автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Роль физико-механических и технологических параметров в формировании структуры и свойств новой стареющей стали Н23Г2ЮТ2

[Б ОД КИУВСЫШЙ ПОЛ1ТЕХН1ЧНИЙ 1НСТИТУТ

На правах.рукопиоу УСЬКССВА Натал1я ОлексШна . УМ 669.017.3.001.5:669.15 24 295:620.1.052:536.424.11

РОЛЬ Ф13Ш0-МЕХАНГПВД I ТЕХНОЛОГ НЮГС ПАРАМЕТР 1В В Ф0ШУВАНН1 СТР/КТУРИ I ВЛАСТИВ00Т1 ново! СТАР1Ш01 СТАЛ1 Н23Г210Т2

Спец1альн1сть 05.16.01 Мвталоведення 1 терм!чна обробка мотал1в

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацГТ на здобуття вченого ступеня кандидата техн!чних наук

КиТв - 1994

Дисертац1сю е рукопис

Робота шконана на кафедр! "Загально? ф!зяки та ф1: •твердого т!ла" КиУвського пслл1техн1чного 1нституту

0ф1Щйн1 опоненти:

СИДОРЕНКО" Серг1й 1ванович

доктор ф1зико-математичних наук, професор

ОШКАДЕРОВ Стан!слав Петрович

доктор ф1зико-математичних наук, професор

Ведуча орган1зац!я АНТК 1ы.О.К.Антонова

Захист дасертацН в1дбудеться "13. ". червня. 1994 р в _ годин, на зас1данн{ спец!ал1зовано1' рада К 068.1 по, щшсудаенню вчешх ступен!в КиУвського пйл!техн1чного 1нституту за aiфecoю 252056, ы.КШ'в-56, пр.Перемоги 37, К1П, №

3 дисертацШюю роботою ыошш ознайоьштиоь в б1бл!от 1нституту. Ваш в!дгук, зав!ренмй гербовой печаткою, проса надоилата за вказанноа адресов

Автореферат роз!сланий II травня 1994 року

Вчений секретер опец!ал1зовано V т,н*> Д°Чент

г.е.Федоров

А Н О Т А Ц I Я

Мата роботи. Мзтою дано'1 робота е досл!даання процессу-' 1эрвтвороншт у сталях на Те-//с основ!, вивчэшя впливу на-пшост! логуючпх 9л9мэнт}в II, А1 на ц! процзси, роз-

эобка х!м!чного складу, а такод обгрунтування способу тарм!ч-ю! обробки стал! на основ! система

Встановлона мэта досягалаоь поол!довшш р!шанням наступ-шх задач:

1. Досл!даання процос}в пэрэтворання у сталях.

2. Биечэння впяиЕу А/с, / \п, ,Т1 на к! на тику у-*/, [эротЕорэння в стал}: а/ при охолоджэнн!; б/ при дэформац!У; >/ при эхолодаанн! ! даформац! У.

3. Розробка х!м!чного складу стал!, який забазпэчуе влсо-:! пластичн! властиност! при обробц! тиском за рахунок посту-ювого у творения мартансита деформацН при зб!льпшт! ступэня ¡эфорлац!!'.

4. Вивчання впливу структурного мэхан!з1лу паратво-191ШЯ на махан!чн! якост! стар!ючих сталай з мэтоп одаржаяня •исоких аксплуатац!йних характеристик.

В дисартац!йн!й робот! до захисту виноояться наступи} придания:

1. Ефакт еплиеу лагуваннягл Мп, Т«.', А1, який полягае в одэелэнн! мартанситного паратворання охолодашння та глартон-. итного паратвор^ш деформацИ, що забазпэчуе збэрежэння пла-тичних якостай стал! при' обробц! 1? видавлюванням у виеоко-гцних Ба-Л^ -Мп-А1-Тй сплаЕах мартанситно-ауот9н!тного кла-

у.

2. Нова стартюча сталь Н23Г2ЮТ2, в як!й моялива рэзл!за-'

ц1я широкого спектру отруктурних стан!в I махан1чних влаотиво-стей за допомогою зм!ни опособ!в тарм!чно*' обробки, а такоа технолог1Чн1 ракомандац!¥, як! дозволяють одераати аналог!чн! сханз 1 доя !нших старЮТих сталей аустенитного, ыартанситкогс 1 мартанситночаустенитного клас!в.

. 3. Кореляц!я кехан!чнвх якоотей мартенситно-аустен1тних сталей та 1'х структурного отану, одержаного в результат! фазового наклепу та стар1ння 1 забезпечуючого маковмзльну пластич-н!сть.

' ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА. РОБОТИ

Актуальн!оть проблема. В тепар!шн!й чао для виготовланш: формоутворюваних деталей пресформ лиття п!д тиском оплаз!в кс-льорових метал!в' застооовують штампов! отал! цартанснтного класу марок ЗХ2В8Ф, 4Х5М&С, 4Х5В2ФС, ЗХЗМЭФ, 4Х4ИЙС та !н. Але, от1йк!оть цнх оталдй до ооновних еид!в руйнуЕань.формозм! н! 1 технолог!чн!оть не задовольняють зростаючих вимог про мислоеост!, що змушуе розробляти нов!, б!льш ефектиЕн! матер1а ли-! способа ¥х обробки.

