Разработка оптимальных режимов термической обработки микролегированных инструментальных сталей

• Автор: Клецова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Орск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1 Условия работы, причины выхода из строя и требования, предъявляемые к материалу инструмента, работающего в условиях повышенных температур, нагружения и износа
1.2 Обзор перспективных микролегированных сталей инструментального класса, предназначенных для изготовления инструмента, работающего в условиях повышенного нагружения и износа

1.3 Механизмы упрочнения микролегированных сталей инструментального класса

1.3.1 Зернограничное упрочнение

1.3.2 Твердорастворное упрочнение

1.3.3 Дисперсионное упрочнение

1.4 Системы легирования микролегированных сталей. Влияние легирования на формирование свойств микролегированных сталей инструментального класса
1.4.1 Основные легирующие элементы
1.4.2 Микролегирующие элементы
1.5 Особенности фазовых превращений в микролегированных высокопрочных и износостойких инструментальных сталях
1.5.1 Особенности распада переохлажденного аустенита в микролегированных сталях инструментального класса
1.5.1.1 Влияние легирующих элементов на перлитное превращение
1.5.2 Особенности распада аустенита в бейнитной области
1.5.2.1 Кинетика бейнитного превращения
1.6 Термическая обработка крупногабаритного тяжелонагруженного инструмента
1.7 Постановка задач исследования
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Выбор материала для исследования
2.2 Методы исследования
2.2.1 Микроскопические исследования
2.2.2 Электронномикроскопические исследования (РЭМ и ПЭМ)

2.2.3 Дилатометрические исследования
2.2.4 Исследования распада аустенита в изотермических условиях
2.2.5 Выделение карбидной фазы
2.2.6 Фазовый и рентгеноструктурный анализ
2.2.7 Механические испытания
2.2.8 Испытания на горячую твердость
3 ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ РАСПАДА ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА В ОПЫТНЫХ МИКРОЛЕГИРОВАННЯХ СТАЛЯХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО КЛАССА
3.1 Определение критических точек сталей 100ХЗГ2МТР, 70ХЗГ2ВТБ и 70ХЗГ2ФТР
3.2 Выбор оптимальной температуры аустенитизации
3.2.1 Определение зависимости температуры начала мартенситного превращения
от температуры аустенитизации
3.2.2 Влияние температуры нагрева на размер аустенитного зерна
3.2.3 Исследование влияния температуры аустенитизации на размер аустенитного зерна
3.2.4 Твердость исследуемых сталей после закалки
3.3 Превращение переохлажденного аустенита в сталях при непрерывном охлаждении
3.4 Исследование кинетики распада аустенита в изотермических условиях
3.5 Выводы по главе
4 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МИКРОЛЕГИРВОАННЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ
4.1 Термическая обработка микролегированных инструментальных сталей
4.1.1 Предварительная термическая обработка
4.1.1.1 Исследование структуры и свойств сталей в литом и откованном состояниях
4.1.1.2 Исследование структуры, фазового состава и свойств исследуемых сталей после отжига
4.1.2 Окончательная термическая обработка микролегированных инструментальных сталей
4.1.2.1 Влияние температуры закалки на структуру и свойства опытных сталей
4.1.2.2 Исследование процессов отпуска микролегированных инструментальных

сталей
4.1.2.2.1 Сопротивление разупрочнению при отпуске
4.1.2.2.2 Микроструктура исследуемых сталей после отпуска
4.1.2.2.3 Исследование изменения карбидной фазы при отпуске
4.2 Механические свойства исследуемых сталей
4.3 Рекомендации по оптимизации режимов термической обработки крупногабаритных изделий из опытных микролегированных сталей инструментального класса
4.4 Моделирование физико-механических процессов при термической обработки готовых изделий из исследуемых сталей
4.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
Приложение Б

процессе превращения [60].
Анализ имеющихся экспериментальных данных показывает, что наиболее общей чертой промежуточного превращения аустенита является кооперативный мартенсигный механизм перехода атомовРе из ГЦК в ОЦК [60]. Об этом свидетельствует образование характерного микрорельефа в процессе превращения, остаточная тетрагональность кристаллической решетки, дислокационная субструктура а-фазы бейнита.
Легирующие элементы, особенно сильно затрудняющие образование карбидной фазы (8],А1), способствуют резкому обогащению остаточного аустенита углеродом. Наблюдающееся в ряде случаев уменьшение периода решетки аустенита с ростом продолжительности выдержки при повышенньгх температурах превращения или в высокоуглеродистых легированных сталях указывает на возможность непосредственного выделения карбидов железа из аустенита. Малая скорость роста кристаллов феррита и диффузионное перераспределение углерода в ходе превращения позволяют предполагать, что скорость роста определяется скоростью отвода углерода от растущего кристалла на его фронте, как процесса приводящего к релаксации внутренних напряжений [78].
Структура стали в результате бейнитного превращения в наиболее общем случае может состоять из мартенситной а-фазы, более или менее перенасыщенной углеродом, остаточного аустенита с концентрацией углерода, отличной от средней концентрации карбидных частиц, возникающих в результате как непосредственного выделения из аустенита, так и распада а-ф)азы.
Структура продуктов промежуточного превращения представляет собой ферритокарбидную смесь и значительно изменяется по мере понижения температуры. В районе, прилегающем к зоне перлитного превращения, структура так называемого верхнего игольчатого троостита на ранних стадиях превращения имеет «перистый» характер и несколько напоминает строение перлита. В районе, прилегающем к мартенситному превращению, образуется нижний игольчатый троостит (нижний бейнит), имеющий, отчетливо выраженное игольчатое строение.
Верхний бейнит от нижнего можно более строго отличить по характеру распределения карбидной фазы. Электронномикроскопический анализ показал, что в верхнем бейните карбидные частица расположены между пластинами феррита или по границам и внутри пластин, а в нижнем бейните включения карбида находятся только внутри пластин а - фазы.
Продукты изотермического превращения переохлажденного аустенита в промежуточном интервале температур по своим физическим свойствам, составу и структуре фаз близки к продуктам отпуска мартенсита закаленной стали, если температуры бейнитного превращения и отпуска одинаковы. Ферритная фаза в бейните является пересыщенным раствором углерода в а