||
ДонНТУ>
Портал магістрів ДонНТУ
Факультет: Фізико-металургійний
Спеціальність: Прикладне матеріалознавство
Метою роботи є дослідження впливу параметрів термічної обробки на структуру і властивості високовуглецевих хромонікелевой сталі.
Останнім часом з'явилося багато робіт, які присвячені аналізу розробки і використання нових валкових матеріалів.
У сучасних швидкісних дротових станах для виготовлення прокатних валків використовують тверді сплави. Вони забезпечують високий опір абразивного зношування, тривалі витримки форм калібру і добре відповідають вимогам до матеріалу для виготовлення валків чистових клітей, які працюють в умовах значного абразивного зносу при високих швидкостях прокатки. Однак при менших швидкостях прокатки в предчістових кліті такі валки схильні до утворення сітки розпалу. Поряд з різними видами матеріалів валків з низкоуглецевих сталей, чавунів все більше застосовують валки з хромонікелевих зносостійких сталей.
Високовуглецеві хромонікелеві сталі можуть бути альтернативою більш дешевим матеріалом для виготовлення валків предчістових клітей. Ці сталі володіють підвищеною зносостійкістю через вміст у них високоміцної легованої матриці зі значною кількістю надлишкових спеціальних карбідів і хорошим опором термічного дії в процесі роботи. Однією з головних особливостей первинної структури литих сплавів евтектіческого типу є наявність сітки евтектіческіх карбідів, що зумовлює міцність і достатню в'язкість.
Для експeріментальних досліджень були обрані зразки з високовуглецевої хромонікелевої сталі 150Х15Н5 (1,5% С; 14% Cr; 5% Ni; 0,4% Mn; 0,3% Si).
Дослідження проводили на зразках в литому стані і зі ступенем деформації 90%. У процесі роботи зразки нагрівають до температури 950 ºС, 1000 ºС, 1050 ºС, 1100 ºС, потім охолоджувати з різною швидкістю (в маслі, на повітрі та в печі). Після термічної обробки проводили вимірювання твердості за шкалою HRC. В якості кількісної характеристики мікроструктури оцінювали зміст остаточного аустеніту за допомогою рентгеноструктурного аналізу (РСА), порівнюючи інтенсивності ліній (110) α та (111) γ фази. Аналіз мікроструктури литого зразка показав, що структура складається з великих дендритів і евтектічних карбідів, що утворилися між ними в процесі кінцевої кристалізації.
РСА показав, що в литому стані матриця представлена тільки γ фазою; твердість зразків склала 22-24HRC; феромагнітних властивості не виявлялися, отже, литий зразок відповідає сталі аустенитного класу. На малюнку 1 представлена структура литого зразка з хромонікелевой стали 150Х15Н5.
Рисунок 1 - Структура литого зразка з хромонікелевої високовуглецевої сталі (150Х15Н5)
Твердість зразків з литої сталі після термообробки і характеристики фазового складу представлені в таблицях 1 і 2 відповідно.
Таблиця 1 - Вплив температури нагрівання і середовища охлаждення на твердість сталі 150Х15Н5
Таблиця 2 - Кількість залишкового аустеніту в структурі сталі 150Х15Н5,%
Аналіз отриманих результатів показує, що вплив швидкості охолодження на твердість сталі має аномальний характер, тобто зниження швидкості охолодження призводить в цілому до підвищення твердості. Чим вище температура нагріву, тим різниця у твердості менше. Кількість остаточного аустеніту в структурі литих зразків після термообробки корелює зі зміною твердості. На малюнку 2 представлені структури зразків, продеформірованних на 90%.
Рисунок 2 - Структура продеформованого на 90% зразка зі сталі 150Х15Н5
Дані про вплив параметрів термообробки на твердість і кількість остаточного аустеніту зразків із сталі, деформованої на 90%, наведені відповідно в таблицях 3 та 4.
Таблиця 3 - Вплив температури нагріву і середовища охолодження на твердість сталі 150Х15Н5 (ε= 90%)
Таблиця 4 - Кількість остаточного аустеніту у структурі сталі 150Х15Н5 (ε= 90%),%
Характер впливу швидкості охолодження в деформованих зразках відрізняється від характеру литих зразків, за винятком температури 1100ºС, тобто з зниженням швидкості охолодження твердість або незначно знижується (950ºC), або практично не змінюється. Кількість залишкового аустеніту залежно від середовища охолодження змінюється монотонно, за винятком температури 1100ºС. Таким чином, термічна обробка зразків литого металу міняє структурний клас сталі і спостерігається аномальної вплив швидкості охолодження на твердість. Пластична деформація, попередня термообробці, різко знижує вплив швидкості охолодження та температури нагрівання на твердість досліджуваної сталі.