Потенц!ально паропактиЕним в.цьому в!дношенн! е розробле-ний в оотанн! роки новий клао безвуглецавих сталай-мартенситно аустан!тн! стар!юч1 стал! Н26ЮТ2Б, експлуатац1йна от!йк!оть яких в!дпов!дае р!внщ мартанситностар!ючих сталей { в дек!лька раз!в переЕажають традиц!йн1 штампов! отал1. За пор!внянням з мартенситностар!ючими сталями, як! м1стять Еелику к1льк!сть деф!цитних легуючих еламант!в /Со, Мо,\У/ мартенситно-аустен!а н! стал! можна вважати економнолагуючими. Ала, можливост1 вико рястання матер18л!в даного класу обможуютьоя Ух недостатньою тахнолог1чною пластичною. В цьоэду Е1Дношонш стал! на осноег

-ÑL-Ш, що волод!вть комплекс ом таких влаотавостой, як над-астичи1оть, здатн!оть до зм!цнання, дужа паропактлвн!. Биб!р рганцп, як добавки до зал!зо-н{1солово¥ основа пояонюзться ет!в1отю, по-паршо, вплпвати на мартенситнв паратворвння охо-дкання t доформзцП, а отго, на холодна впт!снання стал! t Ебмь П м!цност! ,.досягнон!й при остаточному стар!нн!, по-уго, знизита варт!сть оталэй за рахунок частково? зам!ни hí-ля г.ярганцвм.

Наукова новизад. В робот! впаркэ показано, що в сплавах -//¿-Mn-AI-7¿ зростання ем} с ту марганцю при одночасному вншанн! окладу н1кэлп в прзеутност! алшИПю, титану, прпзво-ть до подавлоння мэртанситного поратвороння охолодаання 1 ртанолтного паратворання дв$оркад!У, встаноЕлано, що в иар-нситно-оустонятних сплавах, Ем!щуючих I-2J? марганца в 1итар-1л1 тампаратур Мд -Мн /473-248 К/ мартансит, утворений при (форт.гац!Í, забазпэчус додаткову ралаксац!ю напруг, зн!мас ло-1льну паранапругу t попорэдяуо зароддування або розповсюдзшн-I тр!щии, забазпачуючи максвмальну плаотичн!сть, впаршэ впв-)н! отруктура 1 властивост! зварнаного аустан!та в стар!ючих швах на зал!зон!калвв1й основ! в залежност! в!д умов I ■ рруктурного махан!зму поратворения. Показано, що маханГчн! тастивост! фазонаклапаного f рокриатал!зованого зварнаного ?стан!та на заложить в!д його структурного типу. В1дм!нност! в-эхан!чнпх властивостях фазонаклапаного аустан1та проявляться !сля аустен!тно17о стар!ння. Максимальною м!цн1стю I плаотич-1стю в цьому випадку волод!с аустан!т з високою диспансарн!с-о кристал!в: диспарсний голчатий ауствн!ту впаршэ запропонова-а нона сталь Н23Г2ЮТ2, яка дякуючи широкому спектру реал1зую-их на н!й структурних стан{в /втд матастаб!льного аустан!та

до мартенсита/ I вдалоцу сполученню легуючих елеыент!в, волод васоки[Д! технолог!чними t оксплуатац!йними властивостями.

Практична значения робота. Розроблена ыартенситно-ауоте-н!тна стар!юча сталь Н23Г2ЮТ2 волод!е задов!льним комплексом тахнолог!чних та експлуатац!йиих властивостей. Промислов! ви-дробування на ряд! Шдприсыств показали, що експлуатац!йна OTtËKicïb t не трументального оснащения /пресформ лиття п!д тис-ком алюмШевих аплав!в/, виготовланого з hoboï стал!, у 2-3 рази вищэ в пор!вшпш! з стандартними штамповими сталями ЗХ2В8Ф, 4Х5В2С.

АпробаШя робота. Результата роботи допов!дались та обго-ворювались на У Республ1канськоцу оем!нар! /m.Khïb, 1987 р./; Всесоюзн{й конферанцН' "Структура та метода досл!дження легуючих оталей" /u.Khïb, 1991 p./; I Воессюзн1й конференцП "тео-р!я i практика процао!в одеряання б!метал!чних та композиц!й~ них в!длмвок" /m.Kbïb, 1991 р./» Всесоюзн!й конференцП "По-зап!чна обробка ыатал!в" /m.Khïb, 1991 р./.

Дубл!кац!К. За матер1алами дисартацП опубл!ковано 7 нау-кових роб!т.

Обояг та структура диоертаиН. Дясертац!йна робота викла-дена на /63 стор!нках друкароького тексту. Складаеться э введения, шести глав, висновк{в по робот! ! додатка. Робота включав таблиць, малюнки^б!бл!ограф!ю з найменувань/^'

змют роботи

У парпПй глав} проведено анал1з л!тературних даних э ыартенситностар!ючих-сталей. Розглянуто, ЕСтаноЕлэне в ряд! ро-б!т, cxoalcïb сплавtв на зал!зор1келев1й. та зал!зомарганцев!й

онов! в стан! р1вноваги I при фазових паретвораннях, 1 думка ро мошшв!сть зам!ни н!каля марганцем. Про та» ця шкляв!оть адостатньо вивчана в мартенситностар1ючих сталях.

