CC BY
17
ВЕСТНИК
ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2000 г. 1 Вып.№9
УДК 669.14:669.788.001.5
Гаврилова В.Г.1, Ткаченко Ф.К.2
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТПУСКА И УСЛОВИЙ ОХЛАЖДЕНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВОЙ БОРСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ
Выполнен анализ зависимости показателей механических свойств промышленной
борсодержащей стали от параметров режима упрочняющей обработки.
Увеличение устойчивости переохлажденного аустенита и связанное с этим повышение прокаливаемости в присутствии микродобавок бора, обусловили широкое применение его в качестве легирующего элемента конструкционных сталей [1,2]. Особенно сильно проявляется влияние микродобавок бора в малоуглеродистых легированных сталях после упрочняющей термической обработки, включающей закалку и высокий отпуск. В то же время легирующие элементы, присутствующие в стали, вызывая изменение предельной растворимости бора в а-твердом растворе, могут стимулировать выделение боридных включений по границам зерен и таким образом вызывать охрупчивание. С целью выяснения степени возможного изменения механических свойств закаленной борсодержащей стали при отпуске, исследовано влияние температуры нагрева и условий последующего охлаждения после соответствующей выдержки на характеристики механических свойств.
Исследование проводилось на стали, содержащей: 0,20 %С, 0,26 %Si, 0,96 %Мп, 0,002 %В. Пробы отбирались от листов в горячекатаном состоянии и подвергались термической обработке, включающей закалку от t =930 °С с выдержкой 50 мин., отпуск при t = 580, 600, 620, 650, 670 °С с выдержкой 50 мин. и охлаждение в воде и на воздухе.
Результаты выполненных механических испытаний представлены на рисунках 1-3. Как следует из рисунка 1, после охлаждения отпущенных образцов на воздухе значения величин <Ув и <То2 с повышением температуры от 580 до 620 °С снижаются в пределах от 950 и 880 до 880 и 800 Н/мм2, соответственно, затем в интервале 620 -т- 650 °С отмечается их рост, после чего в области 650 4- 670 °С происходит их более интенсивное снижение. Образцы, охлажденные в воде после отпуска при тех же температурах, дали совершенно отличные от предыдущих результаты испытаний (рисунок 1). Охлажденные в воде образцы после отпуска при температурах 580 и 600 °С имеют более низкие значения <7В и сг02 по сравнению с охлажденными на воздухе. При повышении температуры отпуска до 620 °С наблюдается резкое возрастание этих характеристик, а в интервале температур отпуска 620 670 °С отмечается непрерывное падение значений ств и о02. Таким образом, результаты анализа влияния условий отпуска на характеристики прочности борсодержащей стали указывают на высокую чувствительность их к скорости охлаждения.
Приведенные на рисунке 2 кривые изменения показателей пластичности от температуры отпуска с последующим охлаждением образцов на воздухе и в воде также указывают на существенное различие значений величин Ö и у/ в зависимости от условий охлаждения. Особенно значительным это различие оказывается для относительного удлинения. После отпуска при 580°С на образцах, охлажденных в воде, относительное удлинение составило ~ 10 %, в то время как после охлаждения на воздухе величина 8 находится на уровне ~ 4 %.
1 ПГТУ, инженер.
2 ПГТУ, д-р техн. наук, проф.
и
Н >-р О ьU К я
о- N
и о
* s
я §
св О CL, |>S С
950 900 850 800 750 700 650 600
п»
6- -и
<Ь- Л^ ^—■—■ —
580
600
620 640
Температура, оС
660
680
Рис. 1 - Зависимость характеристик прочности ав и а0гот температуры и условий отпуска: о - охлаждение в воде; А - на воздухе 80
о. св
X
60 40 20 0
___с 1 i—= -- Q
Ч _г \-——————- -iv V
^ о
—____^
580
600
620 640
Т емпер ату р а,оС
660
680
Рис. 2 - Зависимость характеристик пластичности 8 и \|/ от температуры и условий отпуска: о -охлаждение в воде; А - на воздухе 1.4
ч fct
кг >>
580 600 620 640
Т емпер ату р а,оС
660
680
Рис. 3 - Зависимость ударной вязкости K.CU4"20 воде; А - на воздухе
от температуры и условии отпуска: о - охлаждение в
Повышение температуры отпуска до 600 °С привело к увеличению £ до 16 -f- 17 % в обоих случаях. Однако при дальнейшем повышении температуры до 650 °С на образцах, охлажденных в воде, отмечается более резкое падение S, по сравнению с образцами, охлажденными на воздухе. При температурах отпуска 620 н- 650 величина S находится на уровне 3-5 %, а при более высоких температурах она резко возрастает до ~ 18 %. Относительное сужение после отпуска при 580 °С независимо от условий охлаждения имеет значение на уровне ~55 %. При повышении температуры в случае охлаждения на воздухе, величина у/ монотонно растет до ~ 64 % при 670 °С . После охлаждении в воде образцов, отпущенных при 600 °С, у/ возрастает от 55 до 64 %. В области 600 620 °С значение у/ сохраняется, а затем в интервале 620 670 °С, наблюдается немонотонное изменение этой величины с заметным снижением при 650 °С. Сравнивая данные, представленные на рисунках 1 и 2, можно отметить отсутствие корреляции в изменении показателей прочности и пластичности с температурой отпуска.
