Малинов л.с., Бурова Д.В., Гоманюк В.Д.

(ГВУЗ «ПГТУ», г. Мариуполь)

НЕТИПОВАЯ изотермическая закалка сталей ИЗ

МЕЖКРИТИЧЕСКОГО ИНТЕРВАЛА ТЕМПЕРАТУР

Бейнитно-аустенитную структуру можно получить нетрадиционным способом. Суть его заключается в том, что после аустенитизации охлаждение до заданной температуры в бейнитном интервале проводится в воде для предотвращения образования ферритокарбидной смеси, а изотермическая выдержка - в печи. Аналогичную структуру обеспечивает прерванная закалка, включающая охлаждение в воде, и последующее - на воздухе в интервале промежуточного превращения. Целесообразно проводить нагрев в МКИТ, т.к. это позволяет создать многофазную структуру. Ранее это было показано на стали 35ГС А.А. Петруненковым с сотрудниками. Нагрев в МКИТ доэвтектоидных сталей позволяет получить после изотермической закалки многофазную структуру, состоящую из, бейнита, феррита, остаточного аустенита и нерастворившихся карбидов.

Для исключения образования в структуре феррита, снижающего прочностные свойства сталей, а также сохранения микронеоднородной структуры, необходимо после нагрева и выдержки в МКИТ проводить кратковременную аустенитизацию. Изотермическая закалка по предложенному способу проводилась на сталях 30ХГСА, 38ХС, 60С2А, 60С2ХФА. Нагрев в МКИТ осуществлялся при 780 и 800 ^оС, выдержка в нем варьировалась от 30 до 90 мин. Температуры изотермы при закалке составляли 350-400 ^оС, а продолжительность выдержки изменялась от 10 до 90 мин. Для всех исследованных сталей существуют общие закономерности формирования структуры и ее влияния на свойства. После выбранных для каждой стали режимов термообработки может быть достигнуто хорошее сочетание механических свойств. Например, у стали 38ХС после изотермической закалки из МКИТ получен следующий уровень свойств: s_0,2 = 1070 МПа, s_В = 1270 МПа, d = 21 %, KCU = 0,96 МДж/м². Этому соответствует образование в структуре ~ 20 % метастабильного остаточного аустенита. После испытаний на растяжение в зоне равномерного удлинения его количество уменьшилось до 15 %, что свидетельствует о постепенном образовании мартенсита деформации. Это обеспечивает не только упрочнение, но и релаксацию микронапряжений. Аналогичная закономерность обнаруживается и в сталях 30ХГСА, 60С2А и 60С2ХФА, в которых при временном сопротивлении s_В > 1000 МПа достигнуто удлинение (d = 20-25 %). Такое высокое удлинение при указанной прочности получить улучшением не возможно. Оно является следствием эффекта ПНП

(пластичность, наведенная превращением). В случае большого удлинения (d ³ 14 %) целесообразно для повышения прочностных свойств применять холодную пластическую деформацию (~ 5 %). Близкие результаты получены и в том случае, когда после выдержки в МКИТ перед изотермической закалкой проводилась кратковременная аустенитизация при 920-950 ^оС. Хороший комплекс свойств достигается прерванной закалкой после предварительного нагрева в МКИТ и последующей кратковременной аустенитизации, что исключает необходимость применения последующего отпуска. В стали 38ХС после указанной обработки свойства таковы: s_0,2 = 1295 МПа, s_В = 1585 МПа, d = 12 %, KCU = 0,76 МДж/м².

Установлено, что наиболее высокая абразивная износостойкость достигается после изотермической закалки с предварительным нагревом в МКИТ, последующей кратковременной аустенитизацией, охлаждением до 350 ^оС и выдержкой 10-15 мин, когда в структуре присутствует наибольшее количество метастабильного аустенита (до 30 %), интенсивно превращающегося в мартенсит деформации. Напротив, для получения наиболее высокой ударно-абразивной износостойкости после аналогичной термообработки изотермическая выдержка должна быть более продолжительной (60 мин). Это обеспечивает получение в структуре наряду с нижним бейнитом не более 15-20 % остаточного аустенита с повышенной по сравнению с предыдущим случаем стабильностью.