведение РК со степенью деформации 40 % приводит к повышению предела текучести на 69 %, предела прочности на 28 %, при этом ха- рактеристики пластичности и ударной вязкости остаются на достаточно высоком уровне: δ = = 18,2 %, ψ = 70,5 %, KCU = 1,9 МДж/м 2 и КСТ = 1,4 МДж/м 2 (см. таблицу). Увеличение степени деформации до 55 % приводит к повышению σ 0,2 на 90 %, σ в на 45 % и снижению δ на 56 %, ψ на 15 %, KCU на 27 % и КСТ на 17 % по сравнению с исходным высоко- опущенным состоянием. Следует отметить, что механические характеристики после проведе- ния радиальной ковки со степенью деформации 55 % на трубных заготовках из стали 20 нахо- дятся на достаточно высоком уровне и составля- ют: δ = 13,5 %, ψ = 65,5 %, KCU = 1,6 МДж/м 2 и СТ = 1,15 МДж/м 2 (см. таблицу). Анализ вида диаграмм растяжения образцов из стали 20 (рис. 2) показывает, что после РК с различными степенями деформации характер ди- аграмм изменяется по сравнению с исходной. На диаграмме растяжения образцов в исходном со- стоянии наблюдается площадка текучести, кото- рая отсутствует после проведения РК с различны- ми степенями деформации. Вследствие этого для образцов в деформированном состоянии реализу- ется только условный предел текучести, за кото- рым следует участок деформационного упрочне- ния. Длина участка деформационного упрочнения после одного и двух проходов радиальной ковки остается на достаточно высоком уровне. После трех проходов РК с суммарной степенью дефор- мации 55 % горизонтальный участок после до- стижения максимального напряжения практиче- ски отсутствует, и дальнейшее удлинение образца идет с плавным уменьшением напряжения. Это говорит о том, что после такой степени деформа- ции методом радиальной ковки данный материал исчерпал возможность к равномерному пластиче- скому течению. Однако относительное удлинение образца после данного вида обработки составляет более 13 %, и высокая ударная вязкость позволяет говорить о высокой надежности такого материала и его практическом применении. Проведение последеформационного отжига при 300 °С на стали 20 приводит к достижению максимальных характеристик прочности (см. та- блицу), при этом снижается относительное уд- линение образца, а относительное сужение и ударная вязкость остаются на уровне деформи- рованного состояния. На диаграмме растяжения после такого отжига наблюдается ярко выражен- Характеристики механических свойств трубных заготовок из стали 20 после различных видов обработки Номер и режим обработки σ 0,2 σ В δ ψ KCU KCT МПа % МДж/м 2 Улучшение 400 570 31,2 76,5 2,20 1,75 Улучшение + ε=22 % 600 655 21,5 71,0 1,85 1,40 Улучшение + ε=40 % 675 730 18,2 70,5 1,90 1,40 Улучшение + ε=55 % 765 825 13,5 65,5 1,60 1,15 ε=53 % + отжиг при 300 °С 815 820 9,8 66,0 1,60 1,55 ε=53 % + отжиг при 500 °С 770/735 770 8,8 66,5 1,70 1,55 ε=53 % + отжиг при 600 °С 640 645 20,8 73,5 2,15 1,70