Повышение конструктивной прочности Cr-Mo-V сталей методами термической и термомеханической обработок

• Автор: Нассонова, Ольга Юрьевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Легирование высокопрочных конструкционных сталей

1.2. Термическая обработка высокопрочных конструкционных сталей

1.3. Термомеханическая обработка конструкционных сталей.

1.4. Коррозия конструкционных сталей

1.5. Постановка задачи исследования.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Исследуемые стали

2.2. Термическая обработка сталей Х1МФА, Х2М1ФА,

2.3. Исследование превращения переохлажднного аустенита в изотермических условиях
2.4. Термомеханическая обработка стали Х2М1ФА.
2.5. Методика исследований
2.5.1. Металлографический метод.
2.5.2. Электронная микроскопия
2.5.3. Дюрометрический метод
2.5.4. Механические испытания на растяжение.
2.5.5. Механические испытания на ударный изгиб
2.5.6. Фрактографический анализ.
2.5.7. Дилатометрический метод
2.5.8. Термометрирование
2.6. Определение температур Ас, Асз и М исследуемых сталей
2.7. Методы исследования коррозии металлов в электролитах.
2.8. Определение погрешности измерений
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В КОНСТРУКЦИОННЫХ СгМоУ СТАЛЯХ.
3.1. Влияние температуры нагрева на размер аустенитного зерна.
3.2. Исследование кинетики распада переохлажднного аустенита при
непрерывном охлаждении
3.3. Структурные превращения сталей Х1МФА, Х2М1ФА, Х1МФА при различных режимах термической обработки
3.4. Исследование ударной вязкости сталей Х1МФА, Х2М1ФА, Х1МФА
3.5. Выводы.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ РАСПАДА ПЕРЕОХЛАЖДННОГО АУСТЕНИТА В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ В ОБЛАСТИ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ И ФОРМИРУЮЩИЕСЯ ПРИ ЭТОМ СВОЙСТВА.
4.1. Изучение кинетики распада переохлажднного аустенита в изотермических условиях в области промежуточного превращения.
4.2. Исследование коррозионной стойкости стали X1МФА.
4.3 Выводы.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СТАЛИ Х2М1ФА
5.1 Исследование влияния параметров термомеханической обработки на структуру и значения механических свойств стали Х2М1ФА
5.2. Влияние параметров термомеханической обработки на коррозионную стойкость стали Х2М1ФА.
5.3. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При отпуске сталей, закаленных на мартенсит, протекают следующие процессы: перераспределение углерода и азота в мартенсите; распад мартенсита с образованием карбидных выделений; превращение остаточного аустенита; выделение дисперсных частиц специальных карбидов и карбонитридов; полигонизация как вторая стадия возврата и рекристаллизация ферритной матрицы; коагуляция карбидов; перераспределение легирующих элементов и примесей; развитие специфических процессов необратимой и обратимой отпускной хрупкости [6]. Отпуск в районе отпускной хрупкости 1-го или 2-го рода ведет к повышению порога хладноломкости без снижения вязкости в вязком состоянии, что говорит о зерно-граничных процессах, вызывающих эти виды хрупкости []. Для улучшаемых сталей оптимальное сочетание прочности, пластичности, положения порога хладноломкости и величин ударной вязкости достигается отпуском при 0—0° С [, ]. Более высокая температура отпуска (0— 0° С) ведет к повышению порога хладноломкости, что обычно объясняют протекающей при этом рекристаллизацией ферритной матрицы [6,]. В сталях с добавками титана, молибдена, ванадия или вольфрама при повышении температуры отпуска после обычного разупрочнения, вызванного распадом мартенсита и коагуляцией частиц цементита, твёрдость возрастает. Это явление, обнаруживаемое после отпуска при 0 - 0 °С, называют вторичным твердением. Из работы [1] известно, что в иизкоуглеродистой стали (0, % С) пик вторичной твёрдости появляется при 0,1. V или 0,. Сг. Причины вторичного твердения - образование кластеров из атомов легирующего элемента и углерода и замена растворяющихся сравнительно грубых частиц цементита значительно более дисперсными выделениями специального карбида (НС, УС, МС или ^2С). Весьма важно, что во время вторичного твердения параллельно с ростом предела текучести увеличивается и вязкость из-за растворения сравнительно грубых частиц цементита []. Первые выделения карбида УС наблюдаются после отпуска при 0 °С. Легкое зарождение карбидов при отпуске мартенсита приводит к образованию частиц, многочисленных и весьма разнообразных по размеру, форме и составу, при этом зернистые продукты отпуска мартенсита имеют более низкий порог хладноломкости, чем пластинчатые продукты распада аустенита. Понижение порога хладноломкости, наблюдающееся при увеличении прокаливаемости, является результатом образования продуктов отпуска мартенсита на большем сечении, в предельном случае — по всему сечению [6,]. После выделения из матрицы стали специальных карбидов наступает стадия коагуляции карбидной фазы, чему способствует повышение температуры отпуска до 0 °С [6]. Для конструкционных легированных сталей весьма важно, что специальные карбиды выделяются при высоком отпуске в более дисперсной форме, чем цементит [-]. Это обеспечивает повышенную вязкость, так как микропустоты (очаги разрушения) зарождаются около мелких частиц специального карбида труднее, чем около более крупных частиц цементита []. Качество закалки сильно сказывается на свойствах стали после высокого отпуска, однако по влиянию микроструктуры на склонность к хрупким разрушениям конструкционных сталей нет единого мнения. Принято считать, что чем более неоднородна и гетерогенна микроструктура, тем больше локальные концентрации напряжений и деформаций при небольшом общем их уровне и тем больше склонность к хрупкости [,]. Рядом исследований [, -] установлено, что наиболее высокие значения ударной вязкости в конструкционной улучшаемой стали при заданной прочности получаются при закалке на мартенсит. Отрицательное влияние промежуточных структур на свойства конструкционной стали сказывается в понижении значений ударной вязкости. Некоторые исследователи считают, что в закалённой стали нежелательно иметь только структуру верхнего бейнита, структура же нижнего бейнита на свойствах стали не сказывается []. В работе [] отмечается, что, когда в структуре появляются продукты промежуточного превращения переохлажденного аустенита, происходит снижение комплекса свойств металла. При этом наличие бейнита влияет на сопротивление распространению хрупких трещин в изделиях больше, чем на характеристики прочности и пластичности.