138 / 460
Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2
Innovative Technologies
in Mechanical Engineering
____________________________________________________________________
138
отжиг термической обработкой» [6, 7]. Актуальность данной работы заключается в
обеспечении повторяемости режимов термической обработки, разработанных в
лабораторных условиях, при внедрение на производстве деталей с различными
типоразмерами.
Методика экспериментального исследования
По существующей технологии, причиной снижения ударной вязкости является
формирование структуры ячеистого перлита, снижающего балл феррито-перлитной
составляющей и образующей не благоприятное распределение ее областей. Даже
назначенный предприятием гомогенизационный режим термообработки не полностью
обеспечивает устранение ликвации [2]. В результате детали рамы боковой и балки
надрессорной проходят нормализацию на 120
о
С выше Ac
3
, что ведет к росту аустенитного
зерна, снижающего усталостную прочность материала, являясь одной из причин
преждевременного выхода изделий из эксплуатации по хрупко-вязкому излому, особенно в
условиях отрицательных температур. По существующему режиму нормализации: скорость
нагрева 38
о
С/мин до температуры 940
о
С, время выдержки 2 часа, скорость охлаждения на
воздухе 7
о
С/мин, что составляет 90 мин для 400 кг отливки. При этом на части деталях от
партии имеется феррито-перлитная структура с не более 7 баллом по ГОСТ5639 при
требуемом 8 балле по ГОСТ32400.
Таблица № 1
Режимы термообработки
№
режима
T,
o
C
t, мин
Т1
T2 T3 t1
t2
t3
t4
t5
t6
1
400
600 900 10 240 1,9
В В В
2
400
600 860 10 300 1,7
В В В
Примечание: В – охлаждение на спокойном воздухе; режимы термообработки определяются
в соответствии с методикой АСЛЗ.00.003-ОМ «Управляемая термообработка
низкоуглеродистой стали» на образцах ударной вязкости [5, 6].
Оптимальную структуру стали возможно получить путем применения метода
регулируемого охлаждения воздухом. Так при снижении температуры нормализации до 860
о
С, 60 мин, варьирование скоростями охлаждения от 7 до 3,5
о
С/сек приводит к росту KCV
-60
c 23,6 до 38,5 Дж/см
2
. При высоких температурах нормализации (940
о
С), увеличение
скорости охлаждения 7,5
о
С/сек, формирует верхний бейнит с KCV
-60
=12,5 Дж/см
2
, при
скорости охлаждения 3,5
о
С/сек формируется доля нижнего бейнита, что повышает KCV
-
60
=30,8 Дж/см
2
[2]. Таким образом, повышение скорости охлаждения измельчает феррито-
перлитную структуру, и одновременно ведет к выделению участков верхнего бейнита,
снижающих ударную вязкость даже при измельчении феррито-перлитных областей [3].
К особенностям формирования зернистого бейнита можно отнести его возможность
зарождения на этапе распада аустенита на мезоферрит, где путем цепной реакции
наблюдается его переход в область промежуточных превращений при непрерывном
охлаждении [4]. При этом используя оптический микроскоп с разрешением 1500
х
, выявить
нижний бейнит можно лишь по наличию мезоферрита в виду дисперсности в перлите.