Особенности эвтектоидного превращения при охлаждении стальных образцов в расплаве селитры Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

взрывного науглероживания согласно данным Таким образом, можно заключить, что ос -

работы [4] по микротвердости сплавов железа с новной вклад в упрочнение поверхностных

углеродом соответствуют ледебуригной эвтекти- слоев при эле кт ро взрыв ном легировании вно-

ке, формирующейся призакалкесплавов из жид- сят частицы новых фаз (карбидов, боридов,

кого состояния. Результаты электронно-микро- карбоборидов и др.), формирующиеся в усло-

скопических исследований структурно-фазовых виях высокоскоростной самозакалки из жидко-

состояний согласуются с этими данными го состояния.

Библиографический список

1. Электровзрывное карбоборирование железа: рельеф поверхности, фазовый состав и дефектная субструкгура модифицированного слоя / Багаутдинов А.Я., Будовских Е.А., Иванов Ю.Ф. и др. // Вопросы материаловедения. 2005. № 3 (43). С. 32-39.

2. Электровзры вное легирование железа углеродом: рельеф поверхности, фазовый состав и дефектная субструкгу-ра / БагаутдиновА.Я., Будовских Е.А., Иванов Ю.Ф. и др. // Изв. вузов. Физика. 2005. № 9. С. 36-41.

3. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д., Бурякин А.В. поверхностное насыщение стали бором при воздействии излучения лазера // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 11. С. 9-11.

4. Григорович В.К. Электронное строение и термодинамика сплавов железа. М.: Наука, 1970. 292 с.

УДК 669.14.017

В. Н. Урцев, В. Н. Дегтярев, Е. Д. Мокшин, А. В. Шмаков, Н. В. Урцев

ОСОБЕННОСТИ ЭВТЕКТОНДНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ СТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ В РАСПЛАВЕ СЕЛИТРЫ

В существующих технологиях переработки катанки используется охлаждение металла в изотермической среде с температурой 400-500°С, которое обычно рассматривают как «быстрый» процесс, при котором само структурное превра-щение происходит в течение нескольких секунд. При этом время охлаждения до температур распада зависит от площади сечения и составляет 20-25 с для катанки диаметром 6,5 мм.

Термокинетические кривые охлаждения, приводимые в литературе [1], представляют собой плавную линию, имеющую перегиб только в момент распада аустенига, вдущего экзотермически Температура изотермической среды в иго-

ге определяет скорость охлаждения и температуру начала превращения.

В ИТЦ «Аусферр» проведен ряд работ по изучению влияния скорости охлаждения на кинетику распада аустенига в изотермических средах с различной температурой

В ходе эксперимента образцы из стали 85, представляющие собой круглые прутки диаметром 8 мм, подвергали предварительному нагреву до температуры 1050°С и выдерживали при этой температуре не менее 15 мин, затем помещали в печь-ванну с расплавом селитры (Траспл.=440°С). Кривая охлаждения записывалась с термопары зачеканенной на глубину 1/2 R (рис. 1). Для записи кривых охлаждения использовался модуль аналогового ввода для подключения термопар ADAM 6018, позволяющий измерять температуру по восьми независимым каналам с частотой опроса 10 изм./с.

На рис. 2 представлена кривая охлаждения, полученная сотрудниками ИТЦ «Аусферр» в конце декабря 2005 г. Очень интересен участок ВС, демонстрирующий явное тепловыделение, которое обычно ассоциируется с фазовым превращением.

Отметим, что это не может быть следствием перлитного превращения, поскольку если прервать охлаждение, например в точке С, и закалить образец, то он будет иметь структуру мартенсита. Перлитное превращение происходит на участке DE (кинетическая кривая приведена на рис. 3).

Особенностиэвтектоидного превращения при охлаждении... Урцев В.Н., Дегтярев В.Н., Мокшин Е.Д. идр.

А

ч

1

1 с

\

в ►

* Л "ЧИ *

Б

0 5 10 15 20 25 30

Время, с

Рис. 2. Изменение температуры по времени при охлаждении в расплавеселитры (Траст=440°С) образца из стали 85:

----выдержка в печи и охлаждение навозе во времяпереброски излечив расплав оештры;-----охлаждение в расплаве оелитры

Структурное состояние образцов после завершения превращения иллюстрирует рис. 4.

