 |
Реклама. ООО ГК "ВЕЛУНД СТАЛЬ СИБИРЬ" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjdu9Fh1
| |
3.1. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
ПОСЛЕ ТЦО
Среднетемпературная ТЦО (СТЦО). Такая обработка предназначена для получения сверхмелкозернистой структуры стали и состоит в ускоренном 3-х—6-кратном нагреве в печи до температур на 30—50 °С выше точки Ас1 и охлаждении до температур ниже точки Аr1 со скоростью, приводящей к превращению аустенита в смесь феррита и перлита (т. е. на воздухе). Малоуглеродистые конструкционные стали, содержащие до 0,3 % углерода, в результате СТЦО по режиму 5- и 6-кратного нагрева до 800 °С и охлаждения на воздухе претерпевают существенные структурные изменения. На рис. 3.1 показано измельчение зерна в стали после СТЦО.
Испытания по определению основных механических характеристик показали, что, например, СТЦО сталей 10 и 20 повышает удельную работу разрушения не менее чем на 50 % за счет увеличения вязкости. Такая добавочная «сверхпластичность» способна увеличить обрабатываемость сталей давлением при комнатных температурах: возрастает штампуемость с глубокой вытяжкой металла и т. д. В работе показано, что если произвести 2-кратную СТЦО с нагревами стали в печи (в печи 800—900 °С) до температуры точки Ас1 и последующими охлаждениями на воздухе до 500 °С, а потом произвести низкотемпературный отпуск при 200 °С в течение 10 ч, то получается измельченная структура. Сталь с такой структурой имеет обычно высокие значения характеристик пластичности и ударной вязкости.
В процессе производства листового проката из малоуглеродистой стали на Магнитогорском металлургическом комбинате выпущена опытная партия листового проката для точной вырубки деталей на прессах КамАЗа. Листы толщиной 6—8 мм подвергали 2-кратному нагреву до 740—760 °С в прохладной печи; промежуточное охлаждение до 500 °С, окончательное — до 20 °С на воздухе. Далее производили высокотемпературный отпуск при 630—670 °С. 
Масса садки в печь 80 т. Проведенные на КамАЗе испытания металла путем чистовой вырубки деталей автомобилей показали, что технология СТЦО обеспечивает требуемое качество вырубки и позволяет отказаться от импортных поставок аналогичной малоуглеродистой стали.
В исследовании, выполненном на лабораторной установке, изучали влияние СТЦО на механические свойства малоуглеродистой стали СтЗкп следующего химического состава (массовая доля элементов, %): 0,14 С, 0,37 Мп, 0,17 Si, 0,1 Сг. Задача исследования заключалась в определении оптимального технологического режима СТЦО в условиях печного нагрева в целях одновременного максимального повышения характеристик прочности и пластичности. Установлено, что оптимальной СТЦО является режим при следующих параметрах: vнагp = 2 °С/с, v0хл = 5 °С/с, Тнагp = 900 °С, nорt = 3. При этом механические свойства стали:
Влияние СТЦО на структуру и механические свойства литой стали 20Л изучено. Размер зерна в сталях при СТЦО был доведен до 5—11 мкм (11 —12 баллов). Этим авторы объясняют резкое увеличение вязкости разрушения, трещиностойкости в результате проведения СТЦО. Основные механические свойства литой стали после различных ТО приведены в табл. 3.1.
Следует заметить, что основным недостатком литых сталей является их низкая хладостойкость. Использование СТЦО существенно снижает критическую температуру перехода сталей в хладноломкое состояние.
Наиболее структурно-чувствительной характеристикой механических свойств является ударная вязкость. Поэтому поиск оптимального режима  
СТЦО эффективно осуществлять, определяя и анализируя значения ударной вязкости. Увеличение числа термоциклов приводит к тому, что ударная вязкость вначале растет, а после 5—6 циклов остается практически неизменной (рис. 3.2). Результаты испытаний сталей марок 30, 40 и 60 на ударную вязкость при различном числе циклов СТЦО по режиму ускоренных печных нагревов и охлаждений на воздухе вблизи точки A1 представлены в табл. 3.2. Из данных таблицы видно, что оптимальное число циклов для всех исследованных сталей при данном способе СТЦО как по механическим свойствам, так и по структуре (см. рис. 2.12), равно 5—6. Увеличение ударной вязкости в результате СТЦО сталей смещает порог хладноломкости в область отрицательных температур. Проведенные эксперименты показали, что хладностойкость углеродистых сталей, обработанных по режиму СТЦО, выше, чем у нормализованных сталей. На рис. 3.3 показана зависимость ударной вязкости стали 40 от температуры испытаний.
Твердость сталей при СТЦО остается практически неизменной.
Она сохраняется на уровне твердости нормализованных сталей. Однако другие свойства, определяемые при кратковременных разрушениях металлов, существенно меняются (табл. 3.3). Изменение прочностных характеристик ов и от в результате СТЦО свидетельствует о сближении значений этих характеристик, что является весьма положительным фактом с точки зрения прочности металлов. 
Важно и увеличение пластических свойств. Повышение ударной вязкости показывает общее увеличение работы разрушения и снижения температуры хрупкости (рис. 3.4). Однако известно, что не столько KCU характеризует работоспособность стали в условиях эксплуатации, сколько ее составляющая Ар — работа распространения трещины.
В целях оценки влияния СТЦО на качество стали по методу ударных испытаний надрезанных образцов были определены составляющие ударной вязкости стали 45 после нормализации и СТЦО.
Этими составляющими являются Ар и А3 — работа зарождения трещины в условиях стандартного надреза. Результаты экспериментов следующие:
Таким образом, кратковременные испытания показали увеличение комплекса механических характеристик сталей в результате СТЦО.
Испытания на циклическую прочность (усталость) стали 45, прошедшей нормализацию (первая партия образцов) и СТЦО (вторая партия образцов), проводили на машине типа Веллера с консольной схемой нагружения. Образцы имели кольцевую вытачку (надрез). Радиус вершины надреза 0,25 мм, диаметр образца по надрезу 7,5 мм. Поверхность в основании надреза полировали. Результаты испытаний на усталость показали, что o_1К= 130 МПа у нормализованной стали, а у термоциклированной — o_1К= 150 МПа. Очевидно, что СТЦО снижает чувствительность стали к концентрации напряжений в связи с ее большой пластичностью.
Разновидностью СТЦО углеродистых сталей является способ, приводящий к измельчению зерна и сфероидизации включений цементита. Такая сфероидизирующая цементит СТЦО состоит в 3-х — 6-кратном ускоренном нагреве сталей до температуры на 30—50 °С выше точки Ас1 и охлаждении вначале на воздухе до окончания у-a-превращения и далее в воде, масле или потоке влажного воздуха.
Сталь с указанной структурой обладает вязкостью разрушения, даже более высокой, чем после только измельчающей структуру СТЦО. Это делает обычную сталь хладостойкой — пригодной для работы в условиях Севера и криогенных температур. Результаты экспериментов показывают, что сфероидизирующая СТЦО сталей по сравнению с нормализацией существенно повышает упругость, пластичность и ударную вязкость (табл. 3.4). Так, предел текучести увеличивается на 6—15%, пластичность — на 10—25 %, а ударная вязкость — на 70—110 %, т. е.  
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