CC BY
10
1 SCIENCE TIME ■
тл 1(4 5л ' tL® -1 щг 1 - 4_W JT |Г1 1 r^g) ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ К РОСТУ АУСТЕНИТНОГО ЗЕРНА ПРИ НАГРЕВЕ МАТЕРИАЛОВ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН Йулдашалиее Озодбек Хуршиджон угли, Жураееа Гулхаё Равшанбековна, Абдукаххарое Зохиджон, Кабулое Мухаммадали Эргашалиееич, Наманганский инженерно-технологический институт, г. Наманган Е-mail: [email protected]
Abstract. From size austenite grain to a considerable extent hang physical and mechanical characteristic by steels. Known that size grain in turn depends on composition by steels, mode to deformation and termal processing. In article is studied influence of the size physical and mechanical characteristic by steels.
The key words: cool deformation, hot deformation, structured and phase conversions, re crystallization, mechanisms of the crushing, forging, rolling, lug, deep extraction, preparing products, fart crystallization, toughness, wear capability.
Аннотация. От размера аустенитного зерна в значительной степени зависят физические и механические свойств стали. Известно, что размер зерна в свою очередь зависит от состава стали, режима деформации и термической обработки. В статье изучено влияние размера аустенитного зерна на физическую и механическую свойств стали.
Ключевые слова: холодная деформация, горячая деформация, структурные и фазовые превращения, рекристаллизация, механизмы дробления, ковка, прокатка, волочение, глубокую вытяжка, готовая изделия, перекристаллизация, прочность, износостойкость.
Введение
Для повышения износостойкости и долговечности тяжело нагруженных деталей сельскохозяйственных машин применяют различные методы термической обработки. Однако в ряде случаев рабочие поверхности деталей сельскохозяйственных машин работают не только в условиях трения и изнашивания, но и испытывают ударно-циклические нагрузки. В связи с этим
I
SCIENCE TIME
I
повышение надежности и долговечности деталей сельскохозяйственных машин путем применения упрочняющих технологией в значительной степени зависит от формирования структурного состояние материала, в том числе влияния легирующих элементов на размер аустенитного зерна.
Материалы и методы
От размера аустенитного зерна в значительной степени зависят физические и механические свойств стали. Известно, что размер зерна в свою очередь зависит от состава стали, режима деформации и термической обработки [1]. Существенное влияние на рост зерна оказывает наличие в стали мелких нитридов, карбидов, карбонитридов и других включений.
При добавке титана и азота в раскисленную алюминием среднеуглеродистую сталь могут образовываться нитриды, карбиды и карбонитриды титана. На основании данных о свободной энергии образования этих соединений можно предположить, что в первую очередь в стали должны выделяться нитриды титана. Показано, что обычно образуются не чистые нитриды, а карбонитриды титана с различным соотношением углерода и азота. Это обусловлено изоморфностью соединений Т1СиТ1Ы, их большой взаимной растворимостью вплоть до образования непрерывных твердых растворов. Рассмотрены условия, при которых образуются четыре типа соединений титана с углеродом и азотом, различающиеся по составу и степени дисперсности [2].
Согласно современным представлениям механизм торможения роста зерна мелкодисперсными частицами состоит в их действии как «барьеров», препятствующих продвижению границ зерен. «Барьерное» действие частиц, естественно, проявляется до температур их растворения в аустените.
Установлена зависимость размера зерна аустенита от количества и
Рис. 1 Зерно аустенита в стандартной и опытной сталях (х 100): а, в - стандартной слиток 1; б, г - опытный образец 2; а, б - нагрев до 1050°С; в, г - нагрев до 1250°С
| SCIENCE TIME |
дисперсности карбидов, карбонитридов и нитридов титана. На рост зерна определяющее влияние оказывает не состав включений, а степень их дисперсности [2]. При равной объемной доле включений более мелкое зерно наблюдается в сталях с более дисперсными включениями [3].
Числа мелкодисперсных частиц TiC, например, в стали 45 с 0,03%Ti можно увеличить в результате нагрева до 1200 и 1300°С, закалки и последующего отпуска при 700°С [4]. Такая термическая обработка позволила увеличить дисперсность включений и сохранить очень мелкое зерно (№ 11) вплоть до 1050°С. При более высоком нагреве ауст енит ное зерно быст прорастет .
По данным [1], добавки титана в сталь обеспечивают повышение температуры начала интенсивного роста зерна до 1040°С, а по результатам работы [2], - до 1150°С. В обзоре [2] приведены данные, согласно которым добавки титана тормозят интенсивный рост зерна при нагреве до 1050...1100°С, а при высоких температурах замедляют его. По мнению авторов [2,3], торможение роста аустенитного зерна при нагреве до 1050.1150°С связано с наличием в стали дисперсных карбидов титана. Замедленный рост зерна при более высоком нагреве в стали с титаном по сравнению со сталью без титана объясняется наличием крупных включений TiN [4]. Некоторые исследователи торможение роста аустенитного зерна в стали с титаном вообще связывают с наличием в стали крупных (более 2 мкм) частиц нитрида титана.
dcp---
--1-1__I
900 1000 НОО 1&00 температуры предварительной закалки,°С
Рис. 2 Влияние температуры предварительного нагрева на размер зерна аустенита- 1- армко-железо, 2 - 40Х, 3 - 45Х, 4 - 45ХЦ, 5 - 45Г2
Результаты исследований показали, что при закалке с экстремальных температур можно достичь высокого уровень плотности дислокаций, однако
| SCIENCE TIME |
столь высокие температуры нагрева ведут к росту аустенитного зерна (рис.2.).