Анал!з л!таратурнйх данпх св!дчитъ про та, що ка£б!льа эропоктввноп системою для створения'високом!цнях мартаноитно-устон1тнах сталай о система Бо-А^-Г/л-И-Т!. Характер сп!ль-ого впливу алгом!н!я { титана в сплэеэх Га-Л^на гЛкат;;-у пэратворения охолодашшя 1 деформацН ! структу-

у мартеноита на описаний. 3 анал!зу л!таратурз виходитъ, що а!ц!йована деформацию ^паратворайня в оталях перах!д-эго класу можа приводим до значного Шдвздення ялаотзчнос?! этер!алу. 3 публ!кац1й оотанн!х рок!в в!домо, що карупчимэ-эн!змом / ^ ператворання, мояна раал!зувати р!зн! типа эртеноитио-аустен!тних ! аустен!тних структур 1 впливати на шш!чн! властивост!-сталей. Ца дозволяв розробляти нов! опо-эбн попародпьоК 1 зм!цнюЕально1 тарм!чно1 обробкп. Дуна мало эб!т присвячаних впливу нових споооб!в тарм!чно! обробка /фа-5еого наклепу, ракр)стал!зац1'// аустен!тних оталэй на заявлять властивоотей в!д структура звернаного ауотен!та.

На п!дстав! данях по д!аграмах стану систем Ге-М, Ге- Мп, )-№-Мп, а також анал!зу л!таратурних даних по мартеноитао-гстен!тним стар!ючим сплавам сформульована мета досл!джень, и полягас у проведанн! систематичного досл!джання по визна-)нню облает! сполук сплав!в Га-/^1-Мп-А1-Т!, перспективно! для :норення мартен(Лтно-аустен!тних сталей 1 з обгрунтування спо-)61е зм}цнення з використанням перетворання. '

У друг!й глав! описан! досл!дн! матэр!али та методика шробувань. Дослтднг сплави еишшвляли в вакуумних

1дукц1Йних печах у вигляд! злитктв по 5 ! 60 кг. Стал! виплав-

ляли в в!дкритих !вдукц!йних печах по 100 1 150 кг. Злитки го-могвн1зуЕвли при 1423 К, 10 годин, кували та прокатывали на прутки '-р! зного перетяну, Попередня терыообробка заготовок з уето» вир!внювання розы!ру зерна зак±нчувалась в закалц! в!д 1273 К для одэряакня аусган!чно1- структури. Нагр!вання 1 ста-р!вдя зразк!в зд1йсшаэели в терм!чних печах, в соляних ваннах, Шэздке нагр1Еання /&з иеидк!стями б1лыле 10 К/с/ зд!йонювали зануренням зразк!Е у розплав свинцю. Швидк!сть нагр!вання при цьому рагулгавали тоещиною зразк!в.

К!нетику фазових перетворощ» вивчали д1латоматричним ! магн!тшш методом на д!латоматр! УВД 1 на ан!80метр! Акулова п дкференц!йн!й матодиц! у пол} 2,4*10^ к/и.

,М1кроструктурн! досл!дження зд!йснювали на ы1кроокоШ «/^ео^ЬоЬ< Е щтервал! зб!лыаенъ 100...1000 крат. Травления шл!ф!в проводили у насичаному розчин! п!криновоУ кислота в ети лов ому спирт! 1 у 3$ розчин! азотноК кнслоти в гл!церин1.

. Ел9ктронном!кроско.п1чн! досл!даення проводили на м!кроскоп! 7 ЕМ-ЮОСХ. М!кроренгеноспактральннй анал!з зд!йснювали за до полого» приладу Ы2 -46 "Саыаса" 1 п Зи^ег^гаЬе.-733". Ренгено граф1чний фазовий анал1з, визначення структурних параметр!в оплав1в проводили на установц! ДРОН-2 в Си%, - випром!нюванн!.

Характеристики кНцност! /мака м!цност! , межа теку-чоот! б- д^/ I пластичност! /в!дносна подовяешш , в!днос не' звужання / визначалм по ГОСТ 1497-73 на машин! Р-5. Вип робували по 3-5 однотипоеих зразки. ТЕерд!сть зразк1Е Еим!рюва ли по Рокваллу на твердом!р! ТК-2ГЛ 1 по В(ккарсу на твордом1р! ТП-7р-1. М1кротЕерд!сть структурних складових сплпе!в визнача ли на ПМТ-З на менша, н!ж у 10...15 полях эору при навантаяенн ыасою 0,050 кг. Ударну е'язк^сть визначали по ЮСТ 9454-70

ри випробуЕаш!! зразк1в з (_/ под!бним надр!зом типу I 1 7 на ШТНИКОЕОМУ кону о! МК 30.

У трат!Й глав! еивчэн! законом!рност! впляву н!кэля 1 маринад) на к 1 но тику, махан!зм ! морфолог1га продукт!в оротворень при охолодяеин{ ! доформац!I з сплавах оистэкз Гэ-//!-Мп-А1-Т1, як! сп!дставою для створокня новях стар!ючях талой. Вязначона область сподук, парспактиЕна для розрсбка :ових стар!ютах сталей з нязьким вм!стом н1яаля.

Для вязначения оптимального сп!вв!дноЕ:ення н!кэля ! мар-анцю в розроблюваному склад! ново? марг9ноигао-аустон!тко! тар!ючо'1 стал! досл!дшша сар!я сплав!в оистемв Га-М-Мп-АТ-!, як! м!отять 0-12$ марганцю при оумарному склад! н!калю ! радицШшх для мартаноитно-аустен!тш1Х сталей отар!ючих доба-ок: 1% алюм!Н!ю 1 2% титану.- Шсля загартування в!д 1223 К труктура досл!дних сплав!в складасться з аустен!та.

