СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЗАКАЛЕННОГО И ОТПУЩЕННОГО СОСТОЯНИЯ СТАЛИ ПОСЛЕ СКОРОСТНОЙ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, часть 2

Вторая и заключитальная чать начной статьи, за авторством И. М. Мальцева

Свойства стали, прошедшей закалку в печи и отпуск 550...600 °С за 2 часа, приведены в таблице 5.

Данные таблицы показывают, что с увеличением температуры нагрева под закалку в печи после отпуска твердость стали НВ для всех режимов одинакова и находится в пределах погрешности эксперимента.

Высокие скорости нагрева СЭТО обеспечивают устойчивость структуры стали при последующем изотермическом нагреве. С повышением температуры критических точек, вызываемым высокой скоростью нагрева (в данной работе при СЭТО), при прочих равных условиях должна повышаться и отпускная устойчивость стали [6, 16]. Металлографический анализ, проведенный после изотермического нагрева, показал, что при СЭТО и печном нагреве под закалку формируются микроструктуры, свойственные отпущенной стали.

Для исследования изменения ошибки измерения стали 25 при определении свойств с предварительного отжига проводились СЭТО с Q = 0,5 с охлаждением в воде, масле и на воздухе (табл. 6).

Таблица 5

Твердость НВ, микротвердость Hv и относительная ошибка измерения Е (%) стали 25 после закалки в печи и отпуска в печи 550...600 °С за 2 часа

Режим обработки

ИВ

Hv

Закалка 680 °С, охлаждение в воде, отпуск 550...600 °С 2 часа, охлаждение на воздухе

100 + 6

1791 + 12

Закалка 860 °С, охлаждение в воде, отпуск 550...600 °С 2 часа, охлаждение на воздухе

99 + 9

1506 ±9

Закалка 950 °С, охлаждение в воде, отпуск 550...600 °С 2 часа, охлаждение на воздухе

98 + 6

1250+11

Таблица 6

Твердость стали 25 (HRB) и относительная ошибка измерения Е (%) после операции СЭТО за время от 3 до 6 с по режиму Q=0,5 при охлаждении в разных средах

Время обработки СЭТО, с

Среда охлаждения

3

4

5

6

Вода

31+4,92

48 ±13,68

47 ±11,83

56 ±13,27

Масло

40 ±2,50

47 ±2,12

52 ±2,11

63 ± 2.38

Воздух

34 ± 8,82

37 ± 5,41

44 ± 2,27

41 ±4,87

Таблица 7

Удельное электросопротивление стали 25 (Ом-мм2/м) и относительная ошибка измерения Е (%) после операции СЭТО за время от 3 до 6 с по режиму Q=0,5 при охлаждении в разных средах

Время обработки СЭТО, с

Среда охлаждения

3

4

5

6

Вода

3,306 ± 7,07

3,781 ± 1,55

3,509 ±2,88

3,11 ±8,43

Масло

3,132 ±1,45

3,18 ± 0,11

3,362 ± 0,65

2,751 ±6,76

Воздух

3,188 ±0,56

3,717 ±1,73

3,490 ±1,81

3,664 ±0,12

Данные таблицы 6 показывают, что относительная ошибка измерения уменьшается при увеличении времени обработки для случая охлаждения в масле и на воздухе. Однако при максимальном времени обработки относительная ошибка резко возрастает (т = 6 с). Относительная ошибка измерения возрастает и при увеличении скорости охлаждения (табл. 6,7). При охлаждении образцов СЭТО на воздухе, когда нет мартенситного превращения, относительная ошибка измерения резко возрастает, когда время обработки (температура) образцов СЭТО достигает максимального значения. Все это указывает на то, что причинами разброса свойств стали СЭТО являются процессы на границах зерен при прохождении электрического тока, высокие скорости охлаждения и перегрев.

Характерный разброс свойств стали 25 при СЭТО наблюдается и при измерении удельного электросопротивления (табл. 7) и временного сопротивления при растяжении (табл. 8).

Обработка СЭТО (табл. 8) при времени обработки 5 и 6 с повышает временное сопротивление растяжением на 16...20 % по сравнению с временем обработки 3 и 4 с, что связано с известным явлением измельчения зерна при СЭТО фазовым превращением а -» у -» а. При закалке в масле и в воде значения твердости стали 25 после СЭТО находятся в одном интервале (табл. 7), но при меньшей скорости охлаждения (в масле) относительная ошибка измерения твердости минимальна, и, следовательно, свойства более стабильны.