Изменение ударной вязкости, KCl/'20, борсодержащей стали в зависимости от температуры отпуска и последующего охлаждения приведены на рисунке 3. Как видно, кривые
изменения КС U от температуры для образцов, охлажденных после отпуска на воздухе и в воде, существенно различаются между собой. После охлаждения на воздухе при Г=580 °С ударная вязкость находится на уровне ~ 0,95 мДж/м2. С повышением температуры отпуска до 620 °С этот показатель несколько возрастает (до 1,0 мДж/м2), после чего отмечается его снижение до
0.85.мДж/м2, а затем слабый рост до - 1,0 мДж/м2 при 670 °С. На образцах, отпущенных при тех же температурах, но охлажденных в воде, наблюдаются более значительные изменения ударной вязкости от температуры. После отпуска при 580 °С с последующим охлаждением в воде, ударная вязкость составляет ~ 0,8 мДж/м2. При повышении температуры до 600 °С значение KCU, существенно повышается, достигая ~ 1,3 мДж/м2. В интервале температур 600-620 °С наблюдается резкое снижение KCU до первоначального значения ~ 0,8 мДж/м2, а затем отмечается непрерывный рост ударной вязкости до ~ 1,35 мДж/м2 при 670 °С.
Таким образом, из сравнения кривых изменения ударной вязкости от температуры отпуска и условий последующего охлаждения (на воздухе или в воде) следует, что скорость охлаждения после отпуска оказывает весьма существенное значение на уровень ударной вязкости борсодержащей стали. После охлаждения на воздухе заметное снижение ударной вязкости наблюдается в области 650 °С, в то время как при других температурах значения КС¿/находятся практически на одном и том же уровне ~ 1,0 мДж/м2.
После охлаждения в воде минимальные значения KCU (~0,8 мДж/м2) соответствуют температурам отпуска 580 и 620 °С. В то время как после отпуска при 600 и 670 °С наблюдаются достаточно высокие значения KCl), примерно на - 30 % превышают наиболее высокие значения KCU, достигаемые после охлаждения на воздухе.
Выводы
1. Показано, что уровень механических свойств промышленных борсодержащих сталей существенно зависит от температуры отпуска и условий последующего охлаждения. Охлаждение борсодержащей стали на воздухе после отпуска при температурах, лежащих в области —650 °С, сопровождается заметным снижением ударной вязкости. После охлаждения в воде резкое снижение ударной вязкости наблюдается при -580 и 620 °С. Отпуск при 600±Ю°С и 670°С с последующим охлаждением в воде обеспечивает получение ударной вязкости —на 30 % превышающее значение этой величины после охлаждения на воздухе.
2. Показатели прочности после отпуска при 580 -г 600°С с охлаждением на воздухе существенно превышают значения этих характеристик, полученных при охлаждении в воде от тех же температур отпуска.
3. В связи с повышенной чувствительностью борсодержащей стали к охрупчиванию, отпуск при температурах выше 650 °С следует производить только при условии последующего охлаждения в воде.
Перечень ссылок
1. ЛякишевН.П., ПлинерЮ.П., Лаппо СИ. Борсодержащие стали и сплавы. - М.:
Металлургия, 1986.-191 с. 2 Гудремон Э. Специальные стали: В 2 т. -М.: Металлургия, 1966.-1274 с.
Гаврилова Виктория Григорьевна. Инженер кафедры металловедения, окончила Мариупольский металлургический институт в 1986 году. Основные направления научных исследований - повышение качества металлопродукции за счет регулирования состава стали, а также макро- и микроструктуры.
Ткаченко Федор Константинович. Д-р техн. наук, проф. кафедры металловедения, окончил Мариупольский металлургический институт в 1952 году. Основные направления научных исследований - повышение качества металлопродукции за счет регулирования состава стали, а также макро- и микроструктуры.
