Факультет:

Кафедра:

Спеціальність:

Науковий керівник:

Тема дипломної роботи:

Фізико-металургійний (ФМФ)

Фізичне матеріалознавство (ФМ)

Прикладне матеріалознавство (ПМ)

професор кафедри ФМ, доктор технічних наук Пашинський Володимир Вікторович

Вплив температури гартування сталей типу Х12 на кореляцію твердості та кількості залишкового аустеніту

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ ВИПУСКНОЇ РОБОТИ:

Відомо, що твердість сталей типу Х12 корелює з кількістю залишкового аустеніту не завжди, особливо, якщо його в сталі багато і він метастабільний. Для перевірки цього твердження було проведене гартування образців зі сталей Х12 і Х12Ф1 з різним хімічним складом. Ці сталі можуть гартуватися на первинну та вторинну твердість. Було проведене гартування від різних температур (900-1100°С), після чого на образцях була виміряна твердість (таблиця 1).

Таблиця 1 – Твердість після гартування, HRC

Із отриманих результатів бачимо, що пік твердості для сталей виявляється при гартуванні від 950°С: 64 HRC – для Х12, 61 HRC – для Х12Ф1. Але, звертає увагу аномально висока твердість сталей при гартуванні від температур 1050-1100°С.

Сталі типу Х12 відносяться до карбідного класу, тому був вивчений вплив температур гартування на стан карбідів у структурі. В сталях є первинні та вторинні карбіди. За допомогою програми ImageTool були розраховані розміри карбідів та їх кількість у структурі. Найбільший розмір мають карбіди сталі Х12 №1, найменьший – Х12Ф1 №2. З підвищенням температури гартування розміри карбідів змінюються: первинні практично не змінюють свої розміри та форму, а вторинні поступово розчинюються. Розчиненням карбідів можна пояснити зменшення їхньої кількості в структурі з підвищеннім температури гартування. Найбільша кількість карбідів спостерігається в образцях зі сталей Х12Ф1, після гартування від 900°С – 15%, ця цифра зменшується з підвищенням температури гартування до 10%. В сталях Х12 №1 й №2 кількість карбідів у структурі спочатку різне – 15% і 12% відповідно, але при максимальній температурі це число є рівним 10% для обох марок. Різниця може бути пояснена тим, що в сталі Х12 №1 спочатку було більше вторинних карбідів, ніж у Х12 №2, які розчинилися при високій температурі, залишилися лише первинні, що зрівняло вміст карбідів й цих двох сталях при високій температурі.

На рисунку 1,а добре бачимо обидва типи карбідів: первинні (евтектичні) мають вид витягнутих пластин, вторинні по формі близькі до сферичної. На рисунку 1,c и 1,d приведені структури сталі Х12 після гартування від 950°С і 1000°С, у першій структурі бачимо більше дрібних вторинних карбідів, ніж у другій. На рисунку 1,b добре видно, що в сталі дрібне зерно.

a – Х12 №2 після гартування від 950°С;

b – Х12Ф1 №1 після гартування від 1000°С;

c – Х12 №1 після гартування від 950°С;

d – Х12 №1 після гартування від 1000°С;

Рисунок 1 – Мікроструктура сталі, х400

Методом рентгеноструктурного анализу була виявлена кількість залишкового аустеніту в сталях (таблиця 2).

Таблица 2 – Кількість залишкового аустеніту в сталях після гартування

Зі збільшенням температури гартування кулькість залишкового аустеніту різко збільшується, наприклад, для сталі Х12 №1 практично з нуля при гартуванні від 900°С до 58% при гартуванні від 1100°С. Виявилося, що в сталях, загартованих з високих температур залишкового аустеніту до 60%, що не відповідає високій твердості. Цей факт може бути пояснений тем, що аустеніт під дією деформації під впливом індентора під час вимірювання твердості перетворюється на мартенсит деформації. Змінення кількості залишкового аустеніту в залежності від температури гартування приведено на рисунку 2.

Рисунок 2 - Змінення кількості залишкового аустеніту в залежності від температури гартування

Під час рентгеноструктурного аналізу була виявлена залежність: з боку шліфа лінії аустеніту мають низьку інтенсивність, у той час, коли на дифрактограмах з інших боків того самого образця, їх інтенсивність дуже велика. Залежність спостерігається абсолютно на всіх образцая після всіх температур гартування і зображена на рисунку 3.

Рисунок 3 – Дифрактограма сталі Х12Ф1 №2, загартованої від 1100°С з боку шліфа (а) та з іншого боку (б)

Таким чином, у роботі вивчається вплив температури гартування сталей типу Х12 на корреляцію твердості та кількість залишкового аустеніту.

Результати попередніх експериментів дають можливість говорити про те, що:

• На образцях зі сталей типу Х12 після гартування від високих температур зафіксована аномально висока твердість, яка не відповідає колькості залишкового аустеніту;
• Виявлена закономірність, яка полягаю у тому, що у всіх випадках відносна інтенсивність дифракційних ліній аустеніту, знятих з боку шліфа, набагато нижча, ніж при зйомці з інших боків образця.

ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ:

• Гольдштейн М.И, Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали – М.: «Металлург», 1985 – С. 409;
• Инструментальные стали. Справочник/ Л.А. Позняк, С.И. Тишаев и др. – М.: Металлургия, 1977. – С. 167;
• Позняк Л.А. Штамповые стали – М.: Металлургия, 1980 – С. 244;
• Ланская К.А., Матросов Ю.И., Куликова Л.В., Горчакова Э.Н., Корешкова А.М. Пути повышения свойств теплоустойчивых сталей при рабочих температурах до 650°С//Сталь – 1982, №4. – С.79-82;
• Геллер Ю.А. Инструментальные стали – М.: Металлургия, 1983 – С. 528;
• Тюрин Н.Ф. Разработка и исследование теплостойких низковольфрамовых штамповых сталей//Автореферат диссертации на соискание научной степени кандидата технических наук – Донецк: ДонНТУ, 1981. – С.19;
• Сулейманов Н.М., Гусейнов Р.К., Сулейманова С.Н. Влияние способа закалки на структуру стали Х12М//Металловедение и термическая обработка – 1999, №12. – С. 12-15;
• Сулейманов Н.М., Айвазов Б.Ю., Сулейманова С.Н. Двухступенчатая закалка стали Х12М//Металловедение и термическая обработка – 1999, №11. – С. 18-20;
• Шнейдерман А.Ш. О распределении остаточного аустенита в закаленных инструментальных сталях// Металловедение и термическая обработка – 1993, №5.– С. 24-25.
• Шнейдерман А.Ш. О структуре стали Х12МФ после вакуумной закалки//Металловедение и термическая обработка – 1993, №2. – С.9-12.