Вивчано вплив сп1ве1днопшшя Школя i марганцю на к!нати-у мартёнаитних паратворань при охолодаанн! 1 деформацН. Мар-анець в приоутност! алюм!н!ю 1 титану оуттсво вплввае на к!-этику мартаноитного парэтворання охолодяеня /мал.1/, парава-аючи його, що виявляетьоя у знижанн! температуря Мд /в!д . 65 К для сплава Н27ЮТ2 до 243 К уоплав! Н23Г2ЮТ2 ! до Тампе-атур шшче 77 К при склад! марганцю б!льше 2% 1 зб!льшенн! !лькост! остаточного аустен!та. Виявлано, що'афокт подавлен-я марганцем в при су тност! алюм!Шя ! титану атарм!чного мар1-еноитного перегорания в сплавах Га-иЛ-Мп-А1-Т! оильн!иа, !ж в сплавах К!натичн! залажност! мартанситно^о

еретворання даформацП' сплав!в Н27ЮТ2, Н24ГОГ2, Н23Г2ЮТ2 вия-или, що у безмарганцевому сплав! Н27ЮТ2 ! сплав! з вм!щанням арганцю до 1% Н24ЮТ2 мартанситна поретворення дофорглчц!г

розвивавться !нтеноивно. При ступенях деформац!¥ 46-575? к!ль-к!сть мартенситу досягао 65/2. При вм!ст! марганцю 2% /сплав К23Г2ЮТ2/, при тих же ступенях деформац!У мартенситне пере-творання деформац!¥ плавно розЕИЕаеться 1 к!льк!сть мартеноиту досягас 36/2 /мал.2/. Незначне эростання к!лькост! мартеноит-ноК. фази при зб!лыпенн! ступаня деформац!!' можна, мабуть, пов' зувати з пад!ннлм температури початку мартеноитного перетво-рення /т.Мн/ при зб!льшенн! отупеня деформац!У /мал.З/, що за-безпачуе збереження пластичних властивостай стал» Н23Г2ЮТ2 при обробц! П видавлюваншш.

На п!дстав! даних по к!нетиц! мартенситного перетвороння охолодження 1 деформац! К досл1днях сплавгв Гв-//1-Мп-А1-Т1 еиз-качен1 меж! Сазових оум!шай марта не итно-аус тан1тних сплав!в Ре /22-24/$//! - /1, 5-2/52 Ш-1% к1-2% Т 1.

Вивчено вплив марганцю не структуру 1 оубструктуру мартен ситу охолодження 1 деформац! К сплав 1в Ге-/Л-Мп-А1-Т1 з оклада Л?1 - 22-27/2, Мп - 0-2/2. Зб!льшення складу марганцю приводить Д| п!двищення дисперсност! мартенситних кристал1в 1 зб1льшанню • числа ор1ентир!в Ух габ!туоно¥ площини /2-3/. При вивченн! мар-теноиту деформацП в площин! подовженого перетину показано, що 1э зб!лышэщш ступеню деформац! 1' додаткове утворання мартенситу в межах остаточного аустен1ту приводить до фрагментацП оотанн!х 1 до виникнення у них субструктури. Кут перетину мартенситних голок прагне до 90°, тод! як при 6 - 24$ в!н був порядку 60°, Виявлено.'що в1д серцевини до поверхн! зразка, м!кроотруктура мартенситу зм!нюеться, к!льк1сть мартенситу зро-стае. Виявлено зм!ки м1кротЕердост1 досл1дних сплэе}в при зм1н ступеня деформац!К / £ = 14, 31, 39, 46, 55$/ у напрямку в!; поверхн! до центру зразка. Рентгендифракц!йний фазовий анал!

Вплив марта нцга на к1натику марте ней того пера творения сплав1в:

I. Н27ЮТ2{ 2 - Н24П0Т2| 3 - Н23Г2ЮТ2 /эагарту-вання в!д 1223 К/

4 .Л

п •

. 1 . V у

л 3 \

М.

Мал. I

Вшшв холодно!" плайтичноГ деформацН при 293 К на к!льк1сть мартенситу дефорМацН" /мал.2/ 1 на крлтпчн! точки перетворения /мал.а/ у ейлавах:

I. Н27ЮТ2; 2 - Н24ГЮТ2} 3 - Н23Г2ЮТ2} 4-7 - Н22ГЗЙТ2 -Н9И2ЮТ2 /загартування в!д 1223 К/

20 *!0 60

Мал. 2

доол!дного'сплаву Н23Г2ЮТ2 еиявие еволюц!ею форми рефлеко!в ^ - фази в залежност! в!д ступаня деформац1¥ стал!. ВотаноЕлано, що величина х1м1чно'/ наоднор1дноот1 у досл1дауЕв-них сплавах Н27ЮТ2, Н23Г2ЮТ2, Н22ГЗЮТ2, Н8П2ЮТ2 дужа заложить в!д ем!сткост! марганщ). Розроблен! ражими терм1чно!' обробки литого, даформованого сплаву, який дозволяе одержати сплоен з однор1дним розпод1лом лагуючих елемант!в I однор1дно'1 др!бно-зерниото'/ структури.

У чатверт!й глав? розглянуто вшит х!м!чного складу, тем-паратури I ступав деформац!? на ыартаноитна паретворення да-формацЛ, тип структур, як! формуються ! махан!чн! Еластивост! сплав!в на основ! система Ре-М-Т1, Ра-//1 -Мп-А^-Т1.