Степень дисперсности полученного перлита невозможно определить оптической металлографией Наиболее эффективным косвенным способом оценки изменения структуры и свойств ме -талла является метод измерения микротвердости Данный способ позволяет определять не только количественные изменения механических характеристик металла (микротвердость пропорциональна пределу прочности), но отражает и характер изменения параметров структуры, т. е. чем дисперснее ферритоцементигная структура и меньше величина межпластинчатого расстояния, тем выше твердость [2]. Измерение микротвердости проводилось методом Виккерса по ГОСТ 8.398-80 и ГОСТ 8.335-78 [3, 4] на приборе МІСЯОМЕТ 1 фирмы «ВиеЫег». Согласно полученным данным твердость эвтекговда составляет 400-460 НУ, что соответствует сорбиту [2].

Часть образцов подвергалась закалке с различных температур: с температуры предварительного нагрева и выдержки и после охлажде-

Время, с

Рис. 3. Кинетикаперлитного превращения при охлаждении в расплаве селитры (Траспл=440°С)

х400

Рис. 4. Микроструктура образцов стали 85. Охлаждение в селитре до полного распада (Тра:пг=4400С)

Рис. 5. Микроструктураобразцов стали 85. Закалка после прерванного в точке й охлаждения в селитре

(Траспл=440°С)

Твердость структурных составляющих, НУ

Область замеров min max Среднее Станд. отк.

Закал кас температу ры 1050°С

1I2 R 802 946 904 33,34

Сердцевина образца 824 946 891 30,39

Закалка после охлаждения в селитре, прерванного вточке D

1I2 R 548 689 592 18,01

Сердцевина образца 612 715 665 26,30

у' «ТГЧ/ , * і X - Wv* / .v. * • . V r • is.'

. ■ \

• • • r-Vx-. . * .

• , . . .• ■ • ••

• • . > • • ^ . .

1- . 3 •

'/ї v ; ■ •/. ,-;г • . Г " •

><•-' • ' ' ' ■’ ", r- ■ ч ■> . .. . • >.

V /‘У-, :«іч

< ir-

-!' • i.

EfeiJ/*. h л - ч!'®’’ vj

ния в селитре до начала перлитного превращения (точка Б на рис. 2). В обоих случаях в образцах формировалась структура мартенсита. Оценка твердости полученных структур показала, что мартенсит, полученный в результате закалки в воде после прерванного в точке Б охлаждения

X 400

Рис. 6. Микроструктураобразцов стали 85. Закалка вводустемпературы 1050°С

(рис. 5), значительно мягче полученного после закалки с температур 1015— 1050°С (см. таблицу).

Микроструктура закале иных образцов представлена на рис.6.

Представленные в статье результаты (участок ВС кривой охлаждения и получение мартенсита различной твердости) позволяют высказать предположение, что перлитному превращению предшествует некоторый фазовый переход, приводящий к формированию промежуточного между аустенитным и перлит -ным структурного состояния, содержащего фазу, отличную от аустенита, феррита и цементита. Возможным кандвдатом на такую фазу является ГДТ-Бе, наблюдаемое ранее в тонких пленках [5-7].

Библиографический список

1. Особенности сорбитизации катанки с прокатного нагрева и свойства проволоки из нее I В.И. Зюзин, С.А. Терских, Е.А. Евтеевидр.. Белорецк: БМК, 2000. 26 с.

2. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1983. 360 с.

3. ГОСТ 8.398-80. Приборы для измерения твердости металлов и сплавов. Методы и средства поверки.

4. ГОСТ 8.335-78. Меры твердости образцовые. Методы и средства поверки.

5. Li D., Freitag M., Pearson J., Qiu Z. Q. and Bader S. D. II Phys. Rev. Lett. V. 73. 3112 p. (1994).

6. Ellerbock R. D., Fuest A., Schatz A., Keune W. and Brand R. A., ibid. V. 74. 3053 p. (1995).

7. Marcus P. M., Moruzzi V. L. Tetragonal equilibrium states of iron II Phys. Rev. B. V. 60. P. 369 (1999).