130 / 146
Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 4. 2017
Materials Science
in Machine Building
____________________________________________________________________
130
температурой 850
о
С отмечено, что увеличение времени выдержки с 30 до 60 мин
благотворно повлияло на повышение ударной вязкости.
Сравнивая два режима с одинаковой температурой выдержки 940
о
С можно отметить
снижение количества бейнитной составляющей при уменьшении скорости обдува от 8 до 3
м/с (изменение скорости охлаждения от 6 до 4,5
о
С/сек). При этом скорость охлаждения
образцов 6
о
С/сек ведет к получению участков с верхним бейнитом хлопьевидной формы при
снижении KCV
-60
до недопустимых значений 1,25 кДж/м
2
. Снижение скорости до 4,5
о
С/сек
обеспечивает многократный рост до 3,08 кДж/м
2
с образованием нижнего бейнита в перлите
с выделением осветленного легированного феррита на фоне общего феррита.
По результатам исследований построены термограммы, отражающие происходящие
по перегибам кривой охлаждения превращений. На рисунке 2 приводится термокинетическая
диаграмма, на которую наложена термограмма режима термообработки 850
о
С, 45 мин, 4
о
С/сек (KCV
-60
=5,14 кДж/м
2
после отпуска 600
о
С, 30 мин). Как видно из рисунка, в
интервале температур 701÷576
о
С протекает инкубационный период, а затем минуя интервал
выделения перлита происходит промежуточное превращение в интервале 576÷456
о
С за 45
сек. Бейнитная структура характеризуются формой в виде пластин или реек с высокой
плотностью дислокаций. Имеется место искривления специальных карбидов и их дробление
с нарушением правильного чередования специальных карбидов и феррита. Специальные
карбиды заключены в твердом растворе α-железа, что возможно только при протекании
промежуточного превращения в момент распада переохлажденного аустенита [4 - 9]. При
снижении температуры превращения повышается прочность легированного феррита.
Вязкость, связанная с размером эффективного зерна, в свою очередь, определяется
характером границ продуктов превращения и структурным состоянием исходного аустенита
[10 - 14]. Таким образом, упрочнение твердого раствора углеродом и увеличение плотности
дислокаций в результате сочетания изменения объема и превращения по сдвиговому типу
будут приводить к более высокой прочности стали при снижении температуры превращения.
Рис. 2.
Термокинетическая диаграмма стали 20ГФЛ с наложенной термограммой режима
термообработки
На основе матрицы планирования эксперимента выполнен расчет регрессионного
уравнения ударной вязкости KCV
-60
в натурном виде:
KCV
-60
= 3,074 – 0,019·(T
h
– 900) – 0,018·(t
exp
– 45) – 0,117·(V
air
– 5,5)+
+0,00017·(T
h
– 900)2 – 0,001·(t
exp
– 45)2 – 0,079·(V
air
– 5,5)2 – 0,0003·(T
h
–
–900)·(t
exp
– 45) – 0,002·(T
h
– 900)·(V
air
– 5,5) – 0,0033·(t
exp
– 45)·(V
air
– 5,5),
(
1
где T
h
– действительная температура нагрева,
о
С, t
exp
– действительное время выдержки при
температуре Т
h
, мин, V
air
– действительная скорость потока воздуха, м/с.