Повышение механических свойств стали 10г12 за счет рациональных режимов термической обработки

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Рис. 1. Консистентні криві течії для каналів 2×32 та 8×32 за температури 150°С
Висновки
Наведений у статті метод зведених кривих течії до інваріантного виду дає змогу підвищення точності визначення реологічних характеристик розплаву поліетилену і можливість використання результатів
віскозиметричного експерименту для розрахунку опорів прямокутних каналів довільного перетину.
Перспективи подальших досліджень у цьому напрямку можуть бути направлені на виявлення впливу індексу течії на реологічні характеристики розплаву полімерів.
Література
1. Сівецький, В.І. Пристінні ефекти в процесах переробки полімерних матеріалів [Текст] / В.І. Сівецький, О. С. Сахаров, О. Л. Сокольський, Д.Д. Рябінін. — К.: НТУУ «КПІ», 2009. — 140 с.
2. Рябінін, Д. Д. Про реологічний аспект використання поняття гідравлічного радіуса [Текст] / Д.Д. Рябінін,
А.М. Мотін // Вестник Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Машиностроение. — 2001. -№ 41.- С. 55−59.
3. Жданов, Ю. А. Метод определения скорости скольжения и истинной кривой течения полимеров по неинвариантным реологическим характеристикам [Текст] / Ю. А. Жданов, Л. А. Иванова, Д. Д. Рябинин // Респ. межв. научно-техн. сб. «Химическое машиностроение».
— 1973. -№ 18.- С. 50−57.
У роботі приведені результати дослідження впливу ступінчастого гартування та гартування з перерваним охолодженням на механічні властивості сталі 10Г12. Показано, що добре сполучення властивостей сталі може бути отримано після раціональних режимів термообробки
Ключові слова: аустеніт, динамічне деформаційне мартенситне перетворення
?--------------------------------?
В работе приведены результаты исследований влияния ступенчатой закалки и закалки с прерванным охлаждением на механические свойства стали 10Г12. Показано, что хорошее сочетание свойств стали может быть получено после рациональных режимов ступенча -той и прерванной закалок
Ключевые слова: аустенит, динамическое деформационное мартенситное превращение
?--------------------------------?
The results of influence of graded hardening and hardening with interrupted cooling on mechanical properties of steel 10G12 are shown in this research paper. It is proved that due to efficient hit treatment it may be obtained good combination of mechanical properties
Key words: austenite, dynamical
deformative martensite transformation ------------------? ?--------------------
УДК 669. 15'. 74−194:621. 785. 52
ПОВЫШЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАЛИ 10Г12 ЗА СЧЕТ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ
Л.С. Малинов
Доктор технических наук, профессор, заведующий
кафедрой* Контактный тел.: (0629) 44−66−58
В.А. Харлашкин
Аспирант*
Контактный тел.: (0629) 44−61−69, 098−575−26−03 Е-mail: blindcat568@inbox. ru
О.А. Глебова
Студентка
*Кафедра «Материаловедение» Приазовский государственный технический университет ул. Университетская, 7, г. Мариуполь, Донецкая обл. ,
Украина, 87 500 Контактный тел.: (0629) 44−61−69
Е
В промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях больших динамических и статических нагрузок, применяется высокоуглеродистая марганцовистая аустенитная сталь 110Г13Л. Недостатками этой стали являются: низкая стойкость в условиях преимущественно абразивного изнашивания, сравнительно низкий предел текучести (а02~ 400 МПа) и чрезвычайно плохая обрабатываемость резанием. Последнее является причиной того, что из стали 110Г13Л не изготавливают детали повышенной точности, требующие механической обработки.
В работах [1−5] малоуглеродистые марганцовистые стали, содержащие 4−10% Мп, были предложены в качестве нового класса цементируемых сталей. Принципиальной особенностью новых сталей, отличающих их от известных цементируемых, является то, что в их поверхностном слое после цеметации и последующей термической обработки получают не мартенсит отпуска и карбиды, обеспечивающие высокую твердость, как это обычно принято, а метастабильный аустенит, армированный карбидами, способный к управляемой самотрансформации при нагружении. По результатам исследований, проведенных ранее [6], износостойкость этих сталей в ряде случаев существенно превосходит её уровень серийно применяемой стали Гадфильда. Однако сведения о новых сталях немногочисленны, что существенно затрудняет их применения в промышленности.
