Отпуск Аост в цементованном слое стальных деталей после закалки при нагреве до определенных температур и изотермической выдержке

В цементованном слое закаленных стальных деталей

Отпуск остаточного аустенита(Аост)при непрерывном нагреве

Процессы распада Аост в закаленном цементованном слое указанных сталей при непрерывном нагреве до 450⁰С позволили установить следующие закономерности структурообразования (рис.). Магнитные измерения производились непосредственно при нагреве исследуемых образцов в интервале температур 200-450⁰С. Скорость нагрева образцов из стали 18ХНВА – около 7⁰С\мин, для стали 12Х2Н4А - 7⁰С\мин и 20⁰С\мин. Результаты исследований приведены на рис. 9 и 10.

Рис.9 стр83

Рис. Превращение остаточного аустенита в цементованной стали 18ХНВА при непрерывном нагреве. Скорость нагрева 7 ^0С\мин. [ ].

Рис. Превращение остаточного аустенита в цементованной стали 12Х2Н4А при непрерывном нагреве. Скорость нагрева: кривая 1 -20 ^0С\мин.; 2 - 7 ^0С\мин. [ ]. Рис.10

При сравнении кривых распада остаточного аустенита в закаленном цементованом слое при непрерывном нагреве до 450⁰С хорошо видно, что наиболее интенсивно распад Аост для конкретных сталей идет в интервале температур 275-350⁰С. Повышение скорости нагрева до 20⁰С\мин уменьшает интенсивность распада Аост до температур отпуска порядка 300⁰С (сравнить количество Аост на рис.9 и 10), но g®a распад для обеих сталей оканчивается при таком отпуске в интервале температур 330-370⁰С.

Магнитные исследования производились на сталях 18ХНВА, 12Х2Н4А и 18ХГТ при изотермических выдержках в интервале от 200⁰С до 500⁰С. На рис. 11 представлены кривые изотермического превращения Аост при отпуске в цементованной стали 18ХГТ, а на рис.12 и 13 соответственно для сталей 12Х2Н4А и 18ХНВА. Рис.11

Кривая 1 –температура отпуска 250^0С; 2 – 300^0С   Рис. Изотермическое превращение Аост при отпуске в цементованной стали 18ХГТ [ ].

Температура изотермической выдержки: кривая 1 – 250^0С; 2 - 300^0С; 3 - 350^0С; 4 -200^0С;	Температура изотермической выдержки: кривая 1 – 500^0С; 2 - 200^0С; 3 - 450^0С; 4 -400^0С; 5 – 250^0С; 6 - 300^0С; 7 - 350^0С

Рис. 12,13 а) б)

Рис. Изотермическое превращение Аост при отпуске в цементованной стали 12Х2Н4А (а) и 18ХНВА (б) [ ].

Из данных рис.11 следует, что устойчивость Аост в закаленной цементованной стали 18ХГТ очень низка, особенно при повышении температуры изотермического отпуска выше 250⁰С. Для стали 12Х2Н4А отмечается также низкая устойчивость Аость при аналогичных условиях отпуска.

При изотермическом отпуске стали 18ХНВА отмечены отличительные особенности в устойчивости Аост, которые заключаются прежде всего в том, что g ® a распад происходит до температуры отпуска около 400⁰С. При этом наиболее интенсивно распад Аост наблюдается при температурах до 350⁰С. При повышении температуры отпуска до 450⁰С в этой стали уже не наблюдается изотермического распада Аост, что говорит о высокой его устойчивости. При таком отпуске происходит распад Аост, но только при охлаждении с температуры изотермической выдержки 450-500⁰С (см.рис.), что связывают с выделением карбидов во время отпуска и уменьшения концентрации углерода в аустените.

На рис. 20 и 21 приведены данные по изменению твердости цементованных и закаленных сталей 18ХГТ и 12Х2Н4А в зависимости от температуры и длительности отпуска. Из приведенных данных видно, что при температурах низкого отпуска 250-350⁰С твердость существенно снижется (особенно сильно в течение первых 5-10минут) не смотря на то, что при этих температурах отпуска происходит распад Аост и появляется более прочная и твердая структурная составляющая.

Из результатов большого количества исследований (А.М. Палий, Л.С. Мороз, Я.Б. Фридман, Н.И. Попов и др.) известно, что увеличение продолжительности низкого отпуска повышает сопротивление отрыву цементованного слоя, мало влияя на его твердость.

Температура отпуска: для кривой 1 -250^0С; 2 - 300^0С; 3 – 350^0С Рис. Влияние времени выдержки при отпуске на твердость закаленной цементованной стали 18ХГТ [ ]. Рис.20

Температура отпуска: для кривой 1 -250^0С; 2 - 300^0С; 3 – 350^0С Рис. Влияние времени выдержки при отпуске на твердость закаленной цементованной стали 12Х2Н4А [ ]. Рис.21

При этом увеличение продолжительности низкого отпуска (например, при 170⁰С с 4 часов до 32 часов для стали типа 30ХНМ) прочность на растяжение увеличивается на 11%, прочность на растяжение с изгибом увеличивается на 47%, прочность при изгибе надрезанных образцов повышается на 20%.

Цементация широко используется в машиностроении для получения повышенной прочности, твердости, износостойкости металла таких изделий как шестерни, зубчатые колеса, валки и т.д. Эксплуатационная стойкость таких деталей существенно зависит от уровня и знака остаточных напряжений (после ХТО) в металле. После цементации и закалки в связи с получением в поверхностном слое высокоуглеродистого мартенсита (имеющего больший объем по сравнению с другими структурами) возникают напряжения сжатия (могут достигать»500Мпа), а в металле сердцевины растягивающие. При этой обработке предел выносливости изделий существенно повышается.

Дата добавления: 2014-10-23