' Вмчен! к! на тика ыартанситного перетворекня деформацП' 1 махан!чн! властивосИ сплаЕ{в Н24Л0Т2, Н23Г2ЮТ2, Н27ЮТ2, НЗО, • Н27ТЗ в 1нтервал1 температур розвитку деформац!йного пэретзо-ренкя /473-5-248 К/. Результата досл!дження еплиеу ем I с ту марган-. щг кэ м!цн!сгь 1 пластичн!сть сплаЕ1в система Ре-/Л-Мл~А1-Т1 У ввх!дному аустен!тноцу стан! /гартування е!д 1223К/ показали, що зростання вм!огу марганцю призводить до зниження характеристик м!цкост!! зб!льшення шшстичност!. ¡Остановлено, цо ошшеи, як! вм!щують 1-2%, марганцю волод1ють одночасно високою м!цн!ста /-700-640 МПа, СГ0 2 - 250-230 МПа/ ! високою пластичнЮтю / _ 45-475?, У ~ 80-85/2/.

• К!натичн! крйв! досл!дних сталей при температурах 248 К ! ' 293 К показують зб1льшення к!лькост! мартенситу !з зб!льшенням ступеня деформац!*'. На початку перетЕорення аустен!та е мартен-оат зростае з прискоренням, а при ступенях деформацГ1 вище 60$ каростання р1зко спов!льнюеться. Для стал! НЗО 1 Н23Г2ЮТ2 характерна ситуац!я, коли незважаючи на деформац!ю, яка розЕива-

ться / £ = 10$/ мартеноит нэ утворюеться. 3<5{льшення ступеня аформац11 призводить до утЕорення мартенсита. Сплави, як! ем1— ують марганець в к1лькост! до 1% характеризуются зсНльшзшшм видкост! утЕорання мартенситу деформац!У. Шдвищання таштера-ури до 473 К на подавлюе повШстю утворения мартенситу дефор-ац1У у вс!х 3-х сплавах, отож, ташаратури 1^/Цо - температура, ища як01 при деформацН не проходить ператЕорення /цих сплав1в находиться вища 473 К. При 'зниженШ ташаратури, при як!й про-одалась деформацгя } приближенШ II до теглператури Мн схилъ-1оть оплав1в до мартенситного ператворення деформац}'/ зростас.

Розеиток мартенситного перетворення у оплавах, в {нтарвел! емператур 473-248 К призводить до шдвищання характеристик :{цност! 1 ЕЦявляе складний вплив на пластичнЮть сплав1й. У плавах Ге-^г« при зняжанн! температури нижча крапки ха-актеристики пластичност! спочатку Шдвищуються, досягаючи мак-имуглу м1ж температурами Мн I Мд , а пот!м знияуються,<Гш делиться у 2-3 рази, у 3-4 рази , а к1льк!оть артенситу доформацН зростае з 1,5$ при 473 К до 60$ при 93 К. Гри доданн! марганцю в сплавах , розглячуто? нотами Ге /22-24/1,5-2/$ Мп - 1%, А1 - 2% Т1 - по |1р1 знияання темпоратури в}д 473 К до 248 К при збиьшонн} :арактерястик м!цност1 виявлено п1двищення пластичност!

При шталогро^Нчному дославши мартенситного ператЕо-*

рення деформацН на подоежн!х осьоеих шл!фах розривних зразк! оплав!в Н27ТЗ i Н23Г2ЮТ2 п!оля Yx руйнування методом одноооь вого роатягнвння /ГОСТ 7143-76/ при температурах 248, 293, 474 К виявлено, що у сплав! Н27ГЗ f Н23Г2ЮТ2 в шийц! зразка к1льк1отъ. мартенсита деформацН при наближенн! до м1сця руйнувания зб!лыцуеться в1д 60-8055 до 90-95/5. Хярактерною особлив lern сплава Н23Г2ЮТ2 е те, що окрем! д!лянки аустен!ту збер}гаоться аж до зони руйнування,' мартенсит 1 вустен!т у шийц! поблизу зони руйнування розташован! не омугами як у сплав! Н27ТЗ, а турбулентно перем!шан!. Це св!дчить про те, що при великих ступенях деформацН виникае виснаження зрушени мод t первх!д до ротад!йних. Перем!щення об'см!в стае зам!с лам!нарного турбулентним. Марганець сприяе цьому переходу.

В!дпов1дно до одаржаних результат!в були оптим!зован! ум ви деформацН, обгрунтована,оптимальна швидк!сть деформацН'

/не нижче 100 мм /хв/ для холодного видавлення. Ц! результат

були випробуван! на п{дприомств1 галуз! для виготовлзння

матриць пресформ складно? конф!гурацИ.

У п"ят1Й глав! вивчено вплив умов зд!йснення 1 механ!зма _гг|< перетворення на структуру 1 механ1чн! властивост1 дос-дних сталей у фазонаклепному 1 рекристал!зац!йному станах.

