Підвищення властивостей сталей екологічним способом ізотермічного і ступінчатого гарту

Автор(и)

  • Л.С. Малінов ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет, г. Мариуполь, Україна
  • В.Л. Малінов ПИИ ООО «Бюро Веритас Украина», г. Мариуполь, Україна
  • Д.В. Бурова ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет, г. Мариуполь, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15588/1607-6885-2021-2-5

Ключові слова:

екологічний спосіб гартування, мартенсит, нижній бейніт, карбіди, метастабільний залишковий аустеніт, самозагартування при навантаженні, механічні властивості.

Анотація

Актуальність роботи. Підвищення механічних властивостей сталей дозволяє збільшити експлуатаційну стійкість деталей машин, що є важливим завданням матеріалознавства. Одним з перспективних напрямків в її вирішенні є отримання у них багатофазної структури, однією з основних складових якої є метастабільний аустеніт, що зазнає при навантаженні динамічне деформаційне мартенситне перетворення (ДДМП) – ефект самогартування при навантаженні (СГН). Способами, що забезпечують необхідну структуру, є ізотермічний і ступінчатий гарт. Однак в даний час при їх проведенні для охолодження з температури аустенітизації і витримки при постійній температурі використовуються неекологічні речовини: нагріте масло, розплави солей або лугів. У зв’язку з цим актуальною проблемою є виключення їх з технологічного процесу. В роботі на ряді сталей показана можливість вирішення цієї проблеми.

Мета роботи показати можливість підвищення механічних властивостей досліджених сталей 30ХГСА, 38ХС, 45Г, 40ХН, 10Г12, 60Х18 застосуванням раціональних режимів екологічного способу гартування сталей (ізотермічного ‑ для низьколегованих і ступінчастого ‑ для високолегованих) за рахунок отримання в їх структурі поряд з іншими складовими метастабільного залишкового аустеніту і реалізації ефекту СГН.

Методи дослідження. Зразки досліджених сталей після аустенітизації (в ряді випадків з витримкою в межкрітіческій інтервал температур МКІТ) охолоджувалися в воді до температури утворення нижчого бейнита (ізотермічний гарт) або стабілізації переохолодженого аустеніту до мартенситного перетворення при охолодженні (ступінчатий гарт), після чого витримувалися в печі, і охолоджувалися на повітрі до кімнатної температури. Застосовувалися дюрометрічний, металографічний і рентгенівський методи дослідження. Визначалися механічні властивості при розтягуванні і ударна в’язкість. Ці властивості порівнювалися з отриманими у досліджуваних сталей після типовий термообробки, що включає гартування в маслі і відпуск.

Результати. Показано, що ізотермічний і ступінчатий гарт досліджених сталей без використання неекологічних речовин, проведений по раціональним режимам, дозволяє підвищити механічні властивості в порівнянні з їх рівнем після гартування в маслі (пожаронебезпечне, пари канцерогенні) і відпуску, що зазвичай застосовується. Це досягається отриманням багатофазної структури з метастабільним аустенітом.

Наукова новизна. Запропоновано для підвищення механічних властивостей досліджених сталей отримувати у них багатофазну структуру з метастабільним аустенітом проведенням ізотермічного і ступінчатого гартування екологічним способом без використання підігрітого масла, розплавів солей або лугів.

Практична цінність. Для досліджених сталей визначені режими ізотермічного і ступінчастого загартування екологічним способом, що дозволяють підвищити механічні властивості в порівнянні з рівнем, що досягається при загартуванні і відпуску. При цьому на відміну від аналогічного типового способу гарту виключені витрати на придбання солей або лугів, їх утилізацію, промивку виробів від них. У порівнянні з гартуванням і відпуском новий спосіб не вимагає застосування масла та відпуску. Останнє покращує екологію, знижує енерговитрати при термообробці.

 

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-09-14

Номер

Розділ

Технології отримання та обробки конструкційних матеріалів