Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 7 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ низкой мартенситной точкой, позволяющей по- сле охлаждения получить в структуре опреде- ленное количество остаточного аустенита [1]. Кроме высокого уровня прочности и надежно- сти, МСС обладают высокой хладостойкостью. Однако широкое применение МСС ограничива- ется их чрезвычайно высокой стоимостью. Такой уровень прочности может быть до- стигнут и на среднеуглеродистых сталях после специальных методов термической и термомеха- нической обработки [2]. Высокопрочные среднеуглеродистые кон- струкционные стали, предназначенные для изго- товления различных деталей, в том числе и круп- ногабаритных, должны содержать минимально необходимое для получения заданной прочно- сти количество углерода и суммарный состав легирующих элементов, таких как Cr, Mn, Si, Ni, W, не менее 2–3 %, высококачественные вы- сокопрочные стали – некоторое количество Ni и желательно один или несколько карбидообра- зующих элементов (Mo, W, Nb, V). Добавки Si в сталях, обрабатываемых на высокую прочность (в отличие от среднепрочных сталей), весьма по- лезны, так как за счет кремния можно несколь- ко уменьшить содержание углерода (при низком отпуске 200…300 °С Si тормозит падение проч- ности). Кроме того, в хромоникелевых сталях, дополнительно легированных кремнием, даже после быстрой закалки в масло или синтетиче- ские среды получают повышенное количество остаточного аустенита, который оказывает бла- готворное влияние на уровень характеристик на- дежности [2]. Известно, что весьма удачная система леги- рования среднеуглеродистых сталей, а именно система ХН3МФ, уже много десятилетий при- меняется в артиллерии. Не исключено, что до- бавка к ней примерно 1 % кремния одновре- менно с некоторым увеличением содержания углерода, а также использование специальных методов выплавки позволят обеспечить вы- сокопрочное состояние с уровнем прочности 2500 МПа. Целью настоящей работы является повыше- ние уровня прочности среднелегированных ста- лей 45ХН3МФСА, 55ХН3МФСАи 65ХН3МФСА до уровня 2500 МПа при удовлетворительных значениях пластичности и ударной вязкости. Материалы и методы исследования Материалами исследования служили крем- нистые стали, хромоникельмолибденовые стали с добавкой примерно 1 % кремния. Химический состав сталей приведен в табл. 1. Т а б л и ц а 1 Химический состав исследуемых сталей Сталь Содержание элементов, % масс. C Mn Si P S Cr Ni Мо V 45ХН3МФС 0,46 0,88 0,51 0,008 0,005 0,83 2,67 0,78 0,28 55ХН3МФС 0,56 0,86 0,59 0,008 0,005 0,88 2,69 0,73 0,25 65ХН3МФС 0,67 0,79 0,57 0,007 0,005 0,82 2,67 0,70 0,22 Для уменьшения в этих сталях содержания вредных примесей (серы и фосфора, а также и вредных газов – водорода, азота и кислорода) выплавку осуществляли в 200-килограммовой вакуумной индукционной печи с последующим рафинированием методом электрошлакового пе- реплава. Слитки ковали при температуре 1150… 950 °С на заготовки размером 100 × 100 × 1000 мм, подвергали отпуску при 650 °С 10 ч. Затем полу- ченные заготовки прокатывали при температуре 1150…950 °С на прутки диаметром 18…22 мм. После прокатки стали подвергали отжигу при 720 °С 20 ч. Упрочняющая обработка сталей заключалась в следующем. 1. Закалка с 860 °С в масло и отпуск в интер- вале температур 150…500 °С. 2. ВТМО [3]. При ВТМО заготовку с припу- ском под обжатие нагревали в индукторе от лам- пового генератора ЛЗ-67В, протягивали через деформирующий узел, где она обжималась до требуемой степени деформации в деформирую- щих рамках. При выходе из зоны деформации заготовка в натянутом состоянии охлаждалась (закаливалась) водой в спрейере, установленном за деформирующим узлом. Учитывая накоплен-