Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 8 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ный опыт, литературные данные и ограничения по силовым параметрам установки, ВТМО про- водили со степенью деформации 20 %. В качестве заготовок под ВТМО и закалку ТВЧ использовали прутки 18...22 мм и длиной 700 мм с подготовленным под захват хвостови- ком. 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 Instron-SATEC 300 LX. Ударную вязкость (КСU) определяли на образцах типа 1 (ГОСТ 9454–78) на маятниковом копре МК-30. Значение характе- ристики в каждом случае определяли как сред- нее арифметическое результатов испытаний 3–4 образцов. Изучение строения изломов производи- ли на сканирующем электронном микроскопе HITACHI S-3400N при увеличении от 500 до 1500 крат и ускоряющем напряжении 20 кВ. Микроструктурные исследования осущест- вляли с помощью микроскопа Olympus GX-51. Структуру выявляли путем травления 4 %-м рас- твором HNO 3 в этиловом спирте. Границы зерен бывшего аустенита выявляли в соответствии с методикой, описанной в [4]. Размер зерна оцени- вали методом секущих. Рентгеноструктурные исследования выпол- няли на дифрактометре ДРОН-3 в излучении от Со-анода. Содержание аустенита определяли по отношению интегральных интенсивностей рент- геновских дифракционных линий (200) – аусте- нита и (200) – мартенсита. Изменение содержа- ния углерода оценивали по положению центра тяжести линий (211) мартенсита. Дилатометрические исследования проводили на закалочном дилатометре «Linseiss RITA L78», оснащенном индукционным датчиком продоль- ного перемещения «Schaevitz HR 100 (MC)». Температуру при проведении исследования фиксировали с помощью предварительно отка- либрованной термопары s-типа (Pt-Pt-10 % Rh), которую приваривали к боковой поверхности исследуемых образцов. Нагрев осуществляли в вакууме (10 –2  Па), что полностью исключало образование окалины и, следовательно, искаже- ние показаний дилатометра. В качестве охлаж- дающей среды использовали гелий марки Б (по ТУ-51-940-80, чистота 99,99 %), который по- давался на образцы под различным давлением. Образцы для исследования имели форму цилин- дра высотой 10 мм и диаметром 3 мм. Нагрев исследуемых сталей проводили со скоростью 1,5 ºС/с до температуры 860 ºС. Такая скорость нагрева соответствует печному нагреву с посад- кой в предварительно подогретую до требуемой температуры печь. Выдержка при температу- ре нагрева 20 мин и охлаждение со скоростью 5,0 ºС/мин = 0,08 ºС/с. Сбор и обработку данных эксперимента осуществляли с помощью пакета программ, поставляемых вместе с прибором. Результаты и обсуждение На рис. 1,  а–г представлены зависимости ха- рактеристик прочности, пластичности и ударной вязкости сталей 55ХН3МФСА и 65ХН3МФСА, подвергнутых как обычной закалке, так и высо- котемпературной термомеханической обработке (ВТМО) от температуры отпуска. Результаты по стали 45ХН3МФСА на данном рисунке не представлены, поскольку на ней даже после ВТМО не удалось получить необходимый уровень предела прочности: самый высокий уровень прочности на стали с 0,45 % углерода был зафиксирован после отпуска при 150 °С и составил 2320 и 2370 МПа после обычной за- калки и после ВТМО соответственно. Уже после отпуска при 200 °С уровень предела прочности стали 45ХН3МФСА составил 2160 и 2190 МПа соответственно после обычной закалки и после ВТМО. Тем не менее необходимо отметить, что при прочности σ в > 2300 МПа сталь с 0,45 % име- ет высокую пластичность (δ = 14 %, Ψ = 45 %, KCU = 0,54 МДж/м 2 ). По комплексу механиче- ских свойств, определенных при положительной температуре, сталь 45ХН3МФСА, отпущенная при температуре 150…200  ° С, даже несколько превосходит, например, такую мартенситноста- реющую сталь, как 03Н18К9М5Т. После обычной закалки и отпуска при темпе- ратуре 150 °С из сталей с более высоким содер- жанием углерода наибольшую прочность σ в = = 2580 МПа имеет сталь с 0,56 % углерода. Сталь с 0,67 % углерода после отпуска при 150 °С имеет наиболее высокую твердость (58-59 HRC у 65ХН3МФСА и 56-57 HRC у 55ХН3МФСА), но более низкую чем у стали с 0,56 % углеро- да прочность, что связанно с преждевременным