В данной работе объектом исследования служила малоуглеродистая марганцовистая сталь 10Г12 хорошо обрабатывающаяся резанием после высокого отпуска, химический состав которой привёден в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав стали 10Г12, мас. %
C Mn Si S P
0,12 11,44 0,13 & lt-0,01 & lt-0,02
В процессе нормализации (температура аустенити-зации 750 — 850 °С) она приобретает трехфазную а'-+?+у структуру и при удовлетворительных для ряда случаев прочностных характеристиках сравнительно имеет низкую пластичность и ударную вязкость (а02=880 МПа, аВ=1200 МПа, 6=7%, ^=9%, КСи=0,25 МДж/м2). Было высказано предположение, что это обусловлено низкой стабильностью имеющегося в структуре аустенита и соответственно очень интенсивным мартенситообразова-нием при нагружении в процессе испытания механических свойств, а не только хрупкостью мартенсит-ных фаз, как это указано в работе [7]. Оно основывалось на довольной большой разнице а02 и аВ, что характерно для сталей с очень интенсивным динамическим деформационным мартенситным превращением (ДДМП) при нагружении [4, 5, 8]. В этом случае повысить пластичность и ударную вязкость стали возможно за счет стабилизации аустенита по отношению к ДДМП, которая
проявляется после термообработки с выдержкой при температурах 300 — 400 °C за счет закрепления дислокаций сегрегациями атомов внедрения и возникновением концентрационной микронеоднородности аусте-нита [9]. В работе [10] для реализации этого принципа была использована ступенчатая закалка хромистых сталей.
Данные по влиянию ступенчатой закалки с выдержками в температурном интервале 300 ^ 400 °C применительно к исследуемой стали в литературе отсутствуют. Целью работы являлась возможность повышения свойств стали 10Г12 за счет применения ступенчатой закалки.
Сталь 10Г12 выплавлялась в индукционной печи емкостью 150 кг с основной футеровкой. Слитки массой 14 кг подвергали гомогенизации при температуре 1150 °C в течение 10 ч и ковали на прутки сечением 12×12 мм, из которых изготавливали образцы для исследований.
Ступенчатая закалка осуществлялась от температур 700, 800 и 900 °C в воде до 300 и 400 °C. Время выдержки при этих температурах варьировали от 30 до 120 мин. Изучалась также прерывистая закалка от температур 800 °C по схеме воздух — песок, нагретый до температуры 200 °C.
Проводились металлографические и дюрометриче-ские исследования. Механические свойства на растяжение определялись согласно ГОСТ 1497–84, на ударную вязкость образцов с и-образным надрезом ГОСТ 9454–78.
Механические свойства после ступенчатой закалки от 800 °C с различной выдержкой при 300 и 400 °C представлены в таблице 2.
Выдержка 60 мин при 400 °C обеспечивает наиболее высокий уровень механических свойств, что можно объяснить получением в структуре оптимального количества и степени стабильности аустенита по отношению к ДДМП [4, 5]. При отклонении времени выдержки в меньшую или большую сторону механические свойства снижаются, что, по-видимому, обусловлено не возможностью обеспечить необходимое количество и стабильность аустенита.
При выдержке до 30 мин стабилизация аустенита по отношению к ДДМП происходит в недостаточной мере. При увеличении продолжительности до 120 мин может происходить выделение карбидов, приводящее к обеднению твердого раствора углеродом и легирующими элементами и, как следствие, дестабилизации аустенита по отношению к ДДМП.
Таблица 2
Механические свойства стали 10Г12 после ступенчатой закалки от 800 °C и последующей выдержкой при 400/300 °С с различной продолжительностью
Время выдержки Твердость, HRC а02, МПа стВ, МПа б, % ?, % кси, МДж/м2
30 37/34 1005/980 1243/1120 11/8 48/45 0,40/0,45
60 39/40 1030/1000 1400/1240 14/10 40/50 0,65/0,50
120 40/40 921/1050 1070/1280 11/10 50/50 0,45/0,60
э
При понижении температуры ступеньки до 300 °C необходима более длительная выдержка (120 мин) для получения наиболее хорошего сочетания характеристик прочности, пластичности и ударной вязкости (табл. 2).
