Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 25 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ такие стали, как правило, обладают значитель- ной хрупкостью, затрудняющей реализацию прочности даже при таком сравнительно мягком виде нагружения, как статическое одноосное растяжение. При одноосном растяжении предел прочности закаленной и низкоотпущенной стали возрастает с увеличением содержания углерода примерно до 0,45 %. При более высоком содер- жании углерода образцы разрушаются хрупко, наблюдается некоторая тенденция к снижению предела прочности [2]. Применение оптимального легирования, уменьшение содержания вредных примесей серы и фосфора, а также и вредных газов (кис- лород, водород, азот), термомеханическая и тер- мическая обработка с целью диспергирования структуры, как известно, повышают вязкость и пластичность и тем самым создают условия для реализации высокой прочности. Поэтому мож- но ожидать, что даже при содержании углерода более 0,45 % разрушению будет предшествовать определенная макропластическая деформация, и, следовательно, будет реализовываться более высокая прочность, чем у стали с 0,45 % С. Целью настоящей работы является повы- шение прочности низколегированных сталей 65С2А и 65С2ВА до уровня 2500 МПа путем их обработки на сверхмелкое зерно и проведение ВТМО по схеме винтового протягивания [3]. Материалы и методы исследования Материалами исследования служили крем- нистые стали 65С2А и 65С2ВА. Химический со- став сталей приведен в табл. 1. Для уменьшения в этих сталях содержания вредных примесей (серы и фосфора, а также вредных газов – водорода, азота и кислорода) выплавку осуществляли в 200-килограммовой вакуумной индукционной печи с последую- щим рафинированием методом электрошла- Т а б л и ц а 1 Химический состав исследуемых сталей № п/п Марка стали Содержание элементов, % (масс.) C Mn Si P S Cr Ni Cu Mo W 1 65С2А 0,64 0,81 1,63 0,018 0,020 0,22 0,21 0,19 – – 2 65С2ВА 0,69 0,87 1,67 0,014 0,016 0,22 0,23 0,20 0,02 0,96 кового переплава. Слитки ковали при темпе- ратуре 1150…950 °С на заготовки размером 100 × 100 × 1000 мм, подвергали отпуску при 650 °С 10 ч. Затем полученные заготовки прокатывали при температуре 1150…950 °С на прутки диа- метром 18…22 мм. После прокатки стали под- вергали отжигу при 720 °С 20 ч. Упрочняющая обработка сталей 65С2А и 65С2ВА состоит в следующем. 1. Закалка с 860 ° С в масло и отпуск в интер- вале температур 150…500 ° С. 2. ВТМО. При ВТМО заготовку с припуском под обжатие нагревали в индукторе от лампового генератора ЛЗ-67В, протягивали через деформи- рующий узел, где она обжималась до требуемой степени деформации в деформирующих рамках. При выходе из зоны деформации заготовка в на- тянутом состоянии охлаждалась (закаливалась) водой в спрейере, установленном за деформиру- ющим узлом. Учитывая накопленный опыт, ли- тературные данные и ограничения по силовым параметрам установки, ВТМО проводили со сте- пенью деформации 20 %. 3. Обработка на сверхмелкое зерно: быстрый нагрев под закалку с кратковременной выдерж- кой выше Ас 3 и низким отпуском. Быстрый на- грев под закалку осуществляли погружением в расплавленную соль при обработке в интервале температур 830…900 °С и проведении закалки ТВЧ при температурах 870…950 ° С. При закалке ТВЧ деформирующие ролики разводили. Контроль температур нагрева, деформации осуществляли с помощью оптического пироме- тра ОППИР-017. В качестве заготовок под ВТМО и закалку ТВЧ использовали прутки диаметром 18…22 мм и длиной 700 мм с подготовленным под захват хвостовиком. Стандартные механические характеристики при растяжении (σ в , σ 0,2 , σ, Ψ) определяли на об- разцах с диаметром рабочей части 5 мм соглас- но ГОСТ 1497–84 на испытательной машине