Влияние параметров термической обработки на структуру и свойства высокоуглеродистой хромоникелевой стали

Шут Г.А., Марчук С.И.
Донецкий национальный технический университет

Источник:Вісник науковця – 2009: Збірник матеріалів всеукраїнської науково-практичної конференції. – Миколаїв: НУК, 2009. – с.233-235

В современных скоростных проволочных станах для изотовления прокатных валков (деформирующих шайб) в последнее время используют твердые сплавы. Они обеспечивают высокое сопротивление абразивному изнашиванию, длительные выдержки форм калибра и хорошо отвечают требованию к материалу для изготовления валков чистовых клетей, которые работают в условиях значительного абразивного износа при высоких скоростях прокатки.
Однако при меньших скоростях прокатки в предчистовых клетях такие валки склонны к образованию сетки разгара. Высокоуглеродистые хромоникелевые стали могут быть альтернативным более дешевым материалом для изготовления валков предчистовых клетей.
Для экспкриментальных исследований были выбраны образцы из высокоуглеродистой хромоникелевой стали 150Х15Н5(1,5%С; 14%Cr ;5%Ni; 0,4%Mn; 0,3% Si). Исследования проводили на образцах в литом состоянии и со степенью деформации 90%. В процессе работы образцы нагревали до температур 950 °С, 1000°С, 1050°С,1100°С, затем охлаждали с разной скоростью (в масле, на воздухе и в печи). После термической обработки проводили измерение твердости по шкале HRC. В качестве количественной характеристики микроструктуры оценивали содержание остаточного аустенита с помощью рентгеноструктурного анализа (РСА), сравнивая интенсивности линий (110)α фазы и (111)γ фазы. Анализ микроструктуры литого образца показал, что структура состоит из крупных дендритов и эвтектических карбидов, образовавшихся между ними в процессе конечной кристаллизации. РСА показал, чот в литом состоянии матрица представлена только γ фазой; твердость образцов составила 22-24HRC; феромагнитные свойства не проявлялись, следовательно, литой образец соответствует стали аустенитного класса. Твердоть образцов из литой стали после термообработки и характеристики фазового состава представлены в таблицах 1 и 2 соответственно.
Таблица 1 – Влияние температуры нагрева и среды охлаждения на твердость стали 150Х15Н5

Таблица 2 – Количество остаточного аустенита в структуре стали 150Х15Н5, %

Анализ полученных результатов показывает, что влияние скорости охлаждения на твердость стали имеет аномальный характер, т.е. снижение скорости охлаждения приводит в целом к повышению твердости. Чем выше температура нагрева, тем разница в твердости меньше. Количество остаточного аустенита в структуре литых образцов после термообработки коррелирует с изменением твердости. Данные о влиянии параметров термообработкина твердость и количество остаточного аустенита образцов из стали, деформированной на 90%, приведены соответственно в таблицах 3 и 4.
Таблица 3- Влияние температуры нагрева и среды охлаждения на твердость стали 150Х15Н5(ε=90%)

Таблица 4 - Количество остаточного аустенита в структуре стали 150Х15Н5 (Ε=90%), %

Характер влияния скорости охлаждения в деформированных образцах отличается от характера литых образцов, за исключением температуры 1100°С, т.е. со снижением скорости охлаждения твердость либо незначительно понижается(950°С), либо практически не изменяется. Количество остаточного аустенита в зависимости от среды охлаждения меняется монотонно, за исключением температуры1100°С. Это требует более детального изучения, поскольку разница, особенно при высоких температурах нагрева, может быть связана с крупнокристалличностью аустенита. Таким образом, термическая обработка образцов литого металла меняет структурный класс стали и наблюдается аномальное влияние скорости охлаждения на твердость. Пластическая деформация, предшествующая термообработке, резко снижает влияние скорости охлаждения и температуры нагрева на твердость исследуемой стали.