ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ РАСПАДА ВЫСОКОЛЕГИРОВАННОГО АУСТЕНИТА В ХРОМОНИКЕЛЕВОЙ ВАЛКОВОЙ СТАЛИ ПРИ ОТПУСКЕ ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ

 

Минин А.А. (МТ – 09м)*

Донецкий национальный технический университет

Источник - Сборник публикаций Всеукраинской научно-практической конференции студентов "Металлургия ХХI столетия глазами молодых", ФМФ, ДонНТУ, г. Донецк, 2010г.

 

В современных прокатных станах клети разделяются на черновые, промежуточные и чистовые. Валки каждой из клетей работают в различных условиях. На сегодняшний день задача выбора материала и режима термической обработки для валков промежуточных клетей является достаточно важной, поскольку основным фактором выхода из строя таких валков является не износ, а термическая усталость. Очевидно, что правильный выбор материала и режима термической обработки способен значительно повысить эксплуатационную стойкость инструмента. Исходя из условий работы целесообразно применение материалов с высокой износостойкостью и теплостойкостью для валков промежуточных клетей прокатных станов. В связи с этим рассматривается возможность применения в качестве материала валков высокоуглеродистых хромоникелевых сталей типа Х12Н4.

Для обеспечения долгосрочной работы материала требуется разработка режимов термообработки, обеспечивающих получение высокой стойкости в условиях работы. Это может быть достигнуто получением структуры следующих возможных типов: устойчивой к перепадам температуры в процессе работы или структуры, в которой все превращения произойдут еще в процессе термической обработки.

Предварительно установлено, что при нагреве данной стали под закалку кривая изменения твердости имеет максимум при 900^оС, однако от валков для горячей прокатки не требуется максимальная твердость. Поэтому целью нагрева под закалку является более полное растворение легирующих элементов в аустените и растворение карбидов, температура закалки составила 1100^оС. Охлаждение при закалке проводилось в масле и в печи, поскольку данная сталь обладает высокой устойчивостью переохлажденного аустенита. Твердость после закалки в масле составила 43 HRC, структура представлена игольчатым мартенситом закалки, остаточным аустенитом с растворенными карбидами и выделениями эвтектики по границам зерен (рисунок 1).

Для изучения условий распада высоколегированного аустенита после закалки проводился отпуск при 600^оС длительностью 30, 60 и 120 мин. с охлаждением в печи и на воздухе. Установлено, что при отпуске с охлаждением на воздухе происходит снижение твердости по сравнению с твердостью стали после закалки при любой длительности отпуска, а при отпуске с охлаждением в печи твердость возрастает при длительности отпуска 30 и 60 мин., при длительности отпуска 120 мин. твердость резко снижается (рисунок 2).

Рисунок 1 – Структура стали Х12Н4 после закалки от 1100^оС в масле, х200

 

  

                                       а)                                                                    б)

а – охлаждение на воздухе; б – охлаждение в печи

Рисунок 2 – Влияние длительности отпуска при 600^оС на твердость стали Х12Н4 после закалки от 1100^оС

 

Структура после отпуска с охлаждением на воздухе практически не изменяется в сравнении со структурой после закалки при длительности отпуска 30 и 60 мин., что дает основание предполагать отсутствие распада аустенита в таких условиях. При отпуске с охлаждением в печи при длительности 30 мин. видимых изменений не происходит, возможен незначительный распад аустенита, повышающий твердость. При длительности отпуска 60 мин. наблюдается явное изменение структуры, что сопровождается повышением твердости на 3 HRC и свидетельствует о начале распада аустенита на мартенсит отпуска.  Получаемые структуры приведены на рисунке 3.

    

                        а)                                        б)                                          в)

а – 60 мин., воздух; б – 60 мин., печь; в – 30 мин., печь

Рисунок 3 – Микроструктура стали Х12Н4 после отпуска при 600^оС

 

В дальнейшем планируется провести исследование влияния двукратного отпуска на структуру и свойства стали после закалки в печи и в масле.