Результаты исследования показывают, что на разброс физико-механических свойств стали влияет не "электронный ветер", а технологические параметры СЭТО. Регулируя время нагрева и скорость последующего охлаждения при СЭТО, можно управлять стабильностью физико-механических свойств доэвтектоидной стали 25, получать минимальные разбросы твердости, удельного электросопротивления и прочности при растяжении.

Таблица 8

Временное сопротивление стали 25 (а , МПа) и относительная ошибка измерения Е (%) операции СЭТО за время от 3 до 6 с по режиму Q=0,5 при охлаждении на воздухе

Время обработки СЭТО, с

3

4

5

6

371 ±0,26

371 ±0,25

427 ±0,22

443 ±3,69

Выводы

Сравнение свойств стали после СЭТО и печного нагрева показывает, что разные физические процессы, формирующие свойства стали в условиях нагрева, создают разные структуру, свойства доэвтектоидной деформированной стали и реализуются разными механизмами. Во время СЭТО с увеличением скорости нагрева и времени воздействия обработки последовательно протекают процессы, которые сначала контролируются явлениями, вызванными предварительной деформацией, а затем фазовым превращением а -> у -> а. Применение тока высокой плотности при СЭТО не оказывает заметного влияния на свойства стали. При нагреве стали СЭТО в межкритическом интервале температур проявляется падение твердости. Высокие скорости нагрева СЭТО обеспечивают устойчивость стали против отпуска. Разные параметры быстропротекающей СЭТО формируют индивидуальные структуру и свойства доэвтектоидной деформированной стали. Уменьшение скорости охлаждения при СЭТО и проведение отпуска снижает разброс физико-механических свойств стали.

Список литературы

1. Мешков Ю. Я., Стаценко И. С, Без-бах В. Д. О причинах подавления отпускной хрупкости в сталях при скоростном электроотпуске // Металловедение и термическая обработка металлов. 1994. № 2. С. 15-17.

2. Гриднев В. Н. Ошкадеров С. П. Применение скоростной термической обработки для повышения конструктивной прочности сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 1987. № 11. С. 19 - 23.

3. Рыш П., Гаровец Ф., Шкарек И. и др. Влияние скоростной аустенизации на вязкость разрушения конструкционных сталей / / Металлофизика. 1986. Т. 8. № 6. С. 55 - 61.

4. Длоуги И., Михаличка П., Шкарек И., Герасим Ю. А., Ошкадеров С. П. Механо -электротермическая обработка низколегированных сталей с 0,3 - 0,6 % С // Металловедение и термическая ораотка металлов. 1995. № 3. С. 37 - 40.

5. Спицин В. И., Троицкий О. А. Электропластическая деформация металлов. М.: Наука, 1985.- 159 с.

6. Лахтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия. 1979. - 320 с.

7. Никишков Н. А., Соколов А. М., Ульянов В. Г. Влияние скорости нагрева на критические температуры альфа - гамма превращения в стали 40Х// Металловедение и термическая обработка металлов. 1991. № 8. С. 2-4.

8. Берштейн Л. И., Силер А. С. Способ электроконтактной обработки изделий из пружинной стали в водяной среде // Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. №8. С. 11-12.

9. Мальцев И. М., Петриков В. Г. Установка для электроимпульсного спекания проводящих порошков при прокатке // Порошковая металлургия. 1993. № 3. С. 113 -116.

10. Мальцев И. М. Установка электроимпульсного спекания порошка под давлением // Порошковая металлургия. 2000. № 1/2. С. 125 - 128.
11. Головин Ю. М. Механические свойства и поведение реальных металлов в сильных электрических и магнитных полях // Известия вузов. Черная металлургия. 1993. №8. С. 67-71.

12. Герасимов Л. С, Искренников В. И. Прорастание неоднородности и эволюция линий тока в металлическом проводнике при высокой плотности тока // Журнал технической физики. 1991. Т. 61. Вып. 12. С. 1143 -1145.

13. Мальцев И. М., Петриков В. Г. Влияние изотермического отжига на свойства порошкового проката сплавов системы Fe - Сг -Ni // Порошковая металлургия. 1994. №11-12. С. 79-84.

14. Забильский В. В., Никонова Р. М. Хрупкость стали при околосолидусных температурах (состояние проблемы) // Металловедение и термическая обработка металлов. 1999. №6. С. 19-25.

15. Арзамасов Б. Н. и др. Научные основы материаловедения. Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1994. - 366 с.

16. Чейлях А. П. Повышение механических свойств конструкционных сталей скоростной высокотемпературной закалкой // Российская Академия наук. Металлы. 1995. №2. С. 75-81.

Источник - "Вестник Самарского Государственного Аэрокосмического университета имени Академика С.П. Королёва", выпуск №1, печатная версия.

© 2024 Образовательный портал Самарской области