При выборе технологии термической предыстории стали наиболее целесообразным выглядит высокотемпературная закалка. По сравнению с нормализацией этот процесс выглядит наиболее производительным, обеспечивает меньше обезуглероживание, т.к. нагрев при высоких температурах проводился в соляных ваннах, что сокращает время выдержки на воздухе при высоких температурах.
Используя наиболее благоприятную термическую предысторию стали, в частности закалку с экстремальных температур и последующий отпуск, можно одновременно задействовать несколько направлений дополнительного улучшения свойств. Это подготовка структуры с целью получения сверхмелкого зерна при повторных нагревах, создание субструктуры и сохранение ее элементов при последующей фазовой перекристаллизации и воздействие на вторую фазу.
Рассматривая влияние термической предыстории с этих позиций следует отметить, что закалка с экстремальных температур обеспечивает создание структуры с повышенной плотностью дислокаций а - фазы, растворение карбидов и других примесных фаз (с последующим их выделением в виде дисперсных частиц при отпуске), а также измельчение зерна аустенита при повторной фазовой перекристаллизации.
Рис. 3 Микроструктура стали 40Х после предварительной закалки различными температурами, повторного нагрева 760 °С и закалки а) предварительная закалка - 870°С; б) 1000°С; в) 1150°С; г) 1200°С. А - участки зерноограниченного образования аустенита, Б - участки формирующегося, В - сформировавшиеся
Предварительно закаленные с различных температур образцы подвергали нагреву до межкритического интервала температур 760°С. После такого нагрева
I
SCIENCE TIME
I
проводилась закалка образцов. Места образования аустенита испытывали мартенситное превращение. Участки, не испытавшие а-у приращение, имели структуру ферритоцементитной смеси (рис.3).
В начале аустенит образуется по границам бывшего (исходного) аустенитного зерна (зернограничный эффект). Одновременно аустенит достаточно интенсивно образуется внутри бывших аустенитных зерен. Если по границам бывших аустенитных зерен образование новой у- фазы не является ориентированным, то внутри исходного зерна аустенит ориентирован. Внутри исходного зерна аустенит имеет пластинчатую форму в виде удлиненных эллипсоидов, повторяющих первичную внутризеренную текстуру. С увеличением температуры первой закалки можно наблюдать все большее развитие внутризеренной текстуры. Формирующийся аустенит строго ориентирован и имеет форму пластин (рис.Зб). Рост новой у-фазы происходит за счет слияния вновь образующихся пластин (рис.Зв). Формирующиеся аустенитные зерна до полного слияния еще не представляют собой единое зерно. Хорошо наблюдается внутри пластин границы слабой травимости, представляющие собой границы очень мелких зерен и фрагментов с малыми
Предварительный нагрев до 1300...1440оС, и закалка средне- и высокоуглеродистых сталей с титаном и азотом оказывают существенные влияние на рост аустенитного зерна при последующем нагреве. При повторном нагреве до 1100°С зерно практически не растет, а при более высоком нагреве вплоть до 1320°С наблюдается его замедленный рост . Повышение температуры предварительного нагрева обеспечивает увеличение температурного интервала замедленного роста аустенитного зерна.
Отпуск при 600...700°С и нормализация стали и после
высокотемпературного нагрева не оказывают влияния на рост зерна при повторном нагреве.
Установлено, что чем выше температура предварительного нагрева стали, тем медленнее укрупняется зерно при последующем нагреве; результаты проведенный предварительный высокотемпературный нагрев стали вызывают структурные изменения, обеспечивающие существенное торможение роста зерна аустенита при повторном нагреве вплоть до 1150°С. Обнаруженный эффект можно объяснить, очевидно, частичным растворением крупных включений нитрида титана при нагреве до 1350...1440°С и последующим образованием при повторном нагреве высокодисперсных нитридов титана, которые тормозят рост зерна.
углами разориентировки (рис.Зг).
Выводы
I
SCIENCE TIME
I
Литература:
1. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1978. 647 с.
2. OrzechowskiS. - НШтк, 1969. № 1. рр. 35-44.
3. Рахимов Я.Т., Азамбаев М., Абдукаххоров З. Влияние легирующих элементов на свойства материала почвообрабатывающих инструментов. - Материалы I Международной научно-практической интернет-конференции, 29 февраль 2016 г, Астрахань, Россия.
4. Рахимов Я.Т., Исаханов Х., Абдукаххоров З. Влияние температуры предварительной нормализации на прочность и абразивную износостойкость стали // Проблемы механики. 2016. № 2. С. 47-52. Ташкент. Узбекистан.
