Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 10 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ находитсянауровне значительновыше требуемо- го (2400…2500 МПа). Предел текучести состав- ляет 1750…1850 МПа, относительное удлине- ние 9…10 %, относительное сужение 30…35 % и ударная вязкость KCU = 0,40…0,41 МДж/м 2 , что вполне достаточно для материалов с таким уровнем прочности. После отпуска при 200 °С предел прочно- сти стали с 0,56 % углерода несколько снизился и составил 2400…2500 МПа; у стали с 0,67 % углерода предел прочности, напротив, повы- сился почти на 100 МПа и составил 2500 МПа; предел текучести почти не изменился и находил- ся на таком же уровне, как и после отпуска при 150 °С (1750...1850 МПа), ударная вязкость KCU выросла до 0,42…0,46 МДж/м 2 , относительное удлинение 9…13 %, относительное сужение 33…41 %. Таким образом, ВТМО с последую- щим отпуском в интервале 150…200 °С обеспе- чивает получение требуемого комплекса меха- нических свойств (см. рис. 1,  а–г ). Дальнейшее повышение температуры от- пуска до 250  ° С и далее до 300 °С приводит к снижению уровня прочности существенно ниже требуемого: после отпуска при 250 °С предел прочности составил 2260…2310 МПа, а после отпуска при 300 °С 2150…2200 МПа. Это сни- жение прочности сопровождается снижением ударной вязкости и пластичности и поэтому от- пуск при температурах выше 200 °С не может считаться перспективной обработкой как после обычной закалки, так и особенно после ВТМО. Важно отметить, что, поскольку точки окон- чания мартенситного превращения исследуемых сталей лежат при достаточно низких температу- рах, непосредственно после обычной закалки, а также и после ВТМО в структуре сталей было выявлено достаточно большое количество оста- точного аустенита (табл. 3). тервале 150…200 °С практически не изменяется, а затем для сталей с содержанием углерода 0,56 и 0,67 %, начиная с температур отпуска выше 200 °С, а для стали с 0,46 % углерода – с темпе- ратур выше 250 °С, доля остаточного аустенита в структуре резко снижается, и после отпуска при температурах выше 300 °С доля аустенита в структуре исследуемых сталей не превышает 3…6 % (табл. 2). Для оценки влияния остаточного аустени- та на свойства исследуемых сталей было про- ведено сравнение прочности, пластичности, ударной вязкости и доли остаточного аустени- та в структуре исследуемых сталей после об- работки по двум режимам: режим обработки № 1 – закалка 860 °С, 1 ч, масло + отпуск 200 °С, 2 ч; режим обработки № 2 – закалка 860 °С 1 ч, масло + охлаждение –196 °С (жидкий азот) 30 мин + отпуск 200 °С 2 ч. Охлаждение в жид- ком азоте приводило к активизации превращения остаточного аустенита в мартенсит; в результате рентгеновским методом остаточный аустенит в структуре сталей после обработки по режиму№2 не был выявлен. Результаты изменения характе- ристик механических свойств, приведенные в табл. 4, свидетельствуют о том, что характери- стики пластичности и ударной вязкости после устранения остаточного аустенита во всех слу- чаях снижаются. Характеристики прочности изменяются следующим образом: предел теку- чести во всех случаях повышается, причем это повышение тем больше, чем выше содержание углерода в стали и соответственно чем больше было в исходной структуре остаточного аусте- нита. Наиболее интересным представляется из- менение предела прочности: в сталях с 0,46 и 0,56 % углерода после устранения из структу- ры сталей остаточного аустенита предел проч- ности увеличивается на 130…150 МПа; в ста- ли с 0,67 % углерода наблюдали снижение предела прочности примерно на 110 МПа (табл. 4). Такое изменение предела прочно- сти могло быть связано с тем, что низкоот- пущенная сталь 65ХН3МФСА с 30 % свеже- полученного мартенсита вместо такого же количества остаточного аустенита при испы- таниях на растяжение претерпевала хрупкое разрушение, не достигая предела прочности. Об этом свидетельствует вид машинных диаграмм деформации, а также очень низкий уровень характеристик пластичности. Т а б л и ц а 3 Температуры критических точек исследуемых сталей Сталь Температуры критических точек, °С А С1 А С3 М н М к 45ХН3МФСА 716 780 225 140 55ХН3МФСА 715 776 177 60 65ХН3МФСА 713 762 154 40 Примечание: скорость охлаждения 5 град/мин = 0,08 °С/с. По мере повышения температуры отпуска от 150 до 500 °С доля остаточного аустенита в ин-