0писан1 результата струКтурних досл!джень 1 механ1чних пробувань сталей в аустен!оному стан!, як1 одержано в ре-льтат! разового наклепа ^ ^ ^ I в результат! фазо-

го наклепа •! подальшо¥ рекристал!зац!У. Дан! такого тшу

\

зволяють п!,ц1йти до питания про розробку попередньоУ 1 зм!ц-шо'1 терм!чно¥ обробки стар!ючих сталей на зал!зсн!келев!й нов!, зокрема, ново! сталГ Н23Т2ЮТ2. Досл!даення проводили стал! Н27ЮТЗБ /т.Мд 203 К/ як найб!льш легукяоУ зШцнюшш.ш ементами, а отже, б1льш схильноУ до утворения надм!рних фаз яка мае б!лъш високу температуру рекристал!зац!У. Нагр!ван-

I

до температур аустен!зац!У зд!йснювали р!зними способам , ¡3 реал!зувати р1зн! структурн! механ!зми перетворення. Ви -дна структура була сформована загартуванням в!д 1223 К- 1 робкою холодом у р!дкому азот! /77 К/. Спос!б I: пов!льне

I

гр!вання /0,09 К/с/ разом з гйччю; споо!б 2: швидкий нагр!в к/с/ шляхом посадки зразк1в товщиною 3 мм у п!ч, роз!гр!ту В1ДП0В!ДН01 температури; спосгб 3: попередне стар!ння у ртенситншу| стан! на максимальну тверд!сть /753 К, I ч/ з ступним швидким названиям як за способом 2; спос1б 4: по-редне стар!1шя у ¿нтервал!^-»-^ перетворення /873 К, 2 ч/ настуьним швйдаш нагр!ванням як за способом 2. У процес! сл!джень встановлена залежнють крнтичних точок ./ ^ ретворення в!д умов названия. Виявлено, що в залежност! ц умов нагр!вашш у сплав! Н27ЮТЗБ утворюгаться структурн! рми зверненого аустен^та, описан! для сплавав з меншим I с том старячих добавок: голчастин аустен1т/У"и) з розмграмл

крастал!в 0,1x0,6 мкм - при пов!льному нагр1ванн! та !зотер-м!чн1й витримц1; пластинчатий аустен!т, утворений при швид-кому нагр1ванн1 нестар!ючих сплав!в IЦ*^ - ширина крийтал! 0,5x10 мкм; довжина Чх пор1вняна 8 розм!рами мартенситних кристал!в/;.дисперсний аустен!т утворений при швидкому нагр!-ванн! попередньо застар!лих сплав !в .- розм!р кристалл

0,01x0,05 мкм, вони дроблять мартенбитний кристал на безл!ч м1лких фрагмент!в/. П1сля зд!Йснення у & —т У пера-творання аустен1тн! метастаб!льн! сплави переходить в стан фазового наклепа, що супроводжусться п!двищенням м!цноотних характеристик. Характеристики плаотйчност! при цьому внижу-ються. Встановлено, що механ!чн1 властивоот! фазонаклепаного сплаву Н27ЮГЗБ п1сля р!зних способ1в зд1йснення •»» пере-творвння на заложать в!д морфологи зверненого ауотен!та.

Ми припускали, що вплив морфолог!! звернаного аустен!-та на механ!чн! властивоот! аустен!тних сплав1в можо вияви-тися п1сля додаткового зм1цнюючого стар!яня при 823К, 6 ч /сплав Н27ЮТЗБ/. Виявлено, що характеристики м!цноот! п!сля аустен!тного отар1ння практично не валежать в!д морфолог1У звернаного ауотен!та. Для характеристик плаотичност! така заложи !оть виявлясться, особливо для б* - макоимальна пластич-н!сть забезпечувтьоя структурою^ - самою дисперсною формог аустен!та. Показано, що при наотунному нагр!ванн! вяще Ак /1173 К/ у результат! повернення 1 рекриотал!зацН в!дбу-ваетьоя розм!цнення аустен!та до р!вня м!цност! рекристал!-вованого аустен!та, одержаного зашртуванням в!д 1223 К. Терм!чна обробка по дан!й технолог!чн!й схем! робить сталь Н23Г2ЕТ2 матер!алом широкрго призначения.

В тост!й глав} вивчен! механ!чн) властивост! сплав!в сис-■емн Ре- //¿-Мп-ЛХ-Т^ в аустен!тнаму, мартенситному ! мартён-итно-аустен!тному станах п!сля р!эних рез=здм!в терм!чноУ об-юбки, запропонован! сдособи-обробки з метою одержання висо-зх значень механ!чних влас тив остей.

На п!дстав! описаних више законом!рностей, а такок на

I

[1дстав! додаткових експеримент!в, нами запропоновано спос!б ;ЬпвредньоУ, |пром!яно!' 1 к!нцево!' терм!чно* обробки вироб1з

I

|1 стал! Н23Г2ЮТ2. Оптималышй резким загартування: / нагр.-ШЗХ, асло. В результат! токо!' обробки нова сталь, розроблена нами Н23Г2ЮТ2/ набував аустен!тну структуру та !нш! властавост!: У= 1000-1200 МПа.б^ = 700-640 МПа; % = 250-230 МПа , )" = 45-50$,\)/ = 85-90$. В цьому стан! сталь молена п!ддавати :модн!й обробц! тискш. Властавост! стал1 п!сля загартування обробки холодом /мартенситний стан/ Нй^ 28, = 930 МПа, )ох~ 750 ЫПа> сГ = 20?, \{/ = 77%. У чьему стан! сталь мшена |бробляти р!занням. Режим стар!ння стал1 Н23Г2ЮТ2, в резуль -вт! пкого ^ормусться потр!бна структура "застар1лий мартен-ит + 20$ зворненого аустен!та" - температура 793-813 К, I ч. 1ехан!чн! властивост! стал! в такому стан! забезпечують |ИСоку експлуатац!йну ст!йк!сть !нструментального осна -¡екня для гарячо'1 обробки метал!в ! пол!мер!в: нкс5 = 47 , ^ = 1800 МПа, б^А = 1650 ¡.¡Па, £ = 10$, у = 4($, Ш = С,40 ИДк/м2. у глав! показано, що сталь Н23Г2ЮТ2 п!сля отартування !з аустенп'ноУ облает! мае структуру метастаб!ль-;ого аустенгта, мартенситна структура формусться у результат! »бробки холодом /77 К/ або холодного деформування з утворен- • ад до 8С$ мартенсита; тякож мартенситну структуру мел на одер-:ати без обробки холодом шпхем стабШзацП' - фази

/стар!ння при 973 К, 6 годин/.

