Формирование гетерофазной структуры в низколегированной стали применением инновационной технологии термической обработки «Quenching and Partitioning»
В. И. Зурнаджи$^{1}$, В. Г. Ефременко$^{1}$, В. Г. Гаврилова$^{1}$, Р. А. Кусса$^{1}$, А. В. Ефременко$^{1}$, В. В. Кудин$^{2}$, М. В. Помазков$^{1}$
$^{1}$Государственное высшее учебное заведение «Приазовский государственный технический университет», ул. Университетская, 7, 87555 Мариуполь, Украина
$^{2}$Запорожский национальный технический университет, ул. Жуковского, 64, 69063 Запорожье, Украина
Получена: 18.04.2018; окончательный вариант - 17.10.2018. Скачать: PDF
В статье описаны фазово-структурный состав и механические свойства низколегированной стали 60С2ХФА, подвергнутой обработке «Quenching and Partitioning» (Q-n-P). Режим обработки включал: а) аустенитизацию при 880°C; б) закалочное охлаждение до температуры «Quenching» (240, 200, 160°C) в ванне с расплавом сплава Вуда; в) выдержку при температуре «Partitioning» (270, 300°C) в ванне с расплавом ПОС-61 в течение 300–3600 с для перераспределения углерода из мартенсита в аустенит; г) окончательное охлаждение на спокойном воздухе. Установлено, что Q-n-P-обработка приводит к формированию мультифазной структуры, состоящей из мартенсита отпуска, бескарбидного нижнего бейнита и остаточного аустенита. Лучшее сочетание свойств достигается при закалке до 160–200°C с формированием 50–70% мартенсита и последующей выдержке при 300°C в течение времени, необходимого для завершения бейнитного превращения (300 с). В этом случае концентрация углерода в аустените повышается до 0,95–1,05%, что сопровождается ростом объёмной доли остаточного аустенита до 19%. После такой обработки достигается высокая прочность (предел прочности — 2000–2100 МПа, твёрдость — 52–54 HRC) при повышенных пластичности ($\delta$ = 4–6%, $\psi$ = 4–19%) и ударной вязкости (KСU$_{20}$ = 59–67 Дж/см$^2$). Разрушение Q-n-P-обработанной стали при динамическом нагружении происходит по преимущественно вязкому механизму, сочетающему квазискол с образованием ямок вязкого отрыва. Увеличение времени выдержки на стадии «Partitioning» приводит к снижению уровня комплекса механических свойств, что связано с уменьшением содержания остаточного аустенита до 11–12%, предположительно, за счёт превращения обогащённого аустенита по бейнитной реакции. Это сопровождается дополнительным повышением содержания углерода в остаточном аустените до 1,28–1,32%.
Ключевые слова: Q-n-P-обработка, прочность, пластичность, мартенсит, аустенит, бескарбидный бейнит.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v40/i12/1603.html
PACS: 61.72.Ff, 62.20.M-, 62.20.Qp, 64.75.Nx, 81.05.Bx, 81.30.Kf, 81.40.Gh