АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ ШХ15

В последние годы большое внимание уделяется исследованиям фундаментальных основ одновременного повышения прочности и пластичности различных металлических материалов.

В частности, очень вырос интерес к такому классу материалов, как стали, так как развитие методов ИПД дает новые возможности для улучшения свойств относительно малолегированных сталей. Для таких трудно деформируемых сталей как подшипниковые эти возможности неясны и не исследованы. Поэтому прежде чем начать их обработку методами ИПД необходимо проанализировать их деформационное поведение при более простых методах деформации.

В связи с этим, в настоящей работе рассматривается анализ деформационного поведения стали ШХ15 и изменения структуры при осадке.

Для исходных образцов использовались 2 термические обработки: сфероидизирующий отжиг и закладка.

Сфероидизирующий отжиг проводился при 750 градусах в течении 1 часа с последующим охлаждением в печи до 650 градусов, а затем на воздухе. Закалка образцов проводилась с температуры 840 градусов в масло и с дальнейшим отпуском при 200 градусах в течении 1,5 часов.

Образцы для механических испытаний на сжатие представляли собой цилиндры диаметром 6 мм и высотой 7 мм.

Осадку проводили при температурах 400 и 500 градусах как для отожженного так и для закаленного состояний.

Эволюцию микроструктуры исследовали методом растворовой электронной микроскопии в продольном и поперечном сечении. Микротвердость измеряли также в двух сечениях: вдоль и поперек направления деформации.

Растворовая электронная микроскопия показала, что микроструктура в исходном состоянии представляет собой зернистый перлит. Средний размер зерна составляет 0,76 мкм. Объемная доля карбидов составляет 16%. В отожженном состоянии микроструктура фактически не отличается от исходного состояния. Средний размер карбидов равен 0,49 мкм. При этом объемная доля составляет 15,8%. После закалки микроструктура по сечению представляет мартенсит с незначительной доли карбидов. Объемная доля намного меньше по сравнению с исходным составляет 3%.

В процессе деформации отожженого образца микроструктура в центральной части представляет собой вытянутые зерна карбидов в направлении деформации. На периферии структура практически не изменяется.

Размер карбидных зерен в процессе деформации незначительно уменьшается. Аналогичное изменение микроструктуры выглядит и для закаленных образцов после осадки.

Так же можно выделить, что в закаленном состоянии после осадки наблюдается растворение карбидов. Данное описание микроструктуры характерно для всех режимов температуры и скоростей деформации.

Результаты механических испытаний на сжатие показали, что для отожженого состояния в процессе деформации наблюдается постоянное увеличение прочностных характеристик, в результате деформационного упрочнения ферритной матрицы.

Для закаленного состояния после некоторого начального разупрачнения начинается неазначительное упрочнение.

Вероятно, это связано с тем, что при нагреве образцов во время деформации происходит отпуск мартенсита.

Оценка микротвердости показала, что в исходном состоянии и отожженом состояниях приблизительно одинакова и составляет 210HV.

После закалки микротвердость существенно увеличивается и составляет около 800 HV. Результаты микротвердости образцов после деформации коррелируют с данными механических испытаний.

Видно, что при температуре 400 градусов с увеличением скорости деформации наблюдается увеличение значений микротвердости для отожженых образцов.

При этом максимальное значение в отожженом состоянии и закаленном и составляет 383 HV и 617 HV, соответственно.

При температуре 500 градусов с увеличением скорости деформации наблюдается увеличение значений микротвердости как для отожженых образцов, так и для закаленных образцов.

При этом максимальное значение в отожженом состоянии и закаленном составляет 271 HV и 545 HV, соответственно.

Таким образом, проведенные исследования показали, что деформационная способность стали в отожженом состоянии достаточна высока, в процессе деформирования происходит упрочнение более значительное при меньшей температуре деформации.

При осадке закаленного состояния стали после незначительного разупрочнения также наблюдается повышение напряжений течения тем и большей степени, чем выше температура.

Список литературы:

1. Сталь конструкционная подшипниковая ШХ15 [Электронный ресурс]. – Диагностика Металлов.