ВЛИЯНИЕ ИСХОДНОГО СОСТОЯНИЯ НА РОСТ ЗЕРНА АУСТЕНИТА ПРИ НАГРЕВЕ ТОЛСТОЛИСТОВЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Автор: Галухина И.Н., Егоров Н.Т.
Толстолистовой прокат из малоуглеродистых низколегированных сталей для придания ему необходимого комплекса механический и технологических свойств подвергается различным видам термической и деформационно-термической обработкам, предусматривающим обязательную их аустенитизацию.
Хорошо известно, что фазовая перекристаллизация при нагреве сталей не всегда сопровождается ожидаемым измельчением аустенитного зерна из-за проявления структурной наследственности [1,2]. Многочисленными исследованиями установлено, что восстановление первоначальных размеров аустенитных зерен имеет место при очень медленном (1-2°С/мин) и быстром (сотни градусов в секунду) нагревах сталей с исходными кристаллографически ориентированными структурами (мартенсита, бейнита). Нагрев сталей с промежуточными скоростями приводит к измельчению зерна при ?>?- превращении.
В настоящей работе исследовали рост зерна аустенита малоуглеродистых низколегированных сталей 10ХСНД и 17Г1С при их нагреве со скоростями 5-7 и 100-120°С/мин, которые обычно реализуются в практике термической обработки толстолистового проката. Образцы размером 10х20мм, вырезанные из горячекатаных листов толщиной 12мм, подвергали предварительной нормализации, закалке, отжигу и улучшению (закалке с отпуском), после чего повторно нагревали до температур 900-1200°С и закаливали в 10%-ном водном растворе поваренной соли. Температура нагрева при нормализации, закалке и отжиге составляла 950 и 1200°С, при отпуске - 650°С. Аустенитное зерно выявляли травлением шлифов в водном растворе пикриновой кислоты с добавлением моющего средства «Лада» при температуре 50-70°С. Средний диаметр аустенитных зерен подсчитывали методом секущих на структурном анализаторе «Эпиквант».
Представленные данные показывают, что средний диаметр аустенитного зерна при повторном нагреве в значительной степени определяется исходным состоянием сталей. Наименьший размер зерна во всем температурном интервале имеют стали после предварительного улучшения. Отожженное состояние приводит к формированию более крупного зерна аустенита. Размеры зерен после предварительной закалки и нормализации соответствуют промежуточным значениям. Отмеченные различия в величине зерна аустенита объясняются влиянием исходного структурного состояния после предварительной термической обработки на морфологию зародышеобразования ?-фазы [3]. При нагреве закаленной и отпущенной или только закаленной сталей к моменту начала α>β- превращения их структура представляет собой сорбит отпуска с равномерно распределенной карбидной фазой, что обеспечивает зарождение аустенита на межфазных поверхностях раздела ферритная матрица – карбид. В грубо дифференцированной феррито- перлитной структуре отожженной стали зародыши ?-фазы появляются преимущественно на границе ферритных зерен и перлитных колоний, что в конечном счете определяет число центров кристаллизации, кинетику их роста и более крупный конечный размер формирующихся зерен аустенита.
Увеличение скорости нагрева до 100-120°С/мин приводит к образованию в сталях более мелкого зерна аустенита во всем исследованном температурном интервале. При этом влияние исходного состояния стали на конечный размер аустенитного зерна проявляется в меньшей степени.
Следует отметить, что сталь 10ХСНД характеризуется относительно стабильным размером зерен аустенита при медленном нагреве до 950°С независимо от исходного состояния. Дальнейшее повышение температуры нагрева приводит к интенсивному росту зерна для предварительно отожженной стали. У стали 17Г1С аустенитное зерно заметно укрупняется уже при 950°С, но лишь для предварительно закаленной стали и только при медленном нагреве. Для всех других режимов предварительной обработки начало интенсивного роста зерна отмечается при температурах выше 950°С. При этом формируется разнозернистая структура, которая сохраняется при нагреве до 1100°С, что находится в полном соответствии с установленным ранее механизмом и кинетикой роста зерна аустенита для исследованных сталей [3].
Вывод: проведенные исследования позволяют заключить, что при определенных условиях нагрева малоуглеродистых низколегированных сталей с исходной феррито – перлитной структурой возможно получение крупнозернистой аустенитной структуры при температурах, более низких, чем обычная температура огрубления зерна, вследствие проявления наследственности при ?>?-превращении. Появление крупных зерен аустенита и разнозернистости при относительно низких температурах может также иметь место при нагреве сталей, которые не подвергались предварительному перегреву, но имели исходную кристаллографически упорядоченную структуру. Обнаруженные особенности изменения зерна аустенита толстолистовых низколегированных сталей в зависимости от исходного состояния и скорости нагрева следует учитывать при назначении окончательных режимов их термообработки.