В настоящее время энергосбережение является чрезвычайно актуальной проблемой. Этому применительно к технологии улучшения среднеуглеродистых сталей посвящена данная работа. Объектом исследования служили стали 45, 40Х, 40ХН, 40ХН2МА. В учебной, справочной литературе и заводских инструкциях среднеуглеродистые улучшаемые стали для придания им необходимых механических свойств рекомендуется закаливать из аустенитной области с небольшим превышением Ас₃ и проводить высокий отпуск. В работе изучалась возможность применения технологии улучшения с использованием более низких температур нагрева под закалку и отпуск, что снижает энергозатраты на термообработку. В отличие от того, как это общепринято, закалка проводилась после нагрева в межкритический интервал температур (МКИТ). Обычно считается, что присутствие в структуре феррита наряду с сорбитом отпуска существенно снижает прочностные свойства сталей. Интерес к термообработке с нагревом в МКИТ среднеуглеродистых сталей начал проявляться в последние десятилетия. Однако ему посвящено лишь сравнительно небольшое число работ. Влияние высокого отпуска после закалки из МКИТ на механические свойства среднеуглеродистых сталей изучено недостаточно.

При проведении исследований использовали металлографический, дюророметрический и фрактографический методы. Определяли механические свойства при растяжении и ударном изгибе.

В исследованных сталях после закалки из МКИТ создается многофазная дисперсная микронеоднородная структура, в которой наряду с сорбитом отпуска присутствует (£10%) феррита в виде небольших участков, равномерно распределенных в структуре и не растворившихся при нагреве карбидов. У исследованных сталей после рационального режима улучшения с нагревом под закалку в МКИТ на ~ 10…30 ^оС ниже Ас₃ и более низкого на 40…70 ^оС отпуска, чем при типовой технологии улучшения, может быть получен равный или более высокий уровень механических свойств, чем после типовой термообработки и меньших энергозатратах. На механические свойства среднеуглеродистых сталей, закаленных из МКИТ, влияет время выдержки в этом интервале температур. После улучшения с закалкой из МКИТ и увеличении выдержки от 30 до 90 мин при выбранной температуре в нем происходит снижение прочностных свойств и повышение пластичности и ударной вязкости. Такое изменение механических свойств обусловлено следующими причинами. Сорбит отпуска при распаде мартенсита с повышенным содержанием углерода, образовавшегося после закалки из МКИТ и сравнительно небольших выдержек в нем, содержит большое количество карбидов. При увеличении продолжительности выдержки в МКИТ содержание углерода в аустените и, соответственно, в мартенсите после закалки снижается, а, соответственно, уменьшается количество карбидов в сорбите отпуска. Увеличение продолжительности выдержки в МКИТ целесообразно только в случае, когда необходима повышенная пластичность и ударная вязкость. Во многих случаях достаточна такая же выдержка в МКИТ, как и в аустенитной области при типовой термообработке.

Установлено, что комбинированный нагрев под закалку, включающий выдержку в МКИТ и предварительную или последующую аустенитизацию, позволяет в исследованных сталях дополнительно измельчить зерно и после высокого отпуска повысить прочностные свойства при сохранении на достаточном уровне пластичности и ударной вязкости.