Влияние скорости охлаждения при закалке на перераспределение углерода, структуру и свойства стали

• Автор: Кондаурова, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Перераспределение углерода в переохлажденном аустените при мартенситном превращении

1.2 Особенности перераспределения углерода в ходе промежуточного превращения

1.3 Распределение углерода в структуре закаленной стали

1.4 Влияние легирующих элементов на диффузию углерода

1.5 Структурные изменения при отпуске стали

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ

2.1 Материалы

2.2 Металлографический анализ

2.3 Дюрометрический метод
2.4 Рентгеноструктурный анализ
2. 5 Расчёт диффузионного пути углерода
2.6 Оценка продолжительности охлаждения
2.7 Определение характеристик механических свойств
2.8 Анализ закалочного фактора
2.9 Статистический анализ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3 ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИ ЗАКАЛКЕ НА ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА, СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СТАЛИ
3.1 Влияние скорости охлаждения на структуру и макротвердость сталей
3.2 Влияние скорости охлаждения на микротвердость сталей
3.3 Влияние содержания углерода на свойства сталей при различных скоростях охлаждения

3.4 Влияние изотермической выдержки при ступенчатой закалке на перераспределение углерода
3.5 Влияние размеров аустенитного зерна на свойства сталей, закаленных с различной скоростью
3.6 Влияние легирующих элементов на свойства сталей при различных скоростях охлаждения
3.7 Изменение свойств сталей, закаленных с различной скоростью, со временем вылеживания при комнатной температуре
3.8 Влияние температуры отпуска на свойства сталей, закаленных с различной скоростью
3.8.1 Изменение микротвердости с увеличением температуры отпуска
3.8.2 Влияние легирующих элементов на процессы, происходящие при низкотемпературном отпуске
3.8.3 Оценка диффузионного пути углерода при низкотемпературном отпуске сталей
3.8.4 Энергия активации процессов, приводящих к изменению твердости при закалке с различной скоростью охлаждения
3.9 Перераспределение углерода в аустените и свежеобразованном мартенсите при закалке
3.10 Влияние скорости охлаждения при закалке на механические свойства и ударную вязкость сталей
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Одним из актуальных направлений исследований в металловедении является повышение физико-механических свойств металлов и сплавов, определяющих надежность и долговечность деталей машин и инструмента. На решение этой проблемы направлено, в частности, и создание эффективных технологических процессов их обработки.
Термическая обработка, приводящая к упрочнению стали, широко используется в промышленности. Одной из основных операций технологических процессов упрочняющей обработки стали является закалка. Углеродистые и легированные стали подвергают закалке с целью получения мартен-ситной структуры, обеспечивающей существенно больший уровень прочности, чем продукты промежуточного и тем более диффузионного превращений. Это обстоятельство способствует тому, что изучению природы и свойств мартенсита уделяется большое внимание. Глубокое понимание природы процессов, протекающих при закалке, является основой для оптимизации режимов термообработки и, как следствие, достижения заданных свойств стали. Благодаря исследованиям Курдюмова Г.В., Энтина Р.И., Садовского В.Д., Счаст-ливцева В.М., Мирзаева Д.А. и других ученых изучены структура мартенсита и закономерности мартенситного у—>а превращения, позволившие познать его механизм. Основное внимание в этих работах уделяется механизму и кинетике самого превращения, кристаллографическим и морфологическим особенностям мартенсита.
Важнейшая роль во всех теориях упрочнения при закалке сталей отводится углероду. При этом процессам диффузионного перераспределения углерода в аустените уделяется внимание лишь при исследовании хода превращения в перлитной и промежуточной областях. В то же время согласно существующим представлениям о природе распределения углерода в переохлажденном аустените, можно ожидать появления концентрационной неоднородности по углероду уже к началу мартенситного превращения. Во многих угле-
твердость была измерена двумя операторами на микротвердомере ПМТ - 3 при нагрузке 1 Н. Каждый из операторов производил по 50 измерений. Определив с помощью критерия Фишера, что измерения первого и второго операторов являются равноточными, определили суммарную погрешность, которая составила 2 %. При снижении нагрузки до 0,5 Н погрешность измерений увеличивается до ~ 12 %.
Таким образом, результаты статистической обработки измерений микротвердости на контрольной плитке показали достаточно высокую квалификацию операторов, выполнявших измерения и подтвердили выбор используемой нагрузки.
2.4 Рентгеноструктурный анализ
Рентгеноструктурный анализ осуществляли с использованием кобальтового Ка-излучения на установке ДРОН-2 [73] с целью определения уровня остаточных макронапряжений, содержания углерода в мартенсите, периодов а и с мартенсита, степени тетрагональное™ кристаллической решетки с/а и количества остаточного аустенита.
В качестве эталона принимали отожженные образцы исследуемых сталей. Макронапряжения определяли по смещению рентгеновской линии 211 на угол АОцкь-
После съёмки на дифрактометре согласно схеме, представленной на рисунке 2.2, напряжения рассчитывали по формуле:
Е0(20 - 20 )
а = у*-. (2.1)
2( 1 + 11)Бт~у
По изменению профилей рентгеновских линий (110), (200), (211) определяли содержание углерода в мартенсите, периоды а и с мартенсита и степень тетрагональное™ кристаллической решетки с/а. При расчетах физического уширения анализ профиля рентгеновской линии проводили методом