Нами розробленг технолог!чн1 рекомендацП по кувашш заготовок 1 торм1чн1й обробщ заготовок 1 деталей 1нструмоитал1 ного оснащения лиття п!д тискал алш!Н1Евих сплав)в 1 пол1ме-р!в з! стал! Н23Г2ЮТ2. Промислове випробування ново!' мартен -сктно-аустен!тно'1 стал! Н23Г2ЮТ2 дозволило зб!лъшита ексялу -атац!йну ст!Йк1сть 1к струысн тал ьного оснащения у 2-3 рази, пор!вняно з! стандартними штамповши сталями ЗХ2В8Ф, 4Х5В2С.

0СН0ВН1 РЕЗУЛЫАТИ ТА'ВИСНОВКИ

1. Вперше вивчен! к!нетика та механ!зм перетворень

у сплавах Ге-0,03 С-/9-27/%А -/0-12/% !Лп-Т%, А1-2$ ТI при охолодженн1 ! деформацП" з метою визначення облйст! складу , перспективной душ сталей для холодного видавлення. Виявлено, що зб!льшення вм!стку марганцю при одночаснсму еменшенн! скла ду н1келя подавляе мартенситне перетворення охслодаення у с51льшсму ступен!., и!ж у сплавах Ре-//*-Мл, як! не вм!щують добавок алш!н!ю ! титану, 1 мартенситне перетворення дефор-мац! У. Максимальна к!льк!сть мартенсита у досл!дних сплавах Досягаеться при сполученн! пластично? дефо.рлацП 1 наступно? обробки холодом. 1 л

2. Встановлено, що марганець-у сплавах Ге-///'-МП-А1-Т/ зб!лыцуе число д!ших систем ковзання, л!нП ковзання звивист I б1лып коротк!, що пол!шпус технолог1чну деформован1сть мар-ганцевих сталей. У безмарганцевистому сплавI Н26ЮТ2 мартенсит дефор.шц!I утворюеться по прямим л!н!я:.: ковзання.

3. Виявлеио, що величина х!м!чно¥ неоднор!дност1 литих, ;еформованих сплав!в Н27ЮТ2, Н23Г2ЮТ2, Н22ГЗЮТ2, як! пройшли юпередае в!ддалювання при температур! 1423 К, 8 год, зале-мть в!д складу марганцю. 1з "зб1льшення1л вм!стку марганца ¡менщуеться неодаор!да!сть розпод!лу легуючих елемент!в

Л/1 , А1, Тс /, що.мсяливо, нов"язане э одержанням б!льш голого зерна при кристал1зад! 1' стал!.

Х!м!чна неоднор1дн1сть литих, деформованих сплав!в е-/Л -Мп-А1-Т<! моае бути практично усунена за рахунок астосування тривалого високотемпературного в1дпалювання 423 К, 16 год чи за рахунок цикла ^реретворень з аотупнои рекристал!заЩсю при нагр1ванн1 до температуря в!д-шзвання 1 коротхочаснкм в!дпалюванням. Враховуючи, що три -

I

зле в1дпалюв'ання приводить до сильного росту зерна, а в ре -

гльтат! рекрлстал! зацГг формусться Шлкозерниста структура,

I

(льш кращим р спос!б гомоген!зац!У, який включав цикл ■ ^-т/-^ у перетворення - Чазова перекристал!зац!я.

4. Холодна пластична деформац!я сталей Ре-/22-24/ -/1,5-2/% Ш-1% А1-2& Т«.' в !нтврвал! температур

г Мц /473-248 К/ приводить до одеряання двохфазно! //■+ ^ / 'руктури, яка забезпечус комплекс сприятливих для холодно* робки тиском механ1чних властивостей, який посднуе високу цн!сть 1 пластичность; механ1чн! влвстивост! стал! Н23Г2ЮТ2 к!: = 430-780 МПа, <оо1 = 210-390 МПа, § = 31,4-54 % , ■ 64-85, Вв.

5. На п1дстав! анал!зу фазового складу, проведених струк-рних досл!даень, вивчення зд!бностей до деформацН пря р!зних «пературах /473-248 К/, вивчення ^-г/ — ^1' перетворень у навах Бе + /22-24/ + /1-2/ % Мл + I % А1 + 2 % Ц

одержан! так! результат!::

- визначен! облает! базового складу, перспективного для створення на íx основ! мартенситно-аустен!тних сталей: • Ре+/22-24/$ /V¿' + /1,5-2/$ Мп + 1$ AI + 2 % 1L ;

- обгрунтован! решши тсрм!чноУ обробкл для одзржання м!лкозернисто1' структури, яка забезпечус ополучення внсокоУ м!цност! 1 пластичност1 матер!алу;

- розроблен! нов! способи змЩнюючоТ i 'розм!цнюшо'1 тер-mímhoí обробки стар!гочих сталей.

6. Розроблено склад hobo'í впсо'комШноК мартенситно -аустен!тноУ стал! Н23Г2ЮТ2. Розройлена технолог!я тергЛчно! обробки для одогйшння структури "мартенсит + 2С$ зверненого аустен!та", шеа забезпечус так! якоот! стал! Н23Г2ЮТ2 п!сля стар!ння при температур! 803К: HPC,= 47 МПа;. C¡j = 1800 МШ,.

= 1650 МШ, S ш 10$, у «= 4055, КС!/*, 0,40 мЖ/ы2. Нова сталь Н23Г2ЮТ2 б!льше технолог!чна ! не поступавться по р!внк механ!чних властивостей стал! Н26ЮТ2 п!сля стар!ння при темпе ратур! 793 К; НЕСЛ= 48 МШ, = 1910 МПа, <^г = 1800 МШ , (Г « IOS, IfJ = 40?, KCL/в 0,40 ыДя/м2.

7. Вивчен! механ!чн! властивост! фазонаклепаних мартен-ситно-аустен!тних сталей п!сля р!зних способ!в зд!йснення

4

/-f^1 перетворення /нагр!вання до 1083 К/. Показано, що ста-р!ння аустен!та стал1 Н27ЮТЗ при рекомендован!й температур! 823 К ам!цнюе його у меньшому ступен!, н!» фазовий наклеп. Míuhochí властивост! збЬльшуються: Н\/ - в!д 2280 до 2730,..2920 МПа, <5¡ - в1д 1040 до III0...I250 МШ. Характеристики пластичност! при цьему знижуються: ¿Í в!д 67 до 27...30$, Lfl = в1д 66 до 62...64$. Moxaní4Hi властивост!

зонаклепаного ay стен! та практично не залежать в!д структур-го мехая!змусб пере творения.

8. Показано, то залеян1сть механ!чних властивостей мартен-гно-аустен!тниХ сплазis в!д морфолог Ii' зверненого аустешта талясться п1сля фазового наклепа i стар1ння пря 823 К. знозид зверненого аустен!тадисперсний голчаотий -Зезпечус найвиций р!вень мШноснах властивостей при збере-ffli високиХ значень пластичное?! мартснсит:10-аустен!тних laaiB. У сплавi Н27ЮТЗ 3500 МПа,$ = 1490 UUa.f = 25$, = 20$.

9. При narpiBaHHi до температур:! Ак=1173 К у результат! зернения.! рекристал!зац!i виникае ¿озмхцнення аустенгта до зня М1Щ1ост: рекристал'|зованого аустен!та, одеряаного загар-занням'в!д 1223 К. Механ!чн! властивост! рекристал1зованого :тен!та не залежать в!д структурного механ!змУ(?6—^/'пере-зрення ! для стал! Н27ЮТЗ п!сля в!дпалшвання при 1143 К , 'од складас^ Н'\/ = 1420-1450 МПа,0^ = 650 МЕа,

= 200-210 МПа, / = 52-59$, уf = 73-80$.

OcHOBHi положения дисертац!йно1 роботи викладен! в сл1дую-с друкованих правд х:

1. Самсонов К).11., Шевченко O.t.i., Уськова H.A., Макси-¡а Г.А. Влияние разового наклепа на стабилизацию размерных мнений сложнопрофильных прессформ из метастабильных сталей

У Республиканский семинар, Тезисы докладов - Киев, 1987.-с.20

2. Госрегистр. 01.86.0060671 Киёв, ИШ АН УССР, 1990. ..тедование структуры и физико-механических свойств Fe- Г/С iSBOB аустенитно-мартеиситного класса в зависимости от про-:сов старения, кию тики fL^. Л превращений и химического

состава. /Самсонов Ю.И., Майборода В.П., Гаврилок Г.В. , Уськова H.A. и др. - не публ.

3. Горбач В.Г., Ыайборода В.П., Уськова H.A. Мартенситно превращение п пластичность метастабильных аустенитных сплавов // Всесоюзная конференция "Структура и метода исследования легированных сталей". Тезисы докладов - Киев, 1991. - с.31-32

4. Горбач В,Г., Уськова H.A. Химическая неоднородность сплавов системы Fe- du -MH-AI-T^ и ее изменение при термической обработке // Всесоюзная конференция "Теория и практика получения биметаллических и композиционных отливок". Тезисы докладов - Киев, 1991. - с.55-56.

5. Уськова H.A., Горбач В.Г., Сидорук И.В., Самсонов Ю.И Исследование Бе- r/t -!«ln-AI-Tj с целью разработки новых с теш для холодного выдавливания. // Всесоюзная конференция "Внепеч-ная обработка металлов". Тезисы докладов - Киев, 1991. - с.28,

6. Уськова H.A., Сидорук И.В., Саржан Г.Ф. Структурный механизм aL-^-У превращения и механические свойства фазонакле-панных аустенитных сталей. // Црепринт института проблем материаловедения АН Украины, - Киев, 1994. - 20с.

7. Уськова H.A., Сидорук И.В., Самсонов Ю.И. Особенности мартенсита деформации в сталях на основе Fe- //£-//Современные цроблемы материаловедения: Сборник научных трудов Ш1Д АНУ, -Киев, 1994. с.