Заблоцкий В.К., Мелещенко И.Ю.

Донбасская государственная машиностроительная академия

Превращения при нагреве стали 65Х4ГМФ

Исследование превращений при нагреве стали является фундаментом для выбора оптимальных температур закалки. Поэтому, используя метод пробных охлаждений [1], изучали превращения в структуре образцов из стали 65Х4ГМФ, закаленных с разных температур. Параллельно с изучением структуры определяли твердость образцов (рис. 1).

Рисунок 1 – Изменение твердости и микроструктуры стали 65Х4ГМФ в

зависимости от температуры закалки, х 100

Результаты исследований показали, что закалка с температур в интервале от 700⁰С до 860⁰С вызывает повышение твердости, причем резкое после нагрева с 700⁰С до 740⁰С и более плавное в интервале нагрева 740⁰С…860⁰С. Нагрев выше 860⁰С до 960⁰С мало влиял на твердость стали, наблюдалась тенденция к незначительному её снижению. Результаты исследования микроструктуры позволяют охарактеризовать закономерности изменения твёрдости образцов в зависимости от температуры закалки.

Непосредственно перед закалкой структура образцов имеет неоднородное строение перлита (рис. 2). Она состоит из крупных зёрен зернистого перлита, по границам которых располагаются полосы более тёмной окраски, представляющие по–видимому троостит. Такая структура может образовываться, если перед охлаждением при отжиге аустенит имел неоднородную легированность внутри и по границам.

Рисунок 2 – Микроструктура стали 65Х4ГМФ после отжига, х100

После закалки с 700⁰С твёрдость стали сохранилась на том же уровне, что и после отжига, однако структура стала мелкозернистой и однородной, напоминающей сорбит (рис.1,а). Можно предположить, что появлению такой структуры способствовало множество зёрен аустенита, которые образовались при нагреве выше Ас₁. Мелкозернистая однородная структура была получена также после закалки с 720⁰С (рис.1,б). Тот факт, что после закалки с 720⁰С твёрдость стали несколько повысилась, можно предположить, что в аустените растворилось незначительное количество углерода и после закалки получился низкоуглеродистый мартенсит или троостит, способствующий повышению твердости стали.

Начиная с температуры 740⁰С после закалки образуется неоднородная структура, в которой наблюдаются тёмные и светлые поля (рис.1,в). В данном случае тёмные поля должны представлять собой малоуглеродистый мартенсит, который интенсивнее травится. Именно он способствует повышению твёрдости. После закалки с 760⁰С (рис.1, г) и 780⁰С (рис.1, д) интенсивнотравящейся составляющей в структуре увеличивалось, однако твёрдость повышалась незначительно.

Начиная с температуры 800⁰С (рис.1,е) до 860⁰С (рис.1,ж) в структуре закалённой стали появляются участки пониженной травимости, что указывает на присутствие в их структуре мартенсита высокой тетрагональности и остаточного аустенита, а это способствует дальнейшему повышению твёрдости.

Более высокий нагрев способствует образованию по границам зёрен колоний из мартенсита и большого количества остаточного аустенита (рис.1,з), то есть появлению неоднородной структуры в результате интенсивного растворения карбидов по границам зёрен, что способствует снижению твёрдости стали. Можно предположить, что получение неоднородной структуры при температуре отжига, вызывает образование в отожженной стали сорбита в центре зёрен и троостита по границам зёрен, что подтверждается экспериментально.

Выводы: при нагреве стали, содержащей карбидообразующие элементы, неоднородность структуры связана с растворением карбидов, входящих в состав перлита и избыточных карбидов. Наиболее однородная структура образуется после полного растворения карбидов, входящих в состав перлита, и до начала растворения избыточных карбидов.

Литература

1 Заблоцкий В.К. Влияние термической обработки на структуру и свойства валковой стали 9Х2МФ / В.К. Заблоцкий, Ю.Н. Клец // МИТОМ. – 1981. - №4. – С. 13-15.