ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ НА ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ТВЕРДОСТИ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ЗАКАЛКЕ ОТ РАЗНЫХ ТЕМПЕРАТУР

 

В.П. Горбатенко, д.т.н., профессор, В.В. Горбатенко, к.т.н., А.А. Минин, студент, Донецкий национальный технический университет.

Источник - Сборник публикаций Международной научно-технической конференции Университетская наука - 2010, ПГТУ, г. Мариуполь.

 

Изучено влияние температуры нагрева под закалку (850 – 1150^оС) на структуру и твердость высокоуглеродистых высокохромистых (12 – 15% Cr) сталей без дополнительного легирования (сталь Х12), дополнительно легированных сильными карбидообразующими элементами (стали Х12Ф1, Х12Ф4, Х12МФ4), Ni (стали типа Х12Н4, Х12Н5), комплексно Ni, W и Mo (сталь типа Х15Н5ВМ). Основной целью исследований являлось выяснение различий в характере изменения твердости сталей в зависимости от температуры нагрева под закалку и положения «пика твердости» по отношению к этой температуре.

Установлено, что кривые изменения твердости всех исследованных сталей от температуры нагрева под закалку характеризуются качественно подобным характером, имея максимум при определенных температурах, когда следует ожидать получения в структуре максимального количества мартенсита и минимум остаточного аустенита. Однако, положение такого «пика твердости» по отношению к шкале температуры нагрева существенно зависит от дополнительного легирования.

Так, в стали Х12 максимум твердости фиксируется при температуре нагрева около 1000^оС. Дополнительное легирование сильными карбидообразующими элементами (стали Х12Ф1, Х12Ф4, Х12МФ4) приводит к смещению «пика твердости» в сторону более высоких температур нагрева (1050 – 1070^оС). В сталях, дополнительно легированных никелем, «пик твердости» в сравнении с таковым для стали Х12, наоборот, смещается в область значительно более низких температур нагрева под закалку – до 900^оС для стали Х12Н4 и Х15Н5 и до 920^оС для стали Х15Н5ВМ.

Полученные результаты можно объяснить, исходя из представлений о том, что в условиях достаточно быстрого нагрева образующийся аустенит оказывается пересыщенным углеродом и легирующими карбидообразующими элементами, прежде всего, Cr. Поэтому стадии растворения вторичных карбидов Cr и карбидов сильных легирующих элементов при высокотемпературном нагреве будет предшествовать стадия выделения карбидов из пересыщенного аустенита при более низких температурах нагрева. Этот процесс обеспечит снижение степени легированности аустенита и увеличение доли мартенсита в структуре закаленной стали и рост ее твердости. На этой стадии V и Mo, растворенные в аустените, снижая термодинамическую активность углерода, должны препятствовать выделению карбидов из аустенита и смещать «пик твердости» в область более высоких температур. Ni же повышает термодинамическую активность углерода в аустените, что будет ускорять процесс выделения карбидов и способствовать снижению температуры нагрева для получения максимальной твердости закаленной стали.