Повышение температуры нагрева под закалку до 900 °C приводит к росту зерна, в результате чего снижается предел текучести и ударная вязкость (табл. 3).
Таблица 3
Механические свойства стали 10Г12 после ступенчатой закалки от различных температур с выдержкой при 400 °C, 60 мин.
Т, °С Твердость, HRC 002, МПа °В, МПа б, % % кси, МДж/м2
700 41 880 1220 14 45 0,60
800 40 1030 1400 14 40 0,65
900 39 810 1280 14 25 0,45
В табл. 4 приведены механические свойства стали 10Г12 после ступенчатой закалки при 400 °C с выдержкой 60 мин. Охлаждение с температуры аустенитиза-ции (800 °С) до этой температуры проводилось на воздухе. Кроме того, определены механические свойства
после прерванного охлаждения (от 800 °С) вначале на спокойном воздухе, а затем в песке, предварительно нагретом до 200 °C. После этих обработок также получен хороший уровень механических свойств.
Таблица 4
Механические свойства стали 10Г12 после терообработки с охлаждением от 800 °C, на воздухе: до 400 °C с выдержкой 60 мин (1), до 200 °C с последующим охлаждением в песке, нагретом до этой температуры (2).
Время выдержки Твер- дость, HRC 002, МПа 0 В, МПа б, % % кси, МДж/м2
1 39 840 1290 14 35 0,45
2 37 960 1280 10 50 0,45
Выводы
Применение рациональных режимов ступенчатой и прерванной закалок позволяет получить в стали 10Г12 хорошее сочетание прочностных, пластических свойств и ударной вязкости, что подтверждает высказанное предположение о необходимости для этого стабилизировать до определенного уровня остаточный аустенит.
Литература
1. Малинов Л. С. Цементуемые низкоуглеродистые стали с повышенным содержанием марганца / Л. С. Малинов // Металл и литьё Украины. — 2000. — № 1−2. — С. 49−53.
2. Малинов Л. С. Влияние фазового состава и термической обработки на износостойкость низкоуглеродистых марганцовистых сталей / Л. С. Малинов // Металл и литье Украины. — 2001. — № 12. — С. 9−12.
3. Малинов Л. С. Получение метастабильного аустенита в поверхностном слое сталей и реализация эффекта самозакалки при нагружении для повышения их абразивной износостойкости сталей / Л. С. Малинов // Металл и литье Украины. — 2010. -№ 8. — С. 19−23.
4. Малинов Л. С. Экономнолегированые сплавы с мартенситным превращением и упрочняющие технологии / Л. С. Малинов,
В. Л. Малинов. — Харьков: ННЦ ХФТИ. — 2007 — 259 с.
5. Малинов Л. С. Ресурсосберегающие экономнолегированые сплавы и упрочняющие технологии, обеспечивающие эффект самозакалки / Л. С. Малинов, В. Л. Малинов. — Мариуполь: Рената. — 2009. — 259 с.
6. Малинов Л. С. Влияние цементации и термообработки стали 10Г12 на получение метастабильного аустенита в структуре, её абразивную и ударно-абразивную износостойкость / Л. С. Малинов, В. А. Харлашкин // Металлургическая и горнорудная промышленность. — 2011. — № 2. — С. 66−68.
7. Богачев И. Н. Структура и свойства железомарганцевых сплавов / И. Н. Богачев, В. Ф. Еголаев. — М.: Металлургия — 1973.
— 295 с.
8. Малинов Л. С. Кинетика образования эпсилон-фазы в легированных железомарганцевых сплавах / Л. С. Малинов. — Автореферат дис… канд. техн. наук: 05. 16. 01. Свердловск, 1963. — 20 с.
9. Малинов Л. С. Влияние старения на развитие мартенситного превращения при деформации в метастабильных аустенитных сталях / Л. С. Малинов, В.И. Коноп-Ляшко // Изв. АН СССР. Металлы. — 1982. — № 3. — С. 130−133.
10. Малинов Л. С. Влияние марганца и термообработки на структуру и свойства сталей на основе Fe — 0,1% С — 14% Сг / Л. С. Малинов, А.П. Чейлях// Известия ВУЗов: Черная металлургия. — 1983. — № 6. — С. 83−86.
Е

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой