автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Разработка и исследование процесса динамического старения легированных пружинных сталей перлитного класса после изотермической закалки на нижний бейнит с целью повышения надежности пружин

Г\ и

Научно-производственное предприятие "Полигон МТ"

иоскслсгай ордена Ланина, ордена Октябрьской Равштцпл и ордена Трудового Красного Эшиени государственный тсхпз"оиз2 уиавврсзтвт кнанл Н.Э. Баумана

На правах рукоппсн

Воробьева Ирана Гоанадьпвва

РАЗРАБОТКА И ИССЯВДШАНИЕ ПРОЦЕССА ДИНАМИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ ЛЕШРШАННЫХ ПРУЖИННЫХ' СТАПЕЗ ПЕРЛШЮГО КЛАССА ПОСЛЕ ИЗЛтаШЕСКОЙ ЗАКАЖИ НА ШШЗЙ ЕЙНИТ С ЦЕЛЫ) ШВШЕШЯ НАДШ0С1Я ПРУВШ

Спвдааяыгост& 0Б.1б;СД - Матаядоваденае н термическая

обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на сойсяашк» учено! степени ' кандидата технических наув

Ыооква - 1993 г;

Работа выполнена в Научно-производственном предприятии "Полигон ИР," и в Московской ордена Jicmuia, орде: а Сктябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственно^ техническое университете им, Баумана.

Научный руководитель -эднг, доктор технических наук, профессор А.Г.Рахзггад-г.

, (финальный оппоненты: - доктор технических наук,

■ведущий научный сотрудник В. У.Егшноц

кандида? технических наук, начальник лаборатории '.'.'. Т.И.Луценко

Ведущая организация - Государственное предприятие

"Производственное объединение Н^аскогорский аавод им. Зверева"

> Зад ига диссертации состоится н ICi^/^eA. 1993 г • на заседании специализированного сове:а К 053.15.13 ¡¿эсковско-. го государственного технического .университета имени Н.Э.Баумана по адресу: 107005, Москва, Бауианская ул., д.5,

отаыв на автореферат, в одном экземпляре^''йвверенныЯ-печатью, просим выслать по • указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.З.Баумана.

йелаячие, присухствов«1.1», на оаците диссертации ааблаго-4ремснио должны известить совет письмом заинтересованных орггчизаций не имя председателя совета. Телефон для справок 263 - 65 - Н.

• Автореферат рааоглпи '* : .__;__^.1033 г.

Т'ЕНиПЖШЛ'АРЬ ОВДШОД

к. т. и, - л*.-^ I и.и.м-бпч

ТТияписаю к пэччгй €.C'S.0b. Обш..*. 1,0 'h.."ji.. Тиряк • ТОО

з'враз *' Типография ЙТГУ им. Н.Э. Баумана

ММШРСТАРЬ р

£3i1PûaAHHo:C СОХТЛ ' . Jj-— {. T. H. M'Wy I И.И.М-6

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие юшикоотрвви&ч нрддьнвля-ет все более высокие требования к прунтаам мадиц § механизмов. Необходимость поньшения стабильности н долговечней ущг/гил: элементов - одна из наиболее остр ах проблей шштойтрзс-пая. Среда различных методов ее решения, вклвчаюиих ■ термгтчее'куп и термомеханическуп обработку, особое место заштмзв? сп<щк) динамического старения (ДС) пружинных сталей, ■позволявшей буяесг» венно повысить весь комплекс механических свойств, но орб;!ципо сопротивление малым пластическим-деформациям в уело в лях кратковременного и длительного нагрутания, т.е. тех свойств, Штьтэ 'определяют'качество пружинных сталей и самих упругих эламамов.

Известен процесс № сталей/после ях закалки с образвйа-ниэм структуры мартенсита и отпуска. На его основе создащ технологические процессы упрочнящей обработки пруллл, чя.Ять из которых успешно внедрена в промышленность.

Однако не изучена возможпость использования ДС столой после изотермической закалки о образованием структуры шга^ го бейялта, хотя это структурное состояние имеет нёсоынвнлур' общность с получаемым в результате обычной закалки к нпзиог'о отпуска ~ термической обработки, для которой эффективное?!, динамического старения ужа известна. К тому го, непосредственно после изотермической закалки сталь додана и«ить значительно меныпуп' склонность к хрупкому разрушении, чем после обычной закалки н низкого отпуска. Кроме того, изотврмичя&йяя закалка отлетается рядом известных технологических прайму.-., ществ: возможностью реализации заданных размеров упругих мептов вследствие отсутствия деформации и коробления.

Есть данные, что при применении Езотермичоекой западни на нижний бейнзт с послэдущки отпуском в сталях достигайте« более высокий предел упругости, чем после обычиоЗ закалу и отпуска при равной прочности. Поэтому можно ожидать, что сталь после изотермической загадки а ДС при одновременной развитии процессов отпуска будет иметь выоокоз сопротив^а низ малым пластическим деформациям прп более высоком сог^б-тивлениз разрушению.

Учитывая сказанное, несомненно целесообразно примд'йгрт,

процесс ДС к пругшннын сталям, подвергнутым изотермической закалке на низший бейнит.

Цель работы. Разработка и изучение нового метода упрочня-ыдей обработта легированных пружинных сталей перлитного класса на основе использования процесса ДС плсла юс предварительной эзотерической закалки с образованиям структуры нижнего бей-кита.

■ , Научная новизна. Установлена связь ¡денду исходным структурным состоянием стали, получешшм после изотермической иди термической обработки и эффектом динамического старения. Показано, что оптимальное структурное состояние, обэспачяваа-лгае максимальный эффект улучшения свойств в результате днна-гдкческого старения, отвечает присутствию в основном нижнего байнита при небольшом количестве мартенсита и при минимальном содержании непревраценногр аустенита, что достигается после изотермической закьлки цри температуре несколько ни. э У,, 2 отпуска. Покаьано, что цри дешачаческом старании замедляется превращение остаточного аустенита по сравнони» с абитши отпускай при равных температурах. Определено, что высокая степень превращения остаточного аустеыта после изотермической закалки достигается в результате посад}, эщего отпуска в района 250-300 °С или применения холодной пластической деформации, что обеспечивает в условиях после,цуюого динамического старения достижение высокого уровня свойств прочности, но особенно сопротивления малым пластическим де-форшцщэд. Определены оптимальные значения основных параме- . ; тров динамического старания легированных пружинных сталей перлитного класса после изотермической закалки, обесяечива-; : ВД..9 достпкение высокого уровня упрочнения, особенно сопро-, тивления-малый шгаотическиы деЛормациям при повышенной сопротивлении разрушению.

Практическая ценность 'работы. На основе установленных закономерностей разработка технология нового процесса упрочнения пружин из легированных пружинных стакей, основашал на использование изотермической закалки, отпуска к дзшашчо-ского старения. Лроцэос ипробован при обработке пружин из старей БОКА, и 65С2Щ., используемых б конструкциях форсунки

и механизма автоматического отбывания борта прицепа. Показано, что этот процесс повышает усталстнуи прочность, умзпьиа-1зт воля-чину релаксации напряжения и в итого повстает эксплуатационную) надежность прузин. Указанные процессы рекомендованы для внедрения в соответствующей отрасли.

Апообация работы. Основные результаты работы долозинн- на краткосрочном семинаре "Новые стали и сплавы, ре-чимы их термп-ческой обработки", г.Ленинград, 1289 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, получено I авторское свидетельство на изобретение.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов и 6 приложений. Работа излогана на ПО страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок, 16 таблиц и список литературы яз 80 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность разработки и исследования динамического старения пружинных сталей после изотермической закалки на нижний бэйнит и-сформулирована цель работы.

В первой главе представлен обзор имеющихся в литературе данных по легирования д способам термической а юрмомехани-поской обработки, по влияния дан одического старения на струп-туру и механические свойства углеродосодерягатх пружинных сталей, закаливаемых на мартенсит.

3 СССР и за рубежом для изготовления пружин наиболее шл-роко применяются легированные стали перлитного класса ааргал-цозистые, хромомарганцевые,- кремневольдр&мовыа, кремкемарган-цовистые, хромомарганганцевоваиадаевие и другие.

Прузкны из этих сталей для упрочнения обычно подвергают закалке и отпуску или изотермической закалке. Для таких сталей как 65Г, 50ХФА, 50ХГ, 50ХГСА, 60С2, 60С2ХА и 65С2ВЛ характерна общая закономзрность изменения свойств в заппсимос-ти от условий закалк^-и отпуска/После отпуска при температуре, соответствущей достижении максимума предела у:гоугости, легированные стали обладают и наибольшей усталостной прочностью и максимальной релаксационной стойкостью..

Для некоторых пружинных сталей, особенно кремнистых, весьма эффективна изотермическая закалка с посладуэдим от-

пуском. Тамш способом нэшю получить сочетание высокого соп-{¡отивланая матл цтвтчвощи Деформациям с повышенным уровнем шшствчнос?в й раруой МЭ1ШШ (ЯШ*. ■ *

Весьма Щъжтт. ярдошшв Ькороотнрго нагрева для аокаака ирудаш дтодей. даЗд ярв йсгйяьзоваиш ТВЧ, либо нагрева при пропускании тока». В 810« случао измельчается зерно и фикссрустоя повышенная плотность Дофактоь строения. В ре- , {¡/.дътате .скоростной закалки яуттоя Нооь -комплекс свойств. БааШйся боле« даровому, времени Ш'рвм снижается обезугле- : рокий&№&» тая?» улуздае* свойства щрт; Отпуск с ис-иольабСШШвй скоростного ш'рева (влащре&тцуек) весьма эф-фокгвйей Дай ООЕышашш щ дтишюс^Гк вяэнестЕ, сопротивления заиэдлашшу разрушения' а усталостной щшчпостн отюс сталей ш сравкйШ о -ебнчяуи отпуекоы, .

Иршенйню. ШО й Других шшомадощ* тт Ж позволяет повысить сопр0?азле1шо разрушеням, предел уврурости ^ усталостную прочность ощш ях'ри'емвдаадад » вройшшвйт

восте вызывает ряд ТРУДН0О?ОД.-'.

Одной из разновидибсгей терчощшдаеекой обряйотка шляется мотсд даиь-адеского шр$Ш (М) Ш шуорл под жируя*.-'--

КОЙ, ЮТОрЦЙ МОЖОТ быть ЛОГЙО рйВДЯЗрЙЩг » 11рОШ ЛЯ!..?0СТи '«■. ■■•! непосредственно па малиностроМШвад «ркбороетроэтельном .'■• средпршшш. ДО значительно увшШЧШШ? ттрашаш® пластическим деформацшш (предел уцрумбуй), уе?вж?8У1?ув прочность я релаксаодгсвиую стойкости, предел ВИВОШВвШ дтш; •ушцьзает склонность к хрупкому разрулэШО, оюижю бДОкг Во-ушшгера и температуру перехода от вязкого обСТО/'.л^а к, хрупко« му.

При об-гяонешш причин повышения уровня мехаиМдРКК свойств в результате ДС трудно выявить одну глав куй Ш ИЗХ, Вероятно, речь вдет о получении в результате да особого структурного состояния, отличавшегося от получаемого в результату обнчкого отпуска, Это ст; /ктурное состояние, формирующееся и шоцесое ДС, связано, хщ( зде всего, о прямым, влиянием "свегскх" дасдо|щий, иоз1шкааша ь продрссе нагружония, «а мкграгш» атомов внедрения, на фор.млруэдуыоя дислокационную структуру и на условия, выделения карЯндов. В. итоге возрастает диснарс-нооть этих карбидов, изменяется.их морфология V ориентировка, их решотки при более равномерном распределяют,

Во второй главе приведено обоснование выбора материала, рояю.ш термической обработай и описям методики зкоперлман-та-ьных исследований. -

Объектом исследования бшш два широко примзнящиеся для изготовления упруга элементов ответственного назначения ло-гироваякио пруяинные стали перлитного класса БОХФА. а 65С2ВА, различающиеся по устойчивости переохлажденного аустенита в области температур бейнитного превращения и его кинетикой, , а такзсе по интенсивности процессов, происходящих при отпуске-.

По составу стали соответствовали ГОСТ 14953-79. В проволока из исследуемых сталей но было расслоения, количество прядасей, неметаллических включений был* в пределах ГОСТ на сталь высококачественную.

Предварительную закалку проводили с нагревом з соляной • ванне при 650-880 °С и охлаждением в масле и изотермическую с • выдержками при температуре несколько ниже п вше мартенситио'Л точки, которая специально определялась.

ДС и измерение механических свойств проводили в основном в условиях кручения..

Процесс распада переохлажденного аустенита при закалке исследовали в основном магнитным методом. Структурное состояние изучали с применением металлографического и рентгенографического .методов, а также электронной микроскопии.

Третья глава посвящена изучению влияния отпуска на механические свойства и структуру сталей 50ХМ. и 65С2ВА по ало обычной и изотермической закалка.

В первую очередь, былг изучена кинетика изотермического превращения переохлажденного аустенита в области температур бейнитного превращения и определены мартенсигнке точкл исследуемых сталей. Для стати 50Х4А Мн = 240, а для стала 65С2М -Мн =. 210 °С. Для исследова"ия кинетики превращения били выбраны температуры, позволяющие фиксировать различное структурное состояние сталей: I) кяхпий бейиат а остаточный аустешга -при изотермической выдержке вше Мд и 2) нартексит, шгаяй бейнит я остаточный аустенит, - при изотермической выдерик© ниже Мн. Это исследование было необходимо в конечном счете ■ для того, чтобы определить влияние исходной структуры и, в частности, присутствия в ней остаточного аустенита при раз-

личной степени его обогащения углеродом и, следовательно, при разной устойчивости к превращению, на уровень механических свойств, получаемых в результате ДР. Кроме того, для сравнения было изучоно'влияние сгруктуры, форглирувцвйся после закалки на мартенсит и последующего отпуска, в том числе и в условиях ДО.

Были определены степени .превращения густавнта в шшшй иойнит в сталях 50ХФА и 65С2БА, определяемые про-

должительностью изотермической вадвраки, отвечающие макси-мальноцу упрочнение цри температура нгае п высе Мн.

Элак'Гронномикроскоцичзскиы методом установлено, что в структуре таемневольфра^'шой стали после низкой изотермической' аахаши (температура изотермичесхой выдержки 200 °С в течение 1 ч) присутствуют щшсталлы шшнего бейнита, мартенсита, частицы <5 -карбида пластинчатой морфологии к остаточный аустошгг, имещи!. расслоено по составу, о чал: св"це~ тальствует расщеш.зние рефлексов от плоскостей с оданакошмя индексами на шкродифрактограша (в рефлекса остаточного-ау-стезшта).

Поскольку при Д) после изотермической з: залки неизбежно происходит отпуск, правда в более слоятах условиях чз-за одновременного действия напряжений от внешней нагрузки, чем баз этих напряжений, последний процесс изутадая для чрячне-'ния, тем более, что отпуск посла изотермической закалки на нижний бейнит изучен в весьма ограниченной степени, хотя он может быть перспективным.

Характер изменения механических свойств исследуемых сталей от температуры отпуска после изотермической закалки, независимо от температуры превращения в области точки ин, и после обычной закалки достаточно сходен, и хотя после изотермической закалки наблдцавтся свои особенности изменения свойств в процессе отпуска, максимальные значения пределов упругости обеих сталей ьосле изотермичеокоЁ аакалии и отпуска оказываются выше, чем после обычной закалки и отпуска. Кроме того, обо исследованные стала при достижении максимума предела упругости в результате отпуска после изотермической закалки имеют сопротивление хрупкому разрушении значительно шзе, чем после обычной закалки и отпуска (ом.табл» I). ■■• •

6 ! ■ ;

Тшлица i

Рдаятпто температуры отпуска на шштческке свойства сталей 50X4L я 65С2ВА-поело закалка по различный рвзпмгм-

Предварительная

термическая

обработка

------

j Температура [отпуска, °С

Свойства

i IL i

!WÍ% J¥j. TF&

i

Kí

Ша ! 'МПа {'»lila J Ша _i___» ' _i_

i fl

Сталь 50ХФА

Изотермическая загадка о выдержкой при 200 °С 60 МЕН.

Изотермическая закалка о вздерг тюй при ЗСО °С 20 мкн.

Закалка в масла

Изотермическая закалка с ьшэра-кой при:2С0 60 мйн•

йзотэрнпчасхат закалка с виязря-кой при ECO °с 20 мен»

Закалка в масло

без отпуска 250 300 850 400 450 500 '• без отпуска ■ 350 400 450. . без отиуска - 250 300 S50 400 4 50

Сталь 65С2ВД. баз отпуска 890 300 350 400 боз отпуска 300 .350 400 450 без отпуска 350 400 ' 450

610 610 5 SO 420 490 420: 460 460 420 470 420 730 660 570 4 SO 490 460

610 540 490 680 680 660 660 620 S70 680 555 520

360 51.0 560 750 770 830

700 680 650 355 625 740 740 700 535

180 510

5S0 420 320 420 540 560 570 230 400 520 460

510 760

eso

910

990 940

510 610 600 880

790 800 800 530 820 S80 890 875 720

420 530 620 620 670

880 1150 1220 1270 USO 1080 670 1010 910 9S0 SSO 1065 1160 II70 1085 1050 I00S

440 760

690 1140

730 ШО

540 ИЗО

6Ö0 860 S5Q ,£60

960

350 1180

500 ШО

810 1250

850 I2GO

1750 1660 1510 1370 1320 1260 USO 1300 1200 1190 1180 1940 1800 1640 1510 1430 1300

1920 1700 1620 1460 1380 1350 1330 1300 1270 1200 I3S0 5 1530 2 1340 20

8 6 3

3 ■i

14 23 20 21 26 22

R

4 2

15 10 32

6 10 8

5

14 14

11 13

12 1

По данным эдохтронномикроскошиеского исследования в ра-вультаго отпуска при 250 °С стали 65С2ЯА по<х.а низкой изотермической закалки теряется четкость кристаллов оС -фазы, а наряду с <? -карбидом присутствует цементит.

В четвертой главе приведены результаты исследования вли-чюгя ДО на структуру и механические свойства сталей 502Ж и 65С2М после обычной и изотермической зака-лш к определено влияние исходной структуры на уровень мэхшшческюс свойотв, по.г~гг1ао!.,.ый в результате ДС, влияние параметров которого было подробно изучено. На основании проведенных исследований следует считать, что оптимальным уровнем напряжений при Д5 сталей после изотермической закалки на нижний бейнит является предел тек>«стн при температуре да, а оптимальной продолжительностью - 40 миг.'.Именно поэтому все дальнейише обработки по типу ДО при исследованиях проводились в этих условиях.

Был исследован весь комплекс механических свойств, получаемый в процессе ¿той обработки для обеих исследуемых сталей после изотермической закалки и обычной закалки с отпуском. Напрякекия, действувдие в процессе ДС, в наибольшей степени сказываются не росте величины сопротивления малым пластячео-кам деформациям, меньше - на повывшишг уровня предала текучести и почти нэ влпявт на изменение временного сопротивления. Наиболее высокие значения предела упругости достигяятся в том случае, когда в течение всего процесса ДС в стали дей-ствугзт повышенные напряжения, когда степень их релаксации относительно небольшая, т.е. когда они в течение воэго про-цэсса ДС близки по величине к пределу текучести. Это маяно предположительно объяснить следующим образом,

В процессе ДС происходит перестройка и фиксирование дислокационной структуры, ориентированное выделение £ -карбида в поле напряжений от внеишей нагрузки, которое в этих условиях уравновешивает возникшие при этом упругие поля ми-кроискатаний. При этом,' чем вьаге уровень приложенных в про- ', цессе Ж напряжений, тем полнее происходит перестройка 'структуры. Нрл разгрузке образца уравнозешвашае напряже- : ияя от внешней нагрузки,'естественно, отсутствуют-, к поля млхроискакений проявляют себя сильнее, что к отражается на росте-уширения интерфр'евдиопной линии (Щ) (смлобл.2, 3).

Таблица 2

Структурное состояние стали 50X<tá после . изотермической закалки

Режимы термической обработки \%,со5> 1 Ша &мрад

I. Из, зак. при 200 °С В60 18,4

2, То же и отпуск при 250 °С 510 17,4

3. То же, что 1, а ДС при 250 °С 86 0 19,2

4. То ае, что 2, и ДС при 250 °С 1040 18,6

5. Из. зак. при 300 сС 610 15,3

6. То se и отпуск при 250 °0 650 1j,3

7. То же, что 5, е ДС при 250 °С 880 16,8

Количество Аост после указанных обработок в прадедах 5-7 /5.

Таблица 3

Структурное состояние стали 6БС2ВА поело изотермической зака"ки

; Режим термической обработки Tqpost Ша ^ост'^ At. «рад

I. Из. зак.'при 200 °С 280 16 18,9

2, То же и отпуск при 300 °С 380 12 15,4

3, То на, что I, и ДЗ при 300 °0 650 12 18,9

4. То же, что 2, я ДС при 800 °С 1100 10 16,8

5. Из. зак. при 300 °С 6. То же и отпуск при 300 °С 7. То жа, что 5, и ДС при 300 °0 320 420 620 25 13 22 9,6 14 13,6

1у.,га:цошп) с найлвдапетйся поолз отпуска при той яе темпера-^зэ, ко без напряжений. Бола предположить, что резудатирующий аушэриай ректор упругие полай мдкроиокатсвшй направлен прота-к-пэлзгао вшшшй нагрузка, действовавшей при „С, то при вы-' иоляоыяя шмтдущвх механических испытаний о нацружангэы в том ко направлении,. как - к при предшествующей ДС, микроискаае-будут псягЛтть дойстие внеаной нагрузки, е в стали в сте'.'ета будут развиваться процессы шкроидаотической

Ьггм ¥С1УЛ!0 пролполоки-елъно частично объяснить наблндаа-моч в р->зу.^т«гв ДС пудазтвекное' повышение предела, упругости по орттнйс п отпуском бел црвлокекия внеашёй нагрузки, учи-тяр?я различив в исходных структурных состояниях сталей.

Было исследовано влшигее исходного структурного состояния на уровень «оханичепкйх свойств оталей,.получаемый в ре-з;гл; тэт'.1 ДО (см.рис.1), !.<■ выявлены следующие закономерности:

1) Если в исходной структуре присутствует иартенсит, то ¿т;.~-знь достигаемого в результате ДС предела упругости ваше, чем при отсутствии•мартенсита в исходной структуре. Причем, в стата без остаточного аустенита в исходной' структуре влияние присутстеугаего мзртенсита меньше, и, соответственно, ыеньше различие зна !;чи'1 , чем п стачп с аустенитом.

2) Если в исходной структуре ость остаточный ауотенит (стаи.- 65СЙМ), то-уронен- достигаемого в результате Д} предела упругости -тем выше, чем меньше его количество в исходной структуре, поскольку все структурные изменения цра ДС проиохо- . дят в оС -фазе,

3) Ксяп з исходной структуре нет остаточного аустенита, то при равном значении сопротивление разрушению поо-л.е изотермической завалки и дз выше, чем посла обычной закалка, отпуска др. .

4) Если.в исходной структуре есть остаточный-аустенит, •то. црй максимальном значении ^оо? ■ после .изотермической закалки к ДС значения характеристики сопротивления разрушению выше, чем после-обычной закалки, отпуска и ДС.

Кроме того, проведанными-исследованиями доказано, что при ДС превращение остаточного аустенита идет менее интенсивно, чем при отпуске без прилоЕвния напряжений (см.табл.3).

К)

иог. ил.

«г,и СС ст.

Рис .Г. Влияние исходной термической обработки на а . П сталей 50Х4А и 65С2Ш. после ДО. Исходное состояние:'

------_ ' закалка и отпуск при 300 °С (ст.50Х5А) и при

250 °С (ст.65С2М. 12 % к^)-,

---- закалка и отпуск при 450 С (ст.бОЗМА) и при ;

, ЗЬО °С (ст.65С2М, 9 % Аоот);

—----- изотермическая закалка при 300 °0 (25 % Аоот> в

ст.65С2В&);

-- изотермическая закалка при 200. °с (16 % Аост в

ст.65С2Р1); <

то же и отпуск при Тд 0 (Э % А0Ст. в

. СТ.65С2ВА). " . " ' '

Эхо связано, по-вилшому, с большей дефектностью строения аустенита в условиях ДО, которая обусловлена деформацией ползучести в нем,'вызванной достаточно длительно действующими в этих . условиях напркдониялш при поваленной температур, а это.определяет большее упрочнение аустенита и затруднение процесса сдвига

ПИЛ -ПрЗВрШШНИЙ.

Таким образок, в результате ДО после изотермической закалки на шшгой бейнит по двум-исследованным, схемам, получен высо-каЗ когЛдЛекс прочностных свойств сталей, который, однако, в криизвольфра-ловой стали насколько уступает уровню, достигнутому Поело обычней закалки, отпуска и ДС, что связано с большим количеством остаточного аустенита в ае исходной структуре а замедлением его превращения irps ДС, но сопротивление разрушению сталей, обработанных по первому режиму, значительно превосходит д оотигнутое в последнем случао, так как изменяется механизм разрушения от вязкого к хрупкому.

В пятой главэ приведены результаты доследования влияния роллячных способов 'превращения остаточного ауств1шта статей после изотермической закалки на эффективность последующего ДЗ.

Известно, что остаточный аустевм может претерпевать превращение при низкотемпературном охлагдэнаи, в процессе пластической деформации и,, наконец, при отпуске. Были исследованы все эти три возможных способа превращения и оценена их эффективность для повышения сопротгиення кадим пластическим деформациям стали в условиях ДО после изотермической закалхг.

Обработка холодоа после изотермической закажи приводит в результате ДС к росту предздов упругости, текучести н временного сопротивления, но из-за высокой устойчивости остаточного аустенита к превращению в кремнзволъфрамовой стали нз очень значительно, .т вр& этом снижается сопротпвлониз разрушеш®.

Гораздо более зф^ектквным путей повышения уровня свойств прочности является пластическая деформация. Она кожег быть осуществлена в стага после изотермической эакалки, и притом со значительными степеням, из-за присутствия в ее структуре повышенного количества остаточного аустенита и достаточно пластичного нжклаго бейнита, но сравнена» о мартенситом эакалкн. Комплекс значений свойств прочности: = 1550 Ша, ^^ =

= 1630 Ша, ^ >= 1880 = 2120 Ша, - стали 65С2ВА, по-

дученный поме низкой изотермической закалки, пластической да-

формации кручений 5 Í н ДО дря 300 °С, является рекоржнш дай этой стали, при атом показатель сопротивления разруашт хотя и сниженный (/? ■ 2), но на уровне ft , полученного nocas обычной закалки, отпуска и ДС, когда уровепь предала упругости максимальный для этой обработки « IIS0 Ша.

Поскольку применение отпуска'посла изотэгг-жческой 8ак&л:ш повышает уровень предела текучести сталей и тви самый позволяет повысить уровень папразяний, двйотвугедк при .НО, то стали: после низкой изотермической, закалка, отпуска я ДС при 25Q имею® максимально высокий комплекс кеханичееаас свойств прочности я сопротивления раз рута шго, которое уге носит вязкяй ;га-■рактер. Хрсыванадиевая оталь: %t605- » Ю40 Ша, %)д£ =1180 Ша,^^ * 1380 Míía» a I67Ó Ша, ft- ~ 6. Крешшйвсш^раш« вая отшен - НЮ ШЬ\, ^^ « Х270 Ша, %3 =1530 Ша,

.» I6G0 !iQa, /1 в 2, Посла подоеявй обработки' дсстагаетсз-тй^окиЯ уровень свойств стали 65С2ВА и в уштях растяжения; &aoos г-. 2120 Ша, * 2350 Ша, С я Ш) 151а, = 3G ■<, # - 4,3 ' - й

Яо.дапшш эллктронпоиккроскопкческого исслвдувйяия лдо**» П5р"е ДС яря 250 °С стала 65С2ВА посла низкой ийо-гау^лесгой завалки и отпуска при 250 вызывает существенные тсцкой структур!. Tas, субзерщ ОС^ат поел« ДС оододтге« болея шлкеия, a ¡IX фрагментация более выраженной, чем после аналогичной обработки, но без ДО, что свидетельствует о пошаге-г. тшп плотйостя дислокаций я их сиеденри я оубгр&шздны, на ко торит овд я закрепляются под действием напряхфний от внешней нагрузки в условиях повытаяшяс температур, ...

Степень релаксации напряяещй в сталях преде вязкой яго-тер>йпес?:ой закалки, отпуска я ДС достаточно ниекая, но прп Применении пеегошш* повторящ пиклрв отпуска я ДС шяшо 00« лучить еще более япякур степень релаксации 'щшряадчвй, Однако пря г)том снедается сепротшшвнвв разруиенятр, которое ггрчобрй-Tps? хрудгшЯ цйрзкт'р, вероятно, «з-за дгЭДдапмоюдоо старения, Однрно урояеи 1 свойств прочности достаточно íiílcoftufi:

'h,QOT v П!4° Щп- • 1410т> * 1600 £ »•

' Í7P0 Щя, » xont ч йод», чт вря всполмотоняи допел г

i ДО Л'-J ) 1»ЛЯ0?аП9вК0й Я«фрмайии, - ■

tsiew «ipft«fW, Ой п*чудьтатам йсслвдоввяиЯ моггао заклю— , чк'гь, что «швмальчим упро'птяпячй обработки легкро-

вглшх ирузшннкх сталей перлитного класса является: изотермическая закалка при температуре ниже Мн, отпуск при 250 °С и ДС при' той же температуре в течение 40 мин и напряжении, равном пределу текучести. В этом случае достигай:зя макоималь-ннй комплекс механических свойств пружинных оталей перлитного класса.(50ХФА, 65С2М),

Йег-.так гл-;Г~ посвящена промышленному опробована опытных партий прузшны форсунки из стали 50ХФА и пружины механизма автоматичоского открывания борта прицепа из. стали 65С2ВА.,тер-?лпчески обработанных по найденным оптимальный режимам с при-кекзнкэм изотермической закалю:, отпуска и динамического ота-ренпя, п разработке рекомендуй по изшнешш существующего тэхлоЛогическсго процесса.

Испытания показали, что пружины, обработанные по опытной технологии, имеют коныпое-коробление в процессе, зшашки, что ' позволило исключить трудоемкую операцию правки цруит, и меньгаув усацку при циклическом нагружекии.

Изменения к технологическим процессам рекомендованы к внедрению на Челябинском моторном заводе и Ороком заводе тра-itropia-LX прицепов.

•ВЫВОДЫ

I. Установлена связь между исходным структурным состояни-«м стали, полученным поелг термической (изотермической) обработки и яф.}«ктом ДО. Показано, что оптимальное структурное состояние, обеспечивашее высокий уровень упрочнения и повышение сопротивления разрушения, достигается в результата низкой изо-тернической закалки и отпуска. По данным электронной микроскопии это структурное состояние отвечает пересыщенному C¿ -твердому paciBojy (мартенсит и нижний беРкит) как матричной фазе, в которой располагаются частицы & -карбида пластинчатой морфологии при сниженном количестве остаточного аустенита. Так, комплекс механических свойств стали 65С2ВА после изо-• термической закалки, отпуска и ДС при 250 °С ( =» 1180 Mía, ipQJi = 1270 МПа при (I 9) значительно превосходит получаемый после обычной.закалки'и ДЗ,. и тем более, после стандартной термической обработки, а.при использовании вместо отпуска пластической деформации значения прочностных свойств

оказываются еще более высокими: 1530 Ша, к 1б?о

Ша, но при сниженной сопротивлении разрушении ti » 2.

2. Изучена кинетика бейнитного превращения наиболее па-роко применяемых пружинных сталей перлитного класса Е024Д. н 65С2ВА. в области тшшератур, близкой к после предварительной аустенизадии при 850-850 °С.

3. Установлено, что максимальному упрочнению и, в первую очередь, сопротивлению малым пластическим деформациям сталей 50ХФА и 65С2ЕА после изотермической закалки отвечает практически предельная степень превращения переохлажденного аустенита при уменьшенном уровне дефектов кристаллического строения.

4. Установлено, что совмещение изотермической закалки о последующим отпуском позволяет достичь наиболее высокого сопротивления малым. пластическим деформациям, чем посла обыч- ' ной закалки и отпуска, при повышенной характеристике сопротивления разрувотш.

5. Определено влияние основных параметров динамического старения легированных пружинных сталей перлитного класса поо- -ле изотермической закалка и установлены их оптимальные значения* рбвспечпЕЯ.тЕ^е максимальный уровень мзтшшческях свойств,

6. Разработана технология ,-ового процесса упрочнения прузшн из сталей 50X44 а 65С2ВА, основанная на использовании изотермической закалил, отпуска и динамического старения. . Процесс опробовал на прунинах, используемых в конструкциях Зорсуыкл и ивхаяизиа автоматического открыгапая борта прицепа. Показано, 4ío зтот процесс повышает эксплуатационную надежность, усталостную прочность, уменьшает осадку. Указанные процессы рекомендованы дяя внедрения в соответствующей отрасли. ■

Основное содержание диссертации отражено в работах:

1, Воробьева и.г,, Рахитадт а.г. Динамические старение дружинной стали 65С2ВА. после изотермической закалки // Известия вузов. Иатшострооние. - 1989 - № 4, - С. 90-94.

2, Воробьева Й.Г., Рахитацт а.Г. Влияние режима предварительной термической обработки на механические свойства стали 65С2БА после динамического старения // Известия вузов. Машиностроение. - 1989. - » 6. - С. 81-84.

'3, Гмшт&в? Воробьева.ИЛ'. Динамическое старение ирг-кайвюс отаягЯ й вйлшбв // Цощв отадн и сплавы, режимы ех деляческой обработки; краткосрочного семинара.'

йентогра», 1£89.~ С. 6 ~ 8.

4. Л. с. 1539220 СССР, Ш14 С 21 И 1/78, 9/02. Способ тердагоскоИ обработки углеродястюс нрумШИйс сталей* легированиях врекйкем / А.Г.Ратяяадт, И£.Варобъв№ (СССР)/ // Ошрития, кеобрв1еа«я,..* -1950.- й 4« ' • .-